Как связанны между собой джоуль и калориями

Понятие о калории: перевод килокалорий в джоули

Часто в задачах по физике приводятся значения энергии для разных процессов в калориях. Однако в международной системе измерений (СИ) принятой единицей для этой физической величины является джоуль. В статье рассмотрим подробно вопрос перевода килокалорий в джоули.

Что обозначает величина?

Следует разобраться с самим понятием «калория». А затем переходить к рассмотрению вопроса, как перевести килокалории в джоули.

Введено оно в физику было в 1824 году французским ученым Николя Клеманом. В конце XIX века и в первой половине XX века калорию часто использовали для количественного описания энергетических процессов. Она использовалась в качестве измерения энергии в Технической системе единиц.

Величина получила название малой калории. Она представляет собой энергию (тепло), которую необходимо передать 1 грамму воды, чтобы нагреть его на 1 градус Цельсия.

Существует также и большая калория. Ее величина равна энергии, необходимой для нагрева на 1 градус уже 1 килограмма воды. С учетом приставок для единиц измерения, большую калорию записывают как 1 ккал = 1000 кал.

Чему равна 1 килокалория в джоулях?

Многим покажется этот вопрос простым. Действительно, для этого нужно взять 1 кг воды, нагреть его на 1 oC и измерить, какое тепло было передано в ходе этого процесса. Проблема заключается в том, что теплоемкость воды зависит от ее температуры.

Если посмотреть на табличные данные, то можно наблюдать, как в интервале температур от 0 oC до 100 oC теплоемкость H2O изменяется от 4174 кДж/кг до 4220 кДж/кг. Причем она сначала уменьшается, достигая минимума при 30-40 oC, а затем опять возрастает вплоть до температуры кипения.

Выход из этой непростой ситуации был найден. Ученые привязали внесистемную единицу измерения энергии к конкретной температуре воды. Чаще всего используются две температуры: 15 oC и 20 oC.

В первом случае речь идет о стандартной калории, она составляет 4,1868 Дж. Во втором случае — о термохимической калории, она немного меньше, чем стандартная, и равна 4,184 Дж. Отличаются эти величины друг от друга всего на 0,07%.

При решении задач по физике рекомендуется использовать большее из приведенных значений, то есть 1 кал = 4,1868 Дж, поскольку эта величина является стандартной, признанной во многих развитых странах мира.

Соответственно 1 килокалория в джоулях будет равна 4186,8 Дж или 4,1868 кДж.

Где важно это знание?

Как уже было сказано выше, калория не используется в науке. Там рекомендуется применять для измерения энергии джоуль.

Тем не менее при производстве продуктов питания на этикетки наносится энергетическая ценность их содержимого именно в килокалориях. Как правило, эти значения дублируются соответствующими цифрами в килоджоулях. Однако многие современные диеты основаны на использовании системы калорий.

Почему важно знать энергетическую ценность продуктов, которые употребляет в пищу человек? Потому что от разницы между расходом калорий и их поступлением в виде пищи зависит, будет увеличиваться вес или нет.

Каждый, кто сталкивался с этим вопросом в своей жизни, знает, что жиры содержат в 2,25 раза больше энергии на единицу массы, чем белки и углеводороды. Кроме того, существует такое понятие, как «пустые калории», которое говорит о вредности продуктов (они поставляют энергию в организм, но при этом не содержат питательных веществ и витаминов). Ярким примером продуктов с огромным содержанием пустых калорий являются алкогольные напитки.

Пример решения задачи

Приведем решение простой задачи на перевод килокалорий в джоули. Допустим, человек купил в магазине 2 кг мяса. Он знает, что этот продукт содержит 1250 ккал/кг. Необходимо найти соответствующую величину в джоулях.

Поскольку масса мяса равна 2 кг, тогда его калорийность составляет 2 [кг]*1250 [ккал/кг] = 2500 ккал. Зная, что 1 ккал = 4186,8 Дж, воспользуемся пропорцией. Получим: 2500*4186,8 = 10467000 Дж или 10,467 МДж.

Источник

Единицы теплоты

«…- Сколько попугаев в тебе поместится, такой у тебя рост.

— Очень надо! Я не стану глотать столько попугаев!…»

Из м/ф «38 попугаев»

В соответствии с международными правилами СИ (международная система единиц измерения) количество тепловой энергии или количество тепла измеряется в Джоулях [Дж], также существуют кратные единицы килоДжоуль [кДж] = 1000 Дж., МегаДжоуль [МДж] = 1 000 000 Дж, ГигаДжоуль [ГДж] = 1 000 000 000 Дж. и пр. Эта единица измерения тепловой энергии является основной международной единицей и наиболее часто используется при проведении научных и научно-технических расчётов.

