Energia — kaloritest kilovatt-tundideni

Mõista energiat igapäevaelus: toidukalorid, seadmete kWh, kütte BTU-d ja füüsika elektronvoltid. Konverteeri enesekindlalt selgete näidetega.

Miks energiaühikud ulatuvad toidukaloritest tuumaplahvatusteni

See tööriist teisendab 53+ energiaühiku vahel - džaulid, kalorid, BTU, kWh, elektronvoltid ja palju muud. Ükskõik, kas arvutate toiduenergiat, kommunaalmakseid, HVAC-nõudeid, kütusekulu või osakestefüüsikat, see konverter tegeleb kõigega alates molekulaarsidest (elektronvoltid) kuni supernoova energiani (10⁴⁴ J), sealhulgas kriitilise suhtega energia, võimsuse ja aja vahel reaalsetes rakendustes.

Energia alused

Džaul (J)

SI energiaühik. 1 J = 1 njuutonilise jõu töö 1 meetri kaugusel (1 N·m).

Mis on energia?

Võime teha tööd või toota soojust. Sageli mõõdetakse mehaanilise tööna, soojusena või elektrienergiana.

Võimsus on seotud energiaga aja kaudu: võimsus = energia/aeg (W = J/s).

SI alus: džaul (J)
Elektriline: Wh ja kWh
Toitumine: Kalor = kilokalor (kcal)

Igapäevane kontekst

Elektriarved on esitatud kWh-des; seadmed loetlevad võimsust (W) ja kWh saamiseks korrutate selle ajaga.

Toidupakenditel kasutatakse kaloreid (kcal). Kütmisel/jahutamisel kasutatakse sageli BTU-d.

Telefoni laadimine: ~10 Wh
Dušš (10 min, 7 kW kütteseade): ~1,17 kWh
Eine: ~600–800 kcal

Teadus ja mikroenergia

Osakestefüüsikas kasutatakse eV-d footonite ja osakeste energiate jaoks.

Aatomiskaaladel ilmuvad kvantmehaanikas Hartree ja Rydbergi energiad.

1 eV = 1,602×10⁻¹⁹ J
Nähtav footon: ~2–3 eV
Plancki energia on äärmiselt suur (teoreetiline)

Kiired kokkuvõtted

Selguse ja täpsuse huvides teisendage džaulide (J) kaudu
kWh on mugav majapidamisenergia jaoks; kcal toitumise jaoks
BTU on levinud HVAC-s; eV füüsikas

Mäluabid

Kiire peastarvutamine

kWh ↔ MJ

1 kWh = 3,6 MJ täpselt. Korruta 3,6-ga või jaga 3,6-ga.

kcal ↔ kJ

1 kcal ≈ 4,2 kJ. Kiireks hindamiseks ümarda 4-le.

BTU ↔ kJ

1 BTU ≈ 1,055 kJ. Hinnanguteks umbes 1 BTU ≈ 1 kJ.

Wh ↔ J

1 Wh = 3600 J. Mõtle: 1 vatt 1 tunni jooksul = 3600 sekundit.

Toidukalorid

1 Cal (toit) = 1 kcal = 4,184 kJ. Suur 'K' tähendab kilokalorit!

kW × tunnid → kWh

Võimsus × Aeg = Energia. 2 kW kütteseade × 3 tundi = 6 kWh tarbitud.

Visuaalsed energiaviited

Scenario	Energy	Visual Reference
LED-pirn (10 W, 10 tundi)	100 Wh (0,1 kWh)	Maksab ~$0,01 tavaliste tariifide juures
Nutitelefoni täislaadimine	10-15 Wh	Piisav, et laadida ~60-90 korda 1 kWh-st
Viil leiba	80 kcal (335 kJ)	Võiks toita 100 W pirni ~1 tund
Kuum dušš (10 min)	1-2 kWh	Sama energia, mis su külmiku päevane töö
Täisväärtuslik eine	600 kcal (2,5 MJ)	Piisavalt energiat, et tõsta auto 1 meetri kõrgusele maapinnast
Elektriauto aku (60 kWh)	216 MJ	Sama mis 30 000 toidukalorit või 20 päeva söömist
Liiter bensiini	34 MJ (9,4 kWh)	Aga mootorid raiskavad 70% soojusena!
Välgulöök	1-5 GJ	Kõlab tohutult, aga annab majale energiat vaid mõneks tunniks

