Energija — nuo kalorijų iki kilovatvalandžių

Supraskite energiją kasdieniame gyvenime: maisto kalorijas, prietaisų kWh, šildymo BTU ir elektronvoltus fizikoje. Konvertuokite užtikrintai su aiškiais pavyzdžiais.

Kodėl energijos vienetai svyruoja nuo maisto kalorijų iki branduolinių sprogimų

Šis įrankis konvertuoja tarp 53+ energijos vienetų - džaulių, kalorijų, BTU, kWh, elektronvoltų ir kt. Nesvarbu, ar skaičiuojate maisto energiją, komunalines sąskaitas, ŠVOK reikalavimus, kuro sąnaudas ar dalelių fiziką, šis konverteris tvarko viską nuo molekulinių ryšių (elektronvoltų) iki supernovos energijos (10⁴⁴ J), įskaitant kritinę energijos, galios ir laiko sąsają realioms programoms.

Energijos pagrindai

Džaulis (J)

SI energijos vienetas. 1 J = 1 niutono jėgos darbas per 1 metrą (1 N·m).

Kas yra energija?

Gebėjimas atlikti darbą arba gaminti šilumą. Dažnai matuojama kaip mechaninis darbas, šiluma arba elektros energija.

Galia susijusi su energija per laiką: galia = energija/laikas (W = J/s).

SI pagrindas: džaulis (J)
Elektrinė: Wh ir kWh
Mityba: Kalorija = kilokalorija (kcal)

Kasdienis kontekstas

Elektros sąskaitos išrašomos kWh; prietaisai nurodo galią (W), o jūs padauginate iš laiko, kad gautumėte kWh.

Maisto etiketėse naudojamos Kalorijos (kcal). Šildymui/vėsinimui dažnai naudojami BTU.

Telefono įkrovimas: ~10 Wh
Dušas (10 min, 7 kW šildytuvas): ~1,17 kWh
Maitinimas: ~600–800 kcal

Mokslas ir mikroenergija

Dalelių fizika naudoja eV fotonų ir dalelių energijoms.

Atominiu mastu Hartree ir Rydbergo energijos atsiranda kvantinėje mechanikoje.

1 eV = 1,602×10⁻¹⁹ J
Matomas fotonas: ~2–3 eV
Plancko energija yra ypač didelė (teorinė)

Greiti apibendrinimai

Konvertuokite per džaulius (J) aiškumui ir tikslumui
kWh patogus buitinei energijai; kcal mitybai
BTU įprastas ŠVOK; eV fizikoje

Atminties pagalbinės priemonės

Greitas skaičiavimas mintinai

kWh ↔ MJ

1 kWh = 3,6 MJ tiksliai. Padauginkite iš 3,6 arba padalinkite iš 3,6.

kcal ↔ kJ

1 kcal ≈ 4,2 kJ. Suapvalinkite iki 4 greitiems apskaičiavimams.

BTU ↔ kJ

1 BTU ≈ 1,055 kJ. Apytiksliai 1 BTU ≈ 1 kJ apskaičiavimams.

Wh ↔ J

1 Wh = 3600 J. Pagalvokite: 1 vatas 1 valandą = 3600 sekundžių.

Maisto kalorijos

1 Kal (maisto) = 1 kcal = 4,184 kJ. Didžioji 'K' reiškia kilokaloriją!

kW × valandos → kWh

Galia × Laikas = Energija. 2 kW šildytuvas × 3 valandos = 6 kWh suvartota.

Vaizdinės energijos nuorodos

Scenario	Energy	Visual Reference
LED lemputė (10 W, 10 valandų)	100 Wh (0,1 kWh)	Kainuoja ~$0,01 esant tipinėms tarifams
Išmaniojo telefono pilnas įkrovimas	10-15 Wh	Pakanka įkrauti ~60-90 kartų iš 1 kWh
Riekė duonos	80 kcal (335 kJ)	Galėtų maitinti 100 W lemputę ~1 valandą
Karštas dušas (10 min)	1-2 kWh	Tiek pat energijos, kiek jūsų šaldytuvo veikimas per dieną
Pilnas valgis	600 kcal (2,5 MJ)	Pakankamai energijos pakelti automobilį 1 metrą nuo žemės
Elektromobilio baterija (60 kWh)	216 MJ	Tiek pat, kiek 30 000 maisto kalorijų arba 20 dienų valgymo
Litras benzino	34 MJ (9,4 kWh)	Bet varikliai iššvaisto 70% kaip šilumą!
Žaibas	1-5 GJ	Skamba didžiuliai, bet maitina namą tik kelias valandas

Dažnos klaidos

Painiojami kW ir kWh
Fix: kW yra galia (sparta), kWh yra energija (kiekis). 2 kW šildytuvas, veikiantis 3 valandas, sunaudoja 6 kWh.
Kalorija vs. kalorija
Fix: Maisto etiketėse naudojama 'Kalorija' (didžioji K) = kilokalorija = 1 000 kalorijų (mažoji k). 1 Kal = 1 kcal = 4,184 kJ.
Ignoruojamas efektyvumas
Fix: Benzinas turi 9,4 kWh/litre, bet varikliai yra tik 25-30% efektyvūs. Reali naudinga energija yra ~2,5 kWh/litre!
Baterijos mAh be įtampos
Fix: 10 000 mAh nieko nereiškia be įtampos! Prie 3,7V: 10 000 mAh × 3,7V ÷ 1000 = 37 Wh.
Maišomos energijos ir galios sąskaitos
Fix: Elektros sąskaitos apmokestinamos už kWh (energiją), o ne už kW (galią). Jūsų tarifas yra Eur/kWh, o ne Eur/kW.
Pamirštamas laikas energijos skaičiavimuose
Fix: Galia × Laikas = Energija. 1500 W šildytuvo veikimas 2 valandas = 3 kWh, o ne 1,5 kWh!