Однако, все из нас знают или хотя бы раз слышали и другую единицу измерения количества теплоты (или просто тепла) это калория, а также килокалория, Мегакалория и Гигакалория, что означают приставки кило, Гига и Мега, смотреть пример с Джоулями выше. В нашей стране исторически сложилось так, что при расчёте тарифов за отопление, будь то отопление электроэнергией, газовыми или пеллетными котлами принято считать стоимость именно одной Гигакалории тепловой энергии.

Так что же такое Гигакалория, килоВатт, килоВатт*час или килоВатт/час и Джоули и как они связаны между собой?, вы узнаете в этой статье.

Итак, основная единица тепловой энергии это, как уже было сказано, Джоуль. Но прежде чем говорить об единицах измерения необходимо в принципе на бытовом уровне разъяснить что такое тепловая энергия и как и для чего её измерять.

Всем нам с детства известно, чтобы согреться (получить тепловую энергию) нужно что-то поджечь, поэтому все мы жгли костры, традиционное топливо для костра — это дрова. Таким образом, очевидно, при горении топлива (любого: дрова, уголь, пеллеты, природный газ, солярка) выделяется тепловая энергия (тепло). Но, чтобы нагреть, к примеру, различные объёмы воды требуется разное количество дров (или иного топлива). Ясно, что для нагрева двух литров воды достаточно нескольких пален в костре, а чтобы приготовить полведра супа на весь лагерь, нужно запастись несколькими вязанками дров. Чтобы не измерять такие строгие технические величины, как количество теплоты и теплота сгорания топлива вязанками дров и вёдрами с супом, теплотехники решили внести ясность и порядок и договорились выдумать единицу количества теплоты. Чтобы эта единица была везде одинаковая её определили так: для нагрева одного килограмма воды на один градус при нормальных условиях (атмосферном давлении) требуется 4 190 калорий, или 4,19 килокалории, следовательно, чтобы нагреть один грамм воды будет достаточно в тысячу раз меньше теплоты — 4,19 калории.

Калория связана с международной единицей тепловой энергии — Джоулем следующим соотношением:

1 калория = 4,19 Джоуля.

Таким образом, для нагрева 1 грамма воды на один градус потребуется 4,19 Джоуля тепловой энергии, а для нагрева одного килограмма воды 4 190 Джоулей тепла.

В технике, наряду с единицей измерения тепловой (и всякой другой) энергии существует единица мощности и, в соответствии с международной системой (СИ) это Ватт. Понятие мощности также применимо и к нагревательным приборам. Если нагревательный прибор способен отдать за 1 секунду 1 Джоуль тепловой энергии, то его мощность равна 1 Ватт. Мощность, это способность прибора производить (создавать) определённое количество энергии (в нашем случае тепловой энергии) в единицу времени. Вернёмся к нашему примеру с водой, чтобы нагреть один килограмм (или один литр, в случае с водой килограмм равен литру) воды на один градус Цельсия (или Кельвина, без разницы) нам потребуется мощность 1 килокалория или 4 190 Дж. тепловой энергии. Чтобы нагреть один килограмм воды за 1 секунду времени на 1 грдус нам нужен прибор следующей мощности:

4190 Дж./1 с. = 4 190 Вт. или 4,19 кВт.

Если мы хотим нагреть наш килограмм воды на 25 градусов за ту же секунду, то нам потребуется мощность в двадцать пять раз больше т.е.

4,19*25 =104,75 кВт.

Таким образом, можно сделать вывод, что пеллетный котёл мощностью 104,75 кВт. нагревает 1 литр воды на 25 градусов за одну секунду.

Раз мы добрались до Ватт и килоВатт, следует и о них словечко замолвить. Как уже было сказано Ватт — это единица мощности, в том числе и тепловой мощности котла, но ведь кроме пеллетных котлов и газовых котлов человечеству знакомы и электрокотлы, мощность которых измеряется, разумеется, в тех же килоВаттах и потребляют они не пеллеты и не газ, а электроэнергию, количество которой измеряется в килоВатт часах. Правильное написание единицы энергии килоВатт*час (именно, килоВатт умножить на час, а не разделить), запись кВт/час — является ошибкой!

В электрокотлах электрическая энергия преобразуется в тепловую (так называемое, Джоулево тепло), и , если котёл потребил 1 кВт*час электроэнергии, то сколько же он выработал тепла? Чтобы ответить на это простой вопрос, нужно выполнить простой расчёт.