Levinud vead

kW ja kWh segiajamine
Fix: kW on võimsus (kiirus), kWh on energia (kogus). 2 kW kütteseade, mis töötab 3 tundi, kasutab 6 kWh.
Kalor vs. kalor
Fix: Toidumärgistusel kasutatakse 'Kalorit' (suure K-ga) = kilokalor = 1000 kalorit (väikese k-ga). 1 Cal = 1 kcal = 4,184 kJ.
Efektiivsuse eiramine
Fix: Bensiinil on 9,4 kWh/liiter, kuid mootorid on vaid 25-30% efektiivsed. Tegelik kasulik energia on ~2,5 kWh/liiter!
Aku mAh ilma pingeta
Fix: 10 000 mAh ei tähenda midagi ilma pingeta! 3,7 V juures: 10 000 mAh × 3,7 V ÷ 1000 = 37 Wh.
Energia- ja võimsusarvete segiajamine
Fix: Elektriarved võtavad tasu kWh (energia), mitte kW (võimsus) eest. Sinu tariif on €/kWh, mitte €/kW.
Aja unustamine energiaarvutustes
Fix: Võimsus × Aeg = Energia. 1500 W kütteseadme 2-tunnine töötamine = 3 kWh, mitte 1,5 kWh!

Kuhu iga ühik sobib

Kodu ja seadmed

Elektrienergia eest esitatakse arve kWh-des; hinnake tarbimist võimsuse × aja abil.

LED-pirn 10 W × 5 h ≈ 0,05 kWh
Ahi 2 kW × 1 h = 2 kWh
Kuu arve summeerib kõik seadmed

Toit ja toitumine

Pakenditel olevad kalorid on kilokalorid (kcal) ja sageli on need paaris kJ-dega.

1 kcal = 4,184 kJ
Päevane tarbimine ~2000–2500 kcal
kcal ja Cal (toit) on sama asi

Küte ja kütused

BTU, thermid ja kütuseekvivalendid (BOE/TOE) ilmuvad HVAC-s ja energiaturgudel.

1 therm = 100 000 BTU
Maagaas ja nafta kasutavad standardiseeritud ekvivalente
kWh ↔ BTU teisendused on tavalised

Kuidas teisendused töötavad

Baasühiku meetod

Teisenda džaulideks (J), seejärel J-st sihtühikusse. Kiired tegurid: kWh × 3,6 → MJ; kcal × 4184 → J; BTU × 1055,06 → J.

Wh × 3600 → J; kWh × 3,6 → MJ
kcal × 4,184 → kJ; cal × 4,184 → J
eV × 1,602×10⁻¹⁹ → J; J ÷ 1,602×10⁻¹⁹ → eV

Levinud teisendused

Alates	Kuni	Tegur	Näide
kWh	MJ	× 3,6	2 kWh = 7,2 MJ
kcal	kJ	× 4,184	500 kcal = 2092 kJ
BTU	J	× 1055,06	10 000 BTU ≈ 10,55 MJ
Wh	J	× 3600	250 Wh = 900 000 J
eV	J	× 1,602×10⁻¹⁹	2 eV ≈ 3,204×10⁻¹⁹ J

Kiired näited

1 kWh → J→= 3 600 000 J

650 kcal → kJ→≈ 2719,6 kJ

10 000 BTU → kWh→≈ 2,93 kWh

5 eV → J→≈ 8,01×10⁻¹⁹ J

Kiirviide

Seadme maksumuse kiire arvutus

Energia (kWh) × hind kWh kohta

Näide: 2 kWh × 0,20 € = 0,40 €
1000 W × 3 h = 3 kWh

Aku spikker

mAh × V ÷ 1000 ≈ Wh

10 000 mAh × 3,7 V ≈ 37 Wh
Wh ÷ seadme W ≈ tööaeg (tundides)

CO₂ kiire arvutus

Hinnake elektritarbimisest tulenevaid heitkoguseid

CO₂ = kWh × võrgu intensiivsus
Näide: 5 kWh × 400 gCO₂/kWh = 2000 g (2 kg)
Madala süsinikusisaldusega võrk (100 g/kWh) vähendab seda 75%

Võimsuse ja energia vead

Levinud segadused

kW on võimsus (kiirus); kWh on energia (kogus)
2 kW kütteseade 3 h jooksul kasutab 6 kWh
Arvetel kasutatakse kWh; seadmete sildid näitavad W/kW

Taastuvenergia aabits

Päikese- ja tuuleenergia alused

Taastuvad energiaallikad toodavad võimsust (kW), mis integreerub aja jooksul energiaks (kWh).

Toodang varieerub ilmastikuga; pikaajalised keskmised on olulised.

