Joule

Joule veya jul (sembolü: J), Uluslararası Birim Sistemi'nde enerji, iş veya ısı miktarından türetilmiş bir ölçü birimidir. Bir metre üzerinden bir newtonluk kuvvet uygulanarak harcanan enerjiye (veya yapılan iş) veya iki ucu arasında bir voltluk gerilim farkı olan bir devre elemanı üzerinden geçen bir amperlik akımınin tükettiği enerjiye eşittir. Adını İngiliz fizikçi James Prescott Joule'dan (1818-1889) almıştır.
Joule, enerjinin ölçümünde kullanılan birimdir. Joule birimi, işin miktarını veya enerjinin bir formunun diğer bir forma dönüşümünü ifade eder. Bir joule, bir newton kuvvetinin bir metrelik mesafede uygulandığı iş miktarına eşittir.
Joule birimi, adını İngiliz fizikçi James Prescott Joule'den almıştır. Joule, enerjinin korunumu kanunu üzerine yaptığı çalışmalarla tanınmış bir bilim adamıdır. O, ayrıca mekanik işin ve ısı enerjisi arasındaki ilişkiyi ilk kez ölçmüştür.
Joule, uluslararası birim sistemi (SI) tarafından tanımlanmıştır ve birim sembolü "J" olarak gösterilir. Joule birimi, enerjinin herhangi bir formunu ölçmek için kullanılabilir. Örneğin, bir lambanın bir saniyede tükettiği enerjiyi veya bir pilin depoladığı enerji miktarını joule birimiyle ölçebiliriz.
Öncelikle taban SI birimleri cinsinden ve daha sonra diğer SI birimleri cinsinden şu şekilde ifade edilir:
Burada kg kilogram, m metre, s saniye, N Newton, C coulomb, W watt, Pa pascal ve V volttur.
Bir joule ayrıca şu şekilde tanımlanabilir:
Elektriksel potansiyel farkı yoluyla bir coulombluk bir elektrik yükü taşımak için gerekli olan iştir. Bu ilişki voltu tanımlamak için kullanılabilir.
Bir saniyede bir wattlık güç üretmek için gerekli olan iştir. Bu ilişki wattı tanımlamak için kullanılabilir.
Kullanım
Bu SI birim adını James Prescott Joule'dan almıştır. Özel addan türetilmiş olmasına rağmen cümle başında yer almıyorsa ilk harfi küçük (joule) yazılır.
Newton-metre ile karşılığı
Açısal mekanikte moment, doğrusal Newton mekaniği kuvvet parametresi, kütle atalet anı ve mesafe açısına benzer. Enerji, her iki sistemde de aynıdır. Böylece, joule newton-metre olarak aynı boyutlara sahip olmasına rağmen (1 J = 1 N m = 1 kg m2 s-2), bu birimleri değiştirilebilir değildir: CGPM enerji ünitesi adını "joule"'dür. Ancak, tork ünitesine herhangi bir özel isim vermemiştir. Bundan dolayı kendisini oluşturan parçalardan türetilen bir bileşik isim olarak bilinen tork birimi newton-metre (N m)'dir. Tork ve enerji, aşağıdaki denklemden dolayı birbirleriyle ilişkilidir:
Burada; E enerji, τ tork ve taşınan açı (radyan cinsinden)'dır. Radyan boyutsuz olduğu için tork ve enerji, aynı boyutlara sahiptir.
Newton-metre kullanımı tork ve enerji için, yanlış anlamaları ve iletişim eksiklikleri önlemeye yardımcı olur.
Ek bir çözümde jouleun skaler olduğunu fark etmekti. Tork vektörününse vektörel kuvveti ve vektör deplasmanı vardır. Tork, mesafe vektörü ve bir kuvvet vektörünün çarpımıdır. "Newton-metre" üzerinde bir geleneksel tork vektörü çizimi, belirsizliği giderir.
Pratik örnekler
Günlük yaşamda şunlar yaklaşık bir joule temsil eder:
Dikey olarak havada bir metre küçük elma kaldırmak için gereken enerji (yaklaşık olarak 100 g'lık bir kütleye sahip)
Aynı elmanın bir metreden yere düştüğünde açığa çıkardığı enerji.