Преобразуем килоВатты в килоДжоули/секунды (килоДжоуль в секунду), а часы в секунды: в одном часе 3 600 секунд, получим:

1 кВт*час =[ 1 кДж/с]*3600 c.=1 000 Дж *3600 с = 3 600 000 Джоулей или 3,6 МДж.

Итак,

1 кВт*час = 3,6 МДж.

В свою очередь, 3,6 МДж/4,19 = 0,859 Мкал = 859 ккал = 859 000 кал. Энергии (тепловой).

Теперь перейдём к Гигакалории, цену которой на различных видах топлива любят считать теплотехники.

1 Гкал = 1 000 000 000 кал.

1 000 000 000 кал. = 4,19*1 000 000 000 = 4 190 000 000 Дж.= 4 190 МДж. = 4,19 ГДж.

Или зная, что 1 кВт*час = 3,6 МДж пересчитаем 1 Гигакалорию на килоВатт*часы:

1 Гкал = 4190 МДж/3,6 МДж = 1 163 кВт*часов!

Если прочитав данную статью вы решили, проконсультироваться со специалистом нашей компании по любому вопросу, связанному с теплоснабжением, то вам Сюда!

Источник

Как связаны между собой калория и джоуль. Перевод джоулей в калории

Для того, чтобы узнать, сколько в джоуле калорий, необходимо воспользоваться простым онлайн калькулятором. Введите в левое поле интересующее вас количество джоулей, которое вы хотите конвертировать. В поле справа вы увидите результат вычисления. Если необходимо перевести джоули или калории в другие единицы измерения, просто кликните по соответствующей ссылке.

Что такое «джоуль»

В джоулях (Дж, J) измеряют количество работы, энергии и теплоты в системе единиц СИ. Значение одного джоуля равно работе, совершенной при перемещении точки приложения силы в один ньютон на один метр в направлении действия силы. Применительно к электричеству джоуль — это работа силы электрического поля за одну секунду при напряжении в один вольтдля поддержания силы тока в один ампер.

Единица измерения энергии джоуль была введена в обращение в 1889 году, в год смерти Джеймса Джоуля. В 1908 г. в Лондоне были установлены международные электрические единицы, в т. ч. «международный джоуль», и с 1948 г. 1 международный джоуль = 1,00020 абсолютного джоуля. В 1960 г. эта единица принята Международной системой единиц (СИ).

Что такое «калория»

Внесистемная единица количества теплоты. Применяются три разновидности калории с разной величиной. Во всех случаях одна калория — это количества теплоты, нужное для нагревания 1 грамма воды на 1 . Так как теплоёмкость воды зависит от ее температуры, размер калории зависит от условий нагревания. Международная калория (кал, cal) равна 4,1868 Дж, термохимическая калория (калТХ, calth) составляет приблизительно 4,1840 Дж, 15-градусная калория (кал15, cal15) — около 4,1855 Дж. Слово «калория» происходит от французского «calorie» — тепло.

Длина и расстояние Масса Меры объема сыпучих продуктов и продуктов питания Площадь Объем и единицы измерения в кулинарных рецептах Температура Давление, механическое напряжение, модуль Юнга Энергия и работа Мощность Сила Время Линейная скорость Плоский угол Тепловая эффективность и топливная экономичность Числа Единицы измерения количества информации Курсы валют Размеры женской одежды и обуви Размеры мужской одежды и обуви Угловая скорость и частота вращения Ускорение Угловое ускорение Плотность Удельный объем Момент инерции Момент силы Вращающий момент Удельная теплота сгорания (по массе) Плотность энергии и удельная теплота сгорания топлива (по объему) Разность температур Коэффициент теплового расширения Термическое сопротивление Удельная теплопроводность Удельная теплоёмкость Энергетическая экспозиция, мощность теплового излучения Плотность теплового потока Коэффициент теплоотдачи Объёмный расход Массовый расход Молярный расход Плотность потока массы Молярная концентрация Массовая концентрация в растворе Динамическая (абсолютная) вязкость Кинематическая вязкость Поверхностное натяжение Паропроницаемость Паропроницаемость, скорость переноса пара Уровень звука Чувствительность микрофонов Уровень звукового давления (SPL) Яркость Сила света Освещённость Разрешение в компьютерной графике Частота и длина волны Оптическая сила в диоптриях и фокусное расстояние Оптическая сила в диоптриях и увеличение линзы (×) Электрический заряд Линейная плотность заряда Поверхностная плотность заряда Объемная плотность заряда Электрический ток Линейная плотность тока Поверхностная плотность тока Напряжённость электрического поля Электростатический потенциал и напряжение Электрическое сопротивление Удельное электрическое сопротивление Электрическая проводимость Удельная электрическая проводимость Электрическая емкость Индуктивность Американский калибр проводов Уровни в dBm (дБм или дБмВт), dBV (дБВ), ваттах и др. единицах Магнитодвижущая сила Напряженность магнитного поля Магнитный поток Магнитная индукция Мощность поглощенной дозы ионизирующего излучения Радиоактивность. Радиоактивный распад Радиация. Экспозиционная доза Радиация. Поглощённая доза Десятичные приставки Передача данных Типографика и обработка изображений Единицы измерения объема лесоматериалов Вычисление молярной массы Периодическая система химических элементов Д. И. Менделеева