Võimsustegur: % maksimaalsest toodangust aja jooksul
Katusepäikesepaneelid: ~900–1400 kWh/kW·aastas (sõltub asukohast)
Tuulepargid: võimsustegur sageli 25–45%

Salvestamine ja nihutamine

Akud salvestavad ülejäägi ja nihutavad energia sinna, kus seda vajatakse.

kWh mahtuvus vs. kW võimsus on oluline
Edasi-tagasi efektiivsus < 100% (kaod)
Kasutusaja tariifid soodustavad nihutamist

Energiatiheduse spikker

Allikas	Massi järgi	Mahul järgi	Märkused
Bensiin	~46 MJ/kg (~12,8 kWh/kg)	~34 MJ/L (~9,4 kWh/L)	Ligikaudne; sõltub segust
Diisel	~45 MJ/kg	~36 MJ/L	Veidi suurem mahuline tihedus kui bensiinil
Lennukikütus	~43 MJ/kg	~34 MJ/L	Petrooleumi vahemik
Etanool	~30 MJ/kg	~24 MJ/L	Madalam kui bensiin
Vesinik (700 bar)	~120 MJ/kg	~5–6 MJ/L	Kõrge massi järgi, madal mahu järgi
Maagaas (STP)	~55 MJ/kg	~0,036 MJ/L	Survestatud/LNG palju suurem mahuline tihedus
Li-ioonaku	~0,6–0,9 MJ/kg (160–250 Wh/kg)	~1,4–2,5 MJ/L	Sõltub keemiast
Pliiakud	~0,11–0,18 MJ/kg	~0,3–0,5 MJ/L	Madal tihedus, odav
Puit (kuiv)	~16 MJ/kg	Varieerub	Sõltub liigist ja niiskusest

Energia võrdlus eri skaaladel

Rakendus	Džaulid (J)	kWh	kcal	BTU
Üksik footon (nähtav)	~3×10⁻¹⁹	~10⁻²²	~7×10⁻²⁰	~3×10⁻²²
Üks elektronvolt	1,6×10⁻¹⁹	4,5×10⁻²³	3,8×10⁻²⁰	1,5×10⁻²²
Sipelgas tõstab tera	~10⁻⁶	~10⁻⁹	~2×10⁻⁷	~10⁻⁹
AA patarei	9360	0,0026	2,2	8,9
Nutitelefoni laadimine	50 000	0,014	12	47
Viil leiba	335 000	0,093	80	318
Täisväärtuslik eine	2 500 000	0,69	600	2370
Kuum dušš (10 min)	5,4 MJ	1,5	1290	5120
Päevane toidukogus	10 MJ	2,8	2400	9480
Liiter bensiini	34 MJ	9,4	8120	32 200
Tesla aku (60 kWh)	216 MJ	60	51 600	205 000
Välgulöök	1-5 GJ	300-1400	240k-1,2M	950k-4,7M
Tonn TNT-d	4,184 GJ	1162	1 000 000	3,97M
Hiroshima pomm	63 TJ	17,5M	15 miljardit	60 miljardit

Igapäevased etalonid

Asi	Tüüpiline energia	Märkused
Telefoni täislaadimine	~10–15 Wh	~36–54 kJ
Sülearvuti aku	~50–100 Wh	~0,18–0,36 MJ
1 viil leiba	~70–100 kcal	~290–420 kJ
Kuum dušš (10 min)	~1–2 kWh	Võimsus × aeg
Soojapuhur (1 h)	1–2 kWh	Vastavalt võimsuse seadistusele
Bensiin (1 L)	~34 MJ	Alumine kütteväärtus (ligikaudne)

Hämmastavad energiafaktid

EV aku vs kodu

60 kWh Tesla aku salvestab sama palju energiat, kui tüüpiline kodu kasutab 2-3 päevaga – kujutage ette, et kannate oma autos kaasas 3 päeva elektrit!

Salapärane Therm

Therm on 100 000 BTU (29,3 kWh). Maagaasi arvetel kasutatakse therme, sest on lihtsam öelda '50 thermi' kui '5 miljonit BTU'd'!

Kalorite suurtähe trikk

Toidumärgistusel kasutatakse 'Kalorit' (suure K-ga), mis on tegelikult kilokalor! Nii et see 200 Cal küpsis on tegelikult 200 000 kalorit (väikese k-ga).

Bensiini räpane saladus

1 liitris bensiinis on 9,4 kWh energiat, kuid mootorid raiskavad 70% soojusena! Ainult ~2,5 kWh liigutab tegelikult teie autot. EV-d raiskavad ainult ~10-15%.

1 kWh etalon

1 kWh suudab: toita 100W pirni 10 tundi, laadida 100 nutitelefoni, röstida 140 viilu leiba või hoida teie külmkappi töös 24 tundi!

Regeneratiivse pidurdamise maagia

EV-d taastavad 15-25% energiast pidurdamise ajal, muutes mootori generaatoriks. See on tasuta energia raisatud kineetilisest energiast!

E=mc² on mõistust vapustav

Sinu kehas on piisavalt massi-energiat (E=mc²), et toita kõiki Maa linnu nädal aega! Kuid massi energiaks muundamine nõuab tuumareaktsioone.

Raketikütus vs toit

Naela kohta on raketikütusel 10 korda rohkem energiat kui šokolaadil. Kuid te ei saa süüa raketikütust — keemiline energia ≠ ainevahetuslik energia!

