Joule
James Prescott Joule, Manchester yakınlarındaki aile bira fabrikasını yönetir ve deneylerini evde yapardı. 1845’te suyla dolu bir kaba kanatlı bir karıştırıcı daldırdı. Onu iplere bağlı iki ağırlık döndürüyordu. Ağırlıklar iniyor, kanatlar dönüyor, su ısınıyordu.
Isınma çok küçüktü, bir derecenin kesirleri kadar. Joule onu derecenin yüzde birlerini ayırt edebildiği termometrelerle ölçüyordu. Deneyden, işin ve ısının farklı biçimlerde aynı şey olduğu çıkıyordu. Bugün iş, ısı ve elektrik enerjisinin tek bir birimi var: joule. Bir joule, bir newtonluk kuvvetin bir metrelik yol boyunca yaptığı iştir. Bir elmayı bir metre kaldırmak için bu kadar gerekir.
| Gösterim | J |
| Tanım | newton metre · N·m · kg·m²·s⁻² · vat saniye |
| Referans değerler | 1 cal — 4,184 J · 1 kWh — 3,6 MJ · 1 eV — 1,602 176 634·10⁻¹⁹ J |
| Getirildi | 1889, Uluslararası Elektrik Kongresi · ısı için CGPM 1948 |
| Standartlar | ISO 80000-4 · ISO 80000-5 · SI Brochure 9th ed. |
| Tipik değerler | 1 J — bir elmayı bir metre yukarı kaldırmak · 400 kJ — bir elma yemek · 4,184 GJ — bir ton TNT |
01 · Tanım
Bir metrelik yolda bir newton
Joule, bir newtonluk kuvvetin, uygulama noktası kuvvet doğrultusunda bir metre yer değiştirdiğinde yaptığı iştir. SI temel birimleriyle kilogram çarpı metrenin karesi bölü saniyenin karesidir.
Aynı birimle her enerji ölçülür: kinetik, ısıl, elektrik, kimyasal. Bir saniye boyunca bir vat da bir joule’dür. Enerji bir biçimden ötekine geçer, toplam ise aynı kalır. Joule’ün deneyi tam olarak bunu gösterdi.
Kaldırmak kaç joule tutar
Bir cisim yerden, kaydırıcının belirlediği yüksekliğe kaldırılır. Cetveldeki mor dolgu alınan yoldur. Kesik çizgi bir metredir. İş, ağırlık çarpı yüksekliktir ve cismin enerji birikimine dönüşür. Bırakılırsa, yere çarptığında aynı jouleler açığa çıkar.
Tek bir büyüklük, üç alışkanlık. Kimyacılar ve diyetisyenler kaloriyle hesaplar: bir kalori bir gram suyu bir derece ısıtır ve 4,184 J’dir. Enerjiciler kilovatsaatle hesaplar: bir kilovatlık cihaz bir saatte 3,6 MJ harcar. Fizikçiler joule yazar. Gıda ambalajlarında çoğu zaman iki sayı birden bulunur, kcal ve kJ.
Suyu bir derece ısıtmak için ağırlıkları kaç kez düşürmek gerekir
İki ağırlık, makaralardan geçen iplere asılıdır. İpler, suyla dolu bakır bir kapta karıştırıcıyı döndüren bir tambura sarılıdır. Ağırlıklar 1,6 m iner, kanatlar suyu çırpar ve su ısınır. Sonra karıştırıcı ayrılmış hâlde ağırlıklar yeniden yukarı çekilir. Sağda büyüteç altında, 0,01 K bölmeli bir termometre. Altında iki çubuk: mor, ağırlıkların işi; turuncu, suya geçen ısı. Gri kısım, makaralardaki sürtünme kayıpları ve odaya kaçan ısıdır. “Düşür” düğmesi ağırlıkları bir kez bırakır, “20 kez” ise art arda, Joule’ün yaptığı gibi.
Ağırlıkları birkaç kez düşürün ve suyun ne kadar ısındığına bakın.
02 · Dönüşüm
| Birim | Değer | Nerede karşılaşılır |
|---|---|---|
| {n} | {v} | {note} |
Ambalajdaki gıda “kalorisi” bir kilokaloridir, 4,184 kJ.
Bir kilovatsaat 3,6 milyon joule’dür. Bir su ısıtıcısı bir litre suyu yaklaşık on kez kaynatırken bu kadar harcar.
Elektronvolt, bir voltluk potansiyel farkından geçmiş bir elektronun enerjisidir. Atomlar ve fotonlar için kullanılır.
03 · Büyüklük mertebeleri
04 · Ölçüm aletleri
05 · Yazım kuralları
06 · Komşu birimler
07 · Tarihsel bölüm
Birkaç kalori vardır ve hepsi farklıdır. Termokimyasal olanı tam 4,184 J’dir. Su buharı tablolarından gelen uluslararası olanı tam 4,1868 J’dir. Bir gram suyu 14,5’ten 15,5 °C’ye ısıtan on beş derece kalorisi yaklaşık 4,1855 J’dir. Fark yüzde birden azdır, ama hassas bir hesapta görülür.
Bu yüzden 1948’de Ağırlıklar ve Ölçüler Genel Konferansı ısıyı joule ile ölçmeye ve kaloriyi geçmişte bırakmaya karar verdi. Joule kilogram, metre ve saniye üzerinden tanımlanır ve suyun özelliklerine bağlı değildir. Joule’ün kendi deneyi İngiliz ısı birimi başına 772 ayak-libre, kalori başına yaklaşık 4,15 J verdi. Bu, bugünkü değerden yüzde birden az sapar.
Büyüklük kataloğu
tüm dizin →SI’nin yedi temel birimi
Bir damla asit suyun rengini değiştirir, tuz alevi boyar, su bir vuruşla donar. Altlarında Simetrium’un tüm sayfaları, alanlara göre ve alfabetik olarak.
Dizini aç →