1 джоуль [Дж] = 0,000239005736137667 термохимическая килокалория [ккал(Т)]

Исходная величина

Преобразованная величина

джоуль гигаджоуль мегаджоуль килоджоуль миллиджоуль микроджоуль наноджоуль аттоджоуль мегаэлектронвольт килоэлектронвольт электрон-вольт эрг гигаватт-час мегаватт-час киловатт-час киловатт-секунда ватт-час ватт-секунда ньютон-метр лошадиная сила-час лошадиная сила (метрич.)-час международная килокалория термохимическая килокалория международная калория термохимическая калория большая (пищевая) кал. брит. терм. единица (межд., IT) брит. терм. единица терм. мега BTU (межд., IT) тонна-час (холодопроизводительность) эквивалент тонны нефти эквивалент барреля нефти (США) гигатонна мегатонна ТНТ килотонна ТНТ тонна ТНТ дина-сантиметр грамм-сила-метр· грамм-сила-сантиметр килограмм-сила-сантиметр килограмм-сила-метр килопонд-метр фунт-сила-фут фунт-сила-дюйм унция-сила-дюйм футо-фунт дюймо-фунт дюймо-унция паундаль-фут терм терм (ЕЭС) терм (США) энергия Хартри эквивалент гигатонны нефти эквивалент мегатонны нефти эквивалент килобарреля нефти эквивалент миллиарда баррелей нефти килограмм тринитротолуола Планковская энергия килограмм обратный метр герц гигагерц терагерц кельвин aтомная единица массы

Общие сведения

Энергия — физическая величина, имеющая большое значение в химии, физике, и биологии. Без нее жизнь на земле и движение невозможны. В физике энергия является мерой взаимодействия материи, в результате которого выполняется работа или происходит переход одних видов энергии в другие. В системе СИ энергия измеряется в джоулях. Один джоуль равен энергии, расходуемой при перемещении тела на один метр силой в один ньютон.

Энергия в физике

Кинетическая и потенциальная энергия

Кинетическая энергия тела массой m , движущегося со скоростью v равна работе, выполняемой силой, чтобы придать телу скорость v . Работа здесь определяется как мера действия силы, которая перемещает тело на расстояние s . Другими словами, это энергия движущегося тела. Если же тело находится в состоянии покоя, то энергия такого тела называется потенциальной энергией. Это энергия, необходимая, чтобы поддерживать тело в этом состоянии.

Например, когда теннисный мяч в полете ударяется об ракетку, он на мгновение останавливается. Это происходит потому, что силы отталкивания и земного притяжения заставляют мяч застыть в воздухе. В этот момент у мяча есть потенциальная, но нет кинетической энергии. Когда мяч отскакивает от ракетки и улетает, у него, наоборот, появляется кинетическая энергия. У движущегося тела есть и потенциальная и кинетическая энергия, и один вид энергии преобразуется в другой. Если, к примеру, подбросить вверх камень, он начнет замедлять скорость во время полета. По мере этого замедления, кинетическая энергия преобразуется в потенциальную. Это преобразование происходит до тех пор, пока запас кинетической энергии не иссякнет. В этот момент камень остановится и потенциальная энергия достигнет максимальной величины. После этого он начнет падать вниз с ускорением, и преобразование энергии произойдет в обратном порядке. Кинетическая энергия достигнет максимума, при столкновении камня с Землей.

Закон сохранения энергии гласит, что суммарная энергия в замкнутой системе сохраняется. Энергия камня в предыдущем примере переходит из одной формы в другую, и поэтому, несмотря на то, что количество потенциальной и кинетической энергии меняется в течение полета и падения, общая сумма этих двух энергий остается постоянной.