Rekordid ja äärmused

Rekord	Energia	Märkused
Majapidamise päevane kasutus	~10–30 kWh	Sõltub kliimast ja seadmetest
Välgulöök	~1–10 GJ	Väga muutlik
1 megatonn TNT-d	4,184 PJ	Plahvatuslik ekvivalent

Energia avastamine: iidsest tulest tänapäeva füüsikani

Iidne energia: tuli, toit ja lihasjõud

Aastatuhandeid mõistsid inimesed energiat ainult selle mõjude kaudu: soojus tulest, jõud toidust ning vee ja tuule vägi. Energia oli praktiline reaalsus ilma teoreetilise arusaamata.

**Tule valdamine** (~400 000 eKr) - Inimesed kasutavad keemilist energiat soojuse ja valguse saamiseks
**Vesirattad** (~300 eKr) - Kreeklased ja roomlased muudavad kineetilise energia mehaaniliseks tööks
**Tuuleveskid** (~600 pKr) - Pärslased püüavad tuuleenergiat vilja jahvatamiseks
**Toitumise mõistmine** (antiikaeg) - Toit kui 'kütus' inimtegevuseks, kuigi mehhanism oli tundmatu

Need praktilised rakendused eelnesid igasugusele teaduslikule teooriale tuhandeid aastaid. Energiat tunti kogemuse, mitte valemite kaudu.

Mehaanikaajastu: aur, töö ja efektiivsus (1600-1850)

Tööstusrevolutsioon nõudis paremat arusaama sellest, kuidas soojus muundub tööks. Insenerid mõõtsid mootorite efektiivsust, mis viis termodünaamika sünnini.

**James Watti aurumasina täiustused** (1769) - Kvantifitseeris töö väljundit, tutvustas hobujõudu
**Sadi Carnot' soojusmasina teooria** (1824) - Tõestas teoreetilised piirid soojuse tööks muundamisel
**Julius von Mayer** (1842) - Pakkus välja soojuse mehaanilise ekvivalendi: soojus ja töö on vahetatavad
**James Joule'i katsed** (1843-1850) - Mõõtis täpselt: 1 kalor = 4,184 džauli mehaanilist tööd

Joule'i katsed tõestasid energia jäävust: mehaaniline töö, soojus ja elekter on sama asja eri vormid.

Ühendatud energia: jäävus ja vormid (1850-1900)

19. sajand sünteesis erinevaid vaatlusi üheks kontseptsiooniks: energia on jääv, muundudes vormide vahel, kuid seda ei looda ega hävitata kunagi.

**Hermann von Helmholtz** (1847) - Formaliseeris energia jäävuse seaduse
**Rudolf Clausius** (1850ndad) - Tutvustas entroopiat, näidates, et energia kvaliteet halveneb
**James Clerk Maxwell** (1865) - Ühendas elektri ja magnetismi, näidates, et valgus kannab energiat
**Ludwig Boltzmann** (1877) - Seostas energia aatomite liikumisega statistilise mehaanika kaudu

Aastaks 1900 mõisteti energiat kui füüsika keskset valuutat—see muundub, kuid on jääv kõigis looduslikes protsessides.

Kvant- ja aatomiajastu: E=mc² ja subatomaarsed skaalad (1900-1945)

20. sajand paljastas energia äärmustes: Einsteini massi-energia ekvivalentsus ja kvantmehaanika aatomiskaaladel.

**Max Planck** (1900) - Kvantiseeris energia kiirguses: E = hν (Plancki konstant)
**Einsteini E=mc²** (1905) - Mass ja energia on ekvivalentsed; väike mass = tohutu energia
**Niels Bohr** (1913) - Aatomi energiatasemed selgitavad spektrijooni; eV-st saab loomulik ühik
**Enrico Fermi** (1942) - Esimene kontrollitud tuumareaktsioon vabastab MeV-skaala energiat
**Manhattani projekt** (1945) - Trinity test demonstreerib ~22 kilotonni TNT ekvivalenti (~90 TJ)

Tuumenergia kinnitas E=mc²: lõhustumine muudab 0,1% massist energiaks—miljoneid kordi tihedamaks kui keemilised kütused.

Kaasaegne energiamaastik (1950-tänapäev)

Sõjajärgne ühiskond standardiseeris energiaühikud kommunaalteenuste, toidu ja füüsika jaoks, samal ajal tegeledes fossiilkütuste, taastuvate energiaallikate ja efektiivsusega.

