Одиниці енергії

Одини́цями ене́ргії, як кількісної міри руху і взаємодії матерії, у Міжнародній системі одиниць (SI) є джоуль, у системі СГС — ерг. У фізиці енергія зазвичай позначається латинською літерою E. Крім цих основних одиниць вимірювання енергії на практиці використовується багато інших зручних для конкретного застосуванні одиниць.

У фундаментальних термінах одиниця енергії збігається з одиницею роботи 1 джоуль і дорівнює 1 ньютон-метру, а в основних одиницях SI:

1\ \mathrm {J} =1\ \mathrm {kg} \left({\frac {\mathrm {m} }{\mathrm {s} }}\right)^{2}=1\ {\frac {\mathrm {kg} \cdot \mathrm {m} ^{2}}{\mathrm {s} ^{2}}}

.

Одиницею енергії, що використовується в атомній фізиці та фізиці елементарних частинок є електронвольт (еВ). 1 еВ є еквівалентний 1,602176634·10^-19 Дж^[1]

У спектроскопії 1 см⁻¹ ≈ 0,0001239842 еВ використовується для представлення енергії, так як величина енергії є обернено пропорційною до довжини електромагнітної хвилі відповідно до рівняння $E=h\nu =hc/\lambda$ .

У галузях виробництва та споживання енергії часто використовуються еквівалент бареля нафти або тонна нафтового еквівалента.

Британські імперські/американські звичайні одиниці

В британських імперських одиницях^[en] та звичайних одиницях США^[en] енергія і робота мають розмірність фут-фунт-сила^[en] (1,3558 Дж), використовуються також Британська теплова одиниця (англ. British thermal unit, BTU), яка може мати різні значення, близькі до 1055 Дж, кінська сила-година (2,6845 МДж), а також бензиновий галоновий еквівалент^[en] (англ. Gasoline gallon equivalent, GGE) близький до 120 МДж.

Електроенергетика

За одиницю вимірювання електричної енергії, зокрема при оплаті комунальних послуг використовується кіловат-година (кВт·год); одна кіловат-година є еквівалентною 36 мегаджоулям. Споживання електроенергії часто вказується в одиницях кіловат-годин за рік чи інший період часу. Насправді це буде розмірність середнього споживання потужності, тобто середньої швидкості передавання енергії. Одна кіловат-година на рік відповідає приблизно потужності 0,11 Вт.

Природний газ

Природний газ часто при продажу обліковується в одиницях енергетичного вмісту або об’єму. Звичайними одиницями при продажі за вмістом енергії є джоулі або терми^[en]. Один терм еквівалентний приблизно 1,055 МДж. Зазвичай одиницями продажу за об’ємом є кубічний метр або кубічний фут. Природний газ у США продається в термах або сотнях кубічних футів (100 ft³ = 1 Ccf). В Астралії природний газ обліковується у кубічних метрах. Один кубічний метр містить близько 38 мегаджоулів. У більшій частині світу природний газ при продажу обліковується в гігаджоулях.

Харчова промисловість

Калорія визначається як кількість теплової енергії, що необхідна для підвищення температури одного грама води на 1 градус Цельсія від температури 14,5 °C при тиску 1 атм. У термохімії використовується калорія, що відповідає 4,184 Дж, але також визначено й інші калорії, наприклад калорія у Міжнародних таблицях водяної пари (англ. International Steam Table) відповідає 4,1868 Дж. У багатьох регіонах енергетичний вміст харчових продуктів вимірюють у великих калоріях або кілокалоріях, що дорівнюють 1000 калорій, іноді пишуться з великої літери як «Калорія». У Європейському Союзі маркування харчової енергії в джоулях є обов’язковим, і часто у калоріях як додаткова інформація.

Атомна фізика і хімія

В атомній фізиці та хімії прийнято вимірювати енергію за атомною шкалою у зручній одиниці електронвольт (еВ), що не належить до SI. 1 еВ еквівалентний кінетичній енергії, яку набуває електрон при проходженні через різницю потенціалів 1 вольт у вакуумі. Зазвичай використовують з еВ префікси величин SI (наприклад, мілі-, мега- тощо). Через релятивістську еквівалентність між масою та енергією еВ також іноді використовується як одиниця маси. Гартрі (атомна одиниця енергії) позасистемна одиниця енергії, що зазвичай використовується у розрахунках енергетичних рівнів атомів і молекул. Історично використовувалася одиниця Ридберґ. Один Ридберґ дорівнює половині Гартрі, що дорівнює 13,6056923(12) еВ.

Спектроскопія

У спектроскопії та суміжних галузях прийнято вимірювати рівні енергії в одиницях обернених сантиметрів. Ця одиниця (см⁻¹) є, строго кажучи, не одиницею енергії, а одиницею, пропорційною до енергії, з $hc\sim 2\cdot 10^{-23}$ Дж см^[2].

Вибухотехніка

При вибуху грам тринітротолуолу (тротилу) виділяє від 4100 до 4600 джоулів (980-1100 калорій). При означенні тротилового еквіваленту його було представлено у кілокалоріях (1 ккал = 4184 джоулі), що дало значення 4,184 гігаджоуля (1 мільярд калорій) для тонни тротилу^[3].

Див. також

Примітки

↑ International Bureau of Weights and Measures (20 травня 2019). The International System of Units (SI) (PDF) (вид. 9th). Paris: BIPM. ISBN 978-92-822-2272-0. Процитовано 3 грудня 2021.
↑ Johnson, R. D., ред. (2002). CCCBDB What's a cm-1?. Computational Chemistry Comparison and Benchmark DataBase. National Institute of Standards and Technology. doi:10.18434/T47C7Z. Процитовано 13 листопада 2013.
↑ Thompson, A.; Taylor, B. N., ред. (2019). Appendix B8—Factors for Units Listed Alphabetically. NIST Guide for the Use of the International System of Units (SI) (вид. 9th). {{cite book}}: Проігноровано |work= (довідка)

[BIPM2019-1] International Bureau of Weights and Measures (20 травня 2019). The International System of Units (SI) (PDF) (вид. 9th). Paris: BIPM. ISBN 978-92-822-2272-0. Процитовано 3 грудня 2021.

[2] Johnson, R. D., ред. (2002). CCCBDB What's a cm-1?. Computational Chemistry Comparison and Benchmark DataBase. National Institute of Standards and Technology. doi:10.18434/T47C7Z. Процитовано 13 листопада 2013.

[3] Thompson, A.; Taylor, B. N., ред. (2019). Appendix B8—Factors for Units Listed Alphabetically. NIST Guide for the Use of the International System of Units (SI) (вид. 9th). {{cite book}}: Проігноровано |work= (довідка)

[1]

[2]

[3]