Производство энергии

Люди давно научились использовать энергию для решения трудоемких задач с помощью техники. Потенциальная и кинетическая энергия используется для совершения работы, например, для перемещения предметов. Например, энергия течения речной воды издавна используется для получения муки на водяных мельницах. Чем больше людей использует технику, например автомобили и компьютеры, в повседневной жизни, тем сильнее возрастает потребность в энергии. Сегодня большая часть энергии вырабатывается из невозобновляемых источников. То есть, энергию получают из топлива, добытого из недр Земли, и оно быстро используется, но не возобновляется с такой же быстротой. Такое топливо — это, например уголь, нефть и уран, который используется на атомных электростанциях. В последние годы правительства многих стран, а также многие международные организации, например, ООН, считают приоритетным изучение возможностей получения возобновляемой энергии из неистощимых источников с помощью новых технологий. Многие научные исследования направлены на получение таких видов энергии с наименьшими затратами. В настоящее время для получения возобновляемой энергии используются такие источники как солнце, ветер и волны.

Энергия для использования в быту и на производстве обычно преобразуется в электрическую при помощи батарей и генераторов. Первые в истории электростанции вырабатывали электроэнергию, сжигая уголь, или используя энергию воды в реках. Позже для получения энергии научились использовать нефть, газ, солнце и ветер. Некоторые большие предприятия содержат свои электростанции на территории предприятия, но большая часть энергии производится не там, где ее будут использовать, а на электростанциях. Поэтому главная задача энергетиков — преобразовать произведенную энергию в форму, позволяющую легко доставить энергию потребителю. Это особенно важно, когда используются дорогие или опасные технологии производства энергии, требующие постоянного наблюдения специалистами, такие как гидро- и атомная энергетика. Именно поэтому для бытового и промышленного использования выбрали электроэнергию, так как ее легко передавать с малыми потерями на большие расстояния по линиям электропередач.

Электроэнергию преобразуют из механической, тепловой и других видов энергии. Для этого вода, пар, нагретый газ или воздух приводят в движение турбины, которые вращают генераторы, где и происходит преобразование механической энергии в электрическую. Пар получают, нагревая воду с помощью тепла, получаемого при ядерных реакциях или при сжигании ископаемого топлива. Ископаемое топливо добывают из недр Земли. Это газ, нефть, уголь и другие горючие материалы, образованные под землей. Так как их количество ограничено, они относятся к невозобновляемым видам топлива. Возобновляемые энергетические источники — это солнце, ветер, биомасса, энергия океана, и геотермальная энергия.

В отдаленных районах, где нет линий электропередач, или где из-за экономических или политических проблем регулярно отключают электроэнергию, используют портативные генераторы и солнечные батареи. Генераторы, работающие на ископаемом топливе, особенно часто используют как в быту, так и в организациях, где совершенно необходима электроэнергия, например, в больницах. Обычно генераторы работают на поршневых двигателях, в которых энергия топлива преобразуется в механическую. Также популярны устройства бесперебойного питания с мощными батареями, которые заряжаются когда подается электроэнергия, а отдают энергию во время отключений.

Вы затрудняетесь в переводе единицы измерения с одного языка на другой? Коллеги готовы вам помочь. Опубликуйте вопрос в TCTerms и в течение нескольких минут вы получите ответ.

Для того, чтобы узнать, сколько в калории джоулей, необходимо воспользоваться простым онлайн калькулятором. Введите в левое поле интересующее вас количество калорий, которое вы хотите конвертировать. В поле справа вы увидите результат вычисления. Если необходимо перевести калории или джоули в другие единицы измерения, просто кликните по соответствующей ссылке.

Что такое «калория»

Внесистемная единица количества теплоты. Применяются три разновидности калории с разной величиной. Во всех случаях одна калория — это количества теплоты, нужное для нагревания 1 грамма воды на 1 . Так как теплоёмкость воды зависит от ее температуры, размер калории зависит от условий нагревания. Международная калория (кал, cal) равна 4,1868 Дж, термохимическая калория (калТХ, calth) составляет приблизительно 4,1840 Дж, 15-градусная калория (кал15, cal15) — около 4,1855 Дж. Слово «калория» происходит от французского «calorie» — тепло.

Что такое «джоуль»

В джоулях (Дж, J) измеряют количество работы, энергии и теплоты в системе единиц СИ. Значение одного джоуля равно работе, совершенной при перемещении точки приложения силы в один ньютон на один метр в направлении действия силы. Применительно к электричеству джоуль — это работа силы электрического поля за одну секунду при напряжении в один вольтдля поддержания силы тока в один ампер.

Единица измерения энергии джоуль была введена в обращение в 1889 году, в год смерти Джеймса Джоуля. В 1908 г. в Лондоне были установлены международные электрические единицы, в т. ч. «международный джоуль», и с 1948 г. 1 международный джоуль = 1,00020 абсолютного джоуля. В 1960 г. эта единица принята Международной системой единиц (СИ).

Источник