**Kilovatt-tunni standardiseerimine** - Ülemaailmsed elektriettevõtted võtavad arvelduseks kasutusele kWh
**Kalorite märgistamine** (1960ndad-90ndad) - Toiduenergia standardiseeritakse; FDA kehtestab toitumisalase teabe märgistuse (1990)
**Fotogalvaaniline revolutsioon** (1970ndad-2020ndad) - Päikesepaneelide efektiivsus tõuseb <10%-lt >20%-ni
**Liitiumioonakud** (1991-tänapäev) - Energiatihedus tõuseb ~100-lt 250+ Wh/kg-ni
**Nutivõrgud ja salvestus** (2010ndad) - Reaalajas energiahaldus ja võrgumastaabis akud

Kliimaajastu: energiasüsteemide dekarboniseerimine

21. sajand tunnistab energia keskkonnakulusid. Fookus nihkub pelgalt energia tootmiselt puhta energia tõhusale tootmisele.

**Süsiniku intensiivsus** - Fossiilkütused eraldavad 400-1000 g CO₂/kWh; taastuvad energiaallikad eraldavad elutsükli jooksul <50 g CO₂/kWh
**Energiasalvestuse lüngad** - Akud salvestavad ~0,5 MJ/kg võrreldes bensiini 46 MJ/kg-ga; sõiduulatuse ärevus püsib
**Võrgu integreerimine** - Muutuvad taastuvad energiaallikad nõuavad salvestust ja nõudlusele reageerimist
**Efektiivsuse imperatiivid** - LED-id (100 lm/W) vs hõõglambid (15 lm/W); soojuspumbad (COP > 3) vs takistuslik küte

Neto-nulli üleminek nõuab kõige elektrifitseerimist ja selle elektri puhta tootmist—täielikku energiasüsteemi uuendust.

Võtmetähtsusega verstapostid energiateaduses

1807

Thomas Young kasutab esmakordselt terminit 'energia' selle tänapäevases teaduslikus tähenduses

1824

Sadi Carnot avaldab soojusmasina teooria, pannes aluse termodünaamikale

1842

Julius von Mayer pakub välja soojuse mehaanilise ekvivalendi

1843-50

James Joule kehtestab soojuse mehaanilise ekvivalendi, tõestades energia jäävust

1847

Hermann von Helmholtz formaliseerib energia jäävuse seaduse

1882

Edisoni Pearl Streeti jaam hakkab müüma elektrit, luues vajaduse energiaarvestuse ühikute järele

1889

Kilovatt-tund (kWh) standardiseeritakse elektriarvestuseks kogu maailmas

1896

Kalor defineeritakse kui energia, mis on vajalik 1 grammi vee soojendamiseks 1°C võrra (hiljem täpsustatud 4,184 J-ni)

1900

Max Planck kvantiseerib energia: E = hν, pannes aluse kvantmehaanikale

1905

Einstein avaldab E=mc², näidates massi-energia ekvivalentsust

1932

Elektronvolt (eV) võetakse kasutusele aatomi- ja osakestefüüsika energia skaalade jaoks

1942

Enrico Fermi saavutab esimese kontrollitud tuumareaktsiooni

1945

Trinity test demonstreerib tuumaenergiat; TNT ekvivalendist saab standard (Hiroshima: ~15 kilotonni)

1954

Esimene tuumaelektrijaam (Obninsk, NSVL) toodab elektrit lõhustumisest

1990

FDA kehtestab toitumisalase teabe märgistused energiaga kalorites (kcal)

1991

Sony turustab liitiumioonakusid; algab laetava energiasalvestuse revolutsioon

2000ndad

Liitiumioonaku energiatihedus jõuab praktilisele tasemele (100-250 Wh/kg), võimaldades EV revolutsiooni

2015

Pariisi kokkulepe seab eesmärgiks neto-null heitkogused; energiaüleminek kiireneb

2022

NIF saavutab fusioonisüüte: energiakasum fusioonireaktsioonist

Energia skaala: kvantososinatest kosmiliste plahvatusteni

Energia hõlmab mõistetamatut vahemikku: üksikutest footonitest supernoovadeni. Nende skaalade mõistmine aitab kontekstualiseerida igapäevast energiakasutust.

Kvant- ja molekulaarne (10⁻¹⁹ kuni 10⁻¹⁵ J)

Typical units: eV kuni meV

**Termiline energia molekuli kohta** (toatemperatuur) - ~0,04 eV (~6×10⁻²¹ J)
**Nähtav footon** - 1,8-3,1 eV (punasest violetsest valgusest)
**Keemilise sideme katkemine** - 1-10 eV (kovalentsed sidemed)
**Röntgenfooton** - 1-100 keV

Mikroskoopiline ja inimlik skaala (1 mJ kuni 1 MJ)

Typical units: mJ, J, kJ

**Lendav sääsk** - ~0,1 mJ
**AA patarei täislaadimine** - ~10 kJ (2,7 Wh)
**Kommibatoon** - ~1 MJ (240 kcal)
**Inimene puhkeasendis (1 tund)** - ~300 kJ (75 kcal ainevahetuse kiirus)
**Nutitelefoni aku** - ~50 kJ (14 Wh)
**Käsigranaat** - ~400 kJ