0.24 K derecesindeki 1 g suyun ısısını yükseltmek için gereken ısı.
Bir kişi tarafından her saniyenin 1/60thsında ortaya çıkan ısı(yaklaşık 17 ms).
Çok yavaş bir şekilde hareket eden bir insanın bir 50 kg'lık kinetik enerjisi (0,2 m / s ya da 0.72 km / h).
6 m / s ile hareket eden 56 gr tenis topunun kinetik enerjisi (22 km / saat). [8]
Kütlesi 1 kg olan ve 2 ≈ 1.4 m / s hızında hareket eden bir cismin kinetik enerjisi.
Katları
For additional examples, see: Orders of magnitude (energy)
Nanojoule
Nanojoule (nJ) bir jouleun milyarda birine eşittir. Bir nanojoule uçan bir sivrisineğin kinetik enerjisinin 1/160 ile ilgilidir.
Microjoule
Microjoule (μJ) bir jouleun milyonda birine eşittir. Büyük Hadron Çarpıştırıcısının (LHC) çarpışmalar sırasında parçacık başına 1 Microjoule (7 TeV) üretmesi bekleniyor.
Milijoule
Milijoule (mJ) bir jouleun binde birine eşittir.
Kilojoule
Kilojoule (kJ) bin (10^3) joulea eşittir. Bazı ülkelerde besin gıda standart enerji değerleri kilojoules (kJ)cinsindendir. Bir kilojoule saniyede (1 kilovat) tam gün ışığında Dünya'nın bir metrekare tarafından alınan güneş radyasyonunun yaklaşık miktarıdır.
Megajul
Megajul (MJ) bir milyon (10^6) joule, ya da yaklaşık olarak 160 km / saat (100 mil)le hareket eden bir tonluk bir aracın kinetik enerjisine eşittir.
Gigajoule
GigaJoule (GJ) bir milyar (10^9) joulea eşittir. 6 GJ, yanmış bir varil yağın potansiyel kimyasal enerji miktarına eşittir.
Terajoule
Terajoule (TJ), bir trilyon (10^12) joulea eşittir. Yaklaşık 63 TJ enerji Hiroşima'da patlyan bir atom bombası tarafından serbest bırakıldı.
Petajoule
Petajoule (PJ), bir katrilyon (10^15) joule eşittir. 210 PJ yaklaşık 50 megatona eşdeğerdir. Bu enerji şimdiye kadarki en büyük insan yapımı nükleer Tsar Bomba'nın patlası sonucunda yayılan enerji miktarına eşittir.
Exajoule
Exajoule (EJ), bir kentilyon (10^18) joulea eşittir. Japonya'da 2011 Tohoku depremi ve tsunamiden 1.41 EJ enerjiye sahipti. ABD de bir yılda kullanılan enerji yaklaşık 94 EJdir.
Zettajoule
Zettajoule (ZJ) bir sekstilyon (10^21) joulea eşittir. Yıllık küresel enerji tüketimini yaklaşık 0,5 ZJ olduğu tahmin ediliyor.
Yottajoule
Yottajoule (YJ) bir septillion (10^24) joulea eşittir. Bu, yaklaşık 1 C ile yeryüzündeki suyun tüm hacmini ısıtmak için gereken enerji miktarıdır.
Dönüşümler
1 joule şunlara eşittir :
1 107 erg (tam)
6.24150974 1018 eV (elektronvolta)
0,2390 cal (termokimyasal gram kalori veya küçük kalori)
2,3901 10-4 kcal (kilokalori ısılkimyasal, kilogram kalori, büyük kalori veya gıda kalori)
9,4782 10-4 BTU (İngiliz ısı birimi)
0,7376 ft lb (foot-pound)
23.7 ft pdl (ayak-poundals)
2,7778 10-7 kilovat-saatlik
2,7778 10-4 watt-saat
9,8692 10-3 litre-atmosfer
11,1265 femtogram (kütle-enerji denkliği)
1 10-44 foe (tam)
Joule cinsinden tam olarak tanımlanmış birimler şunları içerir:
1 termokimyasal kalori = 4,184 J
1 Uluslararası Masa kalori = 4,1868 J
1 watt saat = 3600 J
1 kilovat saat = 3.6 106 J (ya da 3.6 MJ)
1 watt saniye = 1 J
1 ton TNT = 4,184 GJ
Enerji birimleri
SI birimleri
James Prescott Joule