Majapidamine ja sõiduk (1 MJ kuni 1 GJ)

Typical units: MJ, kWh

**Kuum dušš (10 min)** - 4-7 MJ (1-2 kWh)
**Päevane toidukogus** - ~10 MJ (2400 kcal)
**Liiter bensiini** - 34 MJ (9,4 kWh)
**Tesla Model 3 aku** - ~216 GJ (60 kWh)
**Majapidamise päevane kasutus** - 36-108 MJ (10-30 kWh)
**Gallon bensiini** - ~132 MJ (36,6 kWh)

Tööstuslik ja munitsipaalne (1 GJ kuni 1 TJ)

Typical units: GJ, MWh

**Välgulöök** - 1-10 GJ (varieerub laialdaselt)
**Väikese auto avarii (100 km/h)** - ~1 GJ (kineetiline energia)
**Tonn TNT-d** - 4,184 GJ
**Lennukikütus (1 tonn)** - ~43 GJ
**Linnakvartali päevane elekter** - ~100-500 GJ

Suuremahulised sündmused (1 TJ kuni 1 PJ)

Typical units: TJ, GWh

**Kiloton TNT-d** - 4,184 TJ (Hiroshima: ~63 TJ)
**Väikese elektrijaama päevane toodang** - ~10 TJ (100 MW jaam)
**Suure tuulepargi aastane toodang** - ~1-5 PJ
**Kosmosesüstiku start** - ~18 TJ (kütuse energia)

Tsivilisatsioon ja geofüüsika (1 PJ kuni 1 EJ)

Typical units: PJ, TWh

**Megatonnine tuumarelv** - 4184 PJ (Tsaar-pomm: ~210 PJ)
**Suur maavärin (magnituud 7)** - ~32 PJ
**Orkaan (koguenergia)** - ~600 PJ/päev (enamik latentse soojusena)
**Hooveri tammi aastane toodang** - ~15 PJ (4 TWh)
**Väikese riigi aastane energiatarbimine** - ~100-1000 PJ

Planetaarne ja täheline (1 EJ kuni 10⁴⁴ J)

Typical units: EJ, ZJ ja kaugemal

**USA aastane energiatarbimine** - ~100 EJ (~28 000 TWh)
**Globaalne aastane energiakasutus** - ~600 EJ (2020)
**Krakatau purse (1883)** - ~840 PJ
**Chicxulubi asteroidi kokkupõrge** - ~4×10²³ J (100 miljonit megatonni)
**Päikese päevane toodang** - ~3,3×10³¹ J
**Supernoova (tüüp Ia)** - ~10⁴⁴ J (foe)

Perspective

Iga tegevus—alates footoni silma sattumisest kuni tähe plahvatuseni—on energia muundumine. Me elame kitsas ribas: megadžaulidest gigadžaulideni.

Energia tegevuses: reaalsed rakendused eri valdkondades

Toitumine ja ainevahetus

Toidumärgised loetlevad energiat kalorites (kcal). Teie keha muudab selle ATP-ks rakuliseks tööks ~25% efektiivsusega.

**Põhiainevahetuse kiirus** - ~1500-2000 kcal/päevas (6-8 MJ), et elus püsida
**Maratonijooks** - Põletab ~2600 kcal (~11 MJ) 3-4 tunni jooksul
**Šokolaaditahvel** - ~250 kcal võiks toita 60W sülearvutit ~4,5 tundi (kui oleks 100% efektiivne)
**Dieedi matemaatika** - 1 nael rasva = ~3500 kcal defitsiit; 500 kcal/päevas defitsiit = 1 nael/nädalas

Kodune energiahaldus

Elektriarved võtavad tasu kWh kohta. Seadmete tarbimise mõistmine aitab vähendada kulusid ja süsiniku jalajälge.

**LED vs hõõglamp** - 10W LED = 60W hõõglamp; säästab 50W × 5 tundi/päevas = 0,25 kWh/päevas = 9€/kuus
**Fantoomkoormused** - Ooterežiimis seadmed raiskavad ~5-10% majapidamise energiast (~1 kWh/päevas)
**Soojuspumbad** - Liigutavad 3-4 kWh soojust, kasutades 1 kWh elektrit (COP > 3); takistuslikud küttekehad on 1:1
**Elektriauto laadimine** - 60 kWh aku hinnaga 0,15€/kWh = 9€ täislaadimise eest (vs 40€ bensiini ekvivalent)

Transport ja sõidukid

Sõidukid muudavad kütuseenergia kineetiliseks energiaks märkimisväärsete kadudega. EV-d on 3 korda efektiivsemad kui sisepõlemismootorid.

**Bensiiniauto** - 30% efektiivne; 1 gallon (132 MJ) → 40 MJ kasulikku tööd, 92 MJ soojust
**Elektriauto** - 85% efektiivne; 20 kWh (72 MJ) → 61 MJ ratastele, 11 MJ kadusid
**Regeneratiivne pidurdamine** - Taastab 10-25% kineetilisest energiast tagasi akusse
**Aerodünaamika** - Kiiruse kahekordistamine neljakordistab vajalikku takistusjõudu (P ∝ v³)

Tööstus ja tootmine

Rasketööstus moodustab ~30% ülemaailmsest energiakasutusest. Protsesside efektiivsus ja heitsoojuse taaskasutamine on kriitilise tähtsusega.

**Terasetootmine** - ~20 GJ tonni kohta (5500 kWh); elektrikaarahjud kasutavad vanarauda ja vähem energiat
**Alumiiniumi sulatamine** - ~45-55 GJ tonni kohta; miks ringlussevõtt säästab 95% energiat
**Andmekeskused** - ~200 TWh/aastas ülemaailmselt (2020); PUE (Power Usage Effectiveness) mõõdab efektiivsust
**Tsemenditootmine** - ~3-4 GJ tonni kohta; moodustab 8% ülemaailmsetest CO₂ heitkogustest

Taastuvenergiasüsteemid

Päikese-, tuule- ja hüdroenergia muudavad ümbritseva energia elektriks. Võimsustegur ja katkendlikkus kujundavad kasutuselevõttu.

**Päikesepaneel** - ~20% efektiivsus; 1 m² saab ~1 kW tipp-päikest → 200W × 5 päikesetundi/päevas = 1 kWh/päevas
**Tuuleturbiini võimsustegur** - 25-45%; 2 MW turbiin × 35% CF = 6100 MWh/aastas
**Hüdroelektrijaam** - 85-90% efektiivne; 1 m³/s langeb 100m ≈ 1 MW
**Aku salvestamise edasi-tagasi efektiivsus** - 85-95%; kaod soojusena laadimise/tühjendamise ajal

Teaduslikud ja füüsikalised rakendused

Osakestekiirenditest laserfusioonini tegutseb füüsikaalane teadustöö energiaäärmustes.

**Suur Hadronite Põrguti** - 362 MJ salvestatud kiirele; prootonite kokkupõrked 13 TeV juures
**Laserfusioon** - NIF edastab ~2 MJ nanosekundites; saavutas tasuvuspunkti 2022. aastal (~3 MJ välja)
**Meditsiinilised isotoobid** - Tsüklotronid kiirendavad prootoneid 10-20 MeV-ni PET-pildistamiseks
**Kosmilised kiired** - Kõrgeima energiaga tuvastatud osake: ~3×10²⁰ eV (~50 J ühes prootonis!)

Ühikute kataloog

Meetriline (SI)

Ühik	Sümbol	Džaulid	Märkused
džaul	J	1	SI energia põhiühik.
kilodžaul	kJ	1,000	1000 J; kasulik toitumises.
megadžaul	MJ	1,000,000	1 000 000 J; seadmete/tööstuslik skaala.
gigadžaul	GJ	1.000e+9	1000 MJ; suur tööstus/inseneriteadus.
mikrodžaul	µJ	0.000001	Mikrodžaul; andurid ja laserimpulsid.
millidžaul	mJ	0.001	Millidžaul; väikesed impulsid.
nanodžaul	nJ	0.000000001	Nanodžaul; mikroenergia sündmused.
teradžaul	TJ	1.000e+12	1000 GJ; väga suured vabanemised.

Briti / USA

Ühik	Sümbol	Džaulid	Märkused
Briti soojusühik	BTU	1,055.06	Briti soojusühik; HVAC ja küte.
BTU (IT)	BTU(IT)	1,055.06	IT BTU definitsioon (≈ sama mis BTU).
BTU (termokeemiline)	BTU(th)	1,054.35	Termokeemiline BTU definitsioon.
jalg-nael jõud	ft·lbf	1.35582	Jalg-nael jõud; mehaaniline töö.
toll-nael jõud	in·lbf	0.112985	Toll-nael jõud; pöördemoment ja töö.
miljon BTU-d	MBTU	1.055e+9	Miljon BTU; energiaturud.
quad	quad	1.055e+18	10¹⁵ BTU; riiklikud energia skaalad.
therm	thm	105,506,000	Maagaasi arveldus; 100 000 BTU.

Kalorid

Ühik	Sümbol	Džaulid	Märkused
kalor	cal	4.184	Väike kalor; 4,184 J.
Kalor (toit)	Cal	4,184	Toidumärgistuse ‘Kalor’ (kcal).
kilokalor	kcal	4,184	Kilokalor; toidukalor.
kalor (15°C)	cal₁₅	4.1855	Kalor 15°C juures.
kalor (20°C)	cal₂₀	4.182	Kalor 20°C juures.
kalor (IT)	cal(IT)	4.1868	IT kalor (≈4,1868 J).
kalor (termokeemiline)	cal(th)	4.184	Termokeemiline kalor (4,184 J).

Elektriline

Ühik	Sümbol	Džaulid	Märkused
kilovatttund	kWh	3,600,000	Kilovatt-tund; kommunaalarved ja EV-d.
vatttund	Wh	3,600	Vatt-tund; seadmete energia.
elektronvolt	eV	1.602e-19	Elektronvolt; osakeste/footonite energiad.
gigaelektronvolt	GeV	1.602e-10	Gigaelektronvolt; kõrge energia füüsika.
gigavatttund	GWh	3.600e+12	Gigavatt-tund; võrgud ja jaamad.
kiloelektronvolt	keV	1.602e-16	Kiloelektronvolt; röntgenkiired.
megaelektronvolt	MeV	1.602e-13	Megaelektronvolt; tuumafüüsika.
megavatttund	MWh	3.600e+9	Megavatt-tund; suuremad rajatised.

Aatomi- / Tuumaenergia

Ühik	Sümbol	Džaulid	Märkused
aatommassiühik	u	1.492e-10	1 u energiaekvivalent (E=mc² kaudu).
Hartree energia	Eₕ	4.360e-18	Hartree energia (kvantkeemia).
kilotonn TNT-d	ktTNT	4.184e+12	Kilotonni TNT-d; suure plahvatuse energia.
megatonn TNT-d	MtTNT	4.184e+15	Megatonni TNT-d; väga suure plahvatuse energia.
Rydbergi konstant	Ry	2.180e-18	Rydbergi energia; spektroskoopia.
tonn TNT-d	tTNT	4.184e+9	Tonn TNT-d; plahvatuslik ekvivalent.

Teaduslik

Ühik	Sümbol	Džaulid	Märkused
barrel naftaekvivalenti	BOE	6.120e+9	Barreli naftaekvivalent ~6,12 GJ (ligikaudne).
kuupjalg maagaasi	cf NG	1,055,060	Kuupjalg maagaasi ~1,055 MJ (ligikaudne).
dünn-sentimeeter	dyn·cm	0.0000001	Düün-cm; 1 dyn·cm = 10⁻⁷ J.
erg	erg	0.0000001	CGS energia; 1 erg = 10⁻⁷ J.
hobujõud-tund	hp·h	2,684,520	Hobujõud-tund; mehaaniline/mootorid.
hobujõud-tund (meetriline)	hp·h(M)	2,647,800	Meetriline hobujõud-tund.
auru latentne soojus	LH	2,257,000	Vee aurustumise latentne soojus ≈ 2,257 MJ/kg.
Plancki energia	Eₚ	1.956e+9	Plancki energia (Eₚ) ≈ 1,96×10⁹ J (teoreetiline skaala).
tonn kivisöe ekvivalenti	TCE	2.931e+10	Tonni kivisöe ekvivalent ~29,31 GJ (ligikaudne).
tonn naftaekvivalenti	TOE	4.187e+10	Tonni naftaekvivalent ~41,868 GJ (ligikaudne).

Korduma kippuvad küsimused

Mis vahe on kW ja kWh vahel?

kW on võimsus (kiirus). kWh on energia (kW × tunnid). Arvetel kasutatakse kWh.

Kas kalorid on samad mis kcal?

Jah. Toidu ‘Kalor’ võrdub 1 kilokaloriga (kcal) = 4,184 kJ.

Kuidas ma hindan seadme maksumust?

Energia (kWh) × tariif (kWh kohta). Näide: 2 kWh × 0,20 € = 0,40 €.

Miks on kaloril nii palju definitsioone?

Ajaloolised mõõtmised erinevatel temperatuuridel viisid variantideni (IT, termokeemiline). Toitumise puhul kasutage kcal.

Millal peaksin kasutama eV asemel J?

eV on loomulik aatomi-/osakeste skaalade jaoks. Makroskoopilistes kontekstides teisendage J-deks.

Mis on võimsustegur?

Tegelik energiatoodang aja jooksul jagatud toodanguga, kui jaam töötaks täisvõimsusel 100% ajast.

Täielik Tööriistade Kataloog

Kõik 71 tööriista, mis on UNITSis saadaval

▼Teisendajad

Pikkus Kaal ja Mass Temperatuur Maht Pindala Aeg Valuuta Kiirus Kütusekulu Kiirendus Jõud Pöördemoment

▼Kalkulaatorid

KMI Kalorid Põhiainevahetus Makrod Keharasv Ideaalne Kaal Hüpoteek Laen Autolaen Investeering Liitintress Säästueesmärk

▼Tööriistad

Ühikute Muuseum Kohandatud Ühikud

▼Lisa

Ühikute Duell

Energia Muundur