Kur tinka kiekvienas vienetas

Namai ir prietaisai

Elektros energija apmokestinama kWh; apskaičiuokite suvartojimą pagal galią × laiką.

LED lemputė 10 W × 5 h ≈ 0,05 kWh
Orkaitė 2 kW × 1 h = 2 kWh
Mėnesio sąskaita susumuoja visus prietaisus

Maistas ir mityba

Kalorijos etiketėse yra kilokalorijos (kcal) ir dažnai nurodomos kartu su kJ.

1 kcal = 4,184 kJ
Dienos suvartojimas ~2 000–2 500 kcal
kcal ir Kal (maisto) yra tas pats

Šildymas ir kuras

BTU, termai ir kuro ekvivalentai (BOE/TOE) pasirodo ŠVOK ir energijos rinkose.

1 termas = 100 000 BTU
Gamtinės dujos ir nafta naudoja standartizuotus ekvivalentus
kWh ↔ BTU konversijos yra įprastos

Kaip veikia konversijos

Bazinio vieneto metodas

Konvertuokite į džaulius (J), tada iš J į tikslinį vienetą. Greiti faktoriai: 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

Dažnos konversijos

Iš	Į	Faktorius	Pavyzdys
kWh	MJ	× 3,6	2 kWh = 7,2 MJ
kcal	kJ	× 4,184	500 kcal = 2 092 kJ
BTU	J	× 1 055,06	10 000 BTU ≈ 10,55 MJ
Wh	J	× 3 600	250 Wh = 900 000 J
eV	J	× 1,602×10⁻¹⁹	2 eV ≈ 3,204×10⁻¹⁹ J

Greiti pavyzdžiai

1 kWh → J→= 3 600 000 J

650 kcal → kJ→≈ 2 719,6 kJ

10 000 BTU → kWh→≈ 2,93 kWh

5 eV → J→≈ 8,01×10⁻¹⁹ J

Greita nuoroda

Greitas prietaisų kainos apskaičiavimas

Energija (kWh) × kaina už kWh

Pavyzdys: 2 kWh × 0,20 € = 0,40 €
1 000 W × 3 val. = 3 kWh

Baterijų apžvalga

mAh × V ÷ 1000 ≈ Wh

10 000 mAh × 3,7 V ≈ 37 Wh
Wh ÷ prietaiso W ≈ veikimo laikas (valandos)

Greitas CO₂ apskaičiavimas

Įvertinkite išmetamųjų teršalų kiekį iš elektros energijos naudojimo

CO₂ = kWh × tinklo intensyvumas
Pavyzdys: 5 kWh × 400 gCO₂/kWh = 2 000 g (2 kg)
Mažai anglies dioksido išskiriantis tinklas (100 g/kWh) tai sumažina 75 %

Galios vs. energijos klaidos

Dažnos painiavos

kW yra galia (sparta); kWh yra energija (kiekis)
2 kW šildytuvas 3 valandas naudoja 6 kWh
Sąskaitose naudojama kWh; prietaisų etiketėse nurodoma W/kW

Atsinaujinančiųjų energijos šaltinių pradžiamokslis

Saulės ir vėjo pagrindai

Atsinaujinantys šaltiniai generuoja galią (kW), kuri per laiką integruojasi į energiją (kWh).

Gamyba kinta priklausomai nuo oro; svarbūs ilgalaikiai vidurkiai.

Pajėgumo koeficientas: % maksimalios gamybos per laiką
Stogo saulės elektrinės: ~900–1 400 kWh/kW·metus (priklauso nuo vietos)
Vėjo jėgainių parkai: pajėgumo koeficientas dažnai 25–45%

Saugojimas ir perkėlimas

Baterijos saugo perteklių ir perkelia energiją ten, kur jos reikia.

Svarbus kWh pajėgumas vs. kW galia
Ciklo efektyvumas < 100% (nuostoliai)
Laiko tarifai skatina perkėlimą

Energijos tankio apžvalga

Šaltinis	Pagal masę	Pagal tūrį	Pastabos
Benzinas	~46 MJ/kg (~12,8 kWh/kg)	~34 MJ/L (~9,4 kWh/L)	Apytiksliai; priklauso nuo mišinio
Dyzelinas	~45 MJ/kg	~36 MJ/L	Šiek tiek didesnis tūrinis tankis nei benzino
Reaktyvinis kuras	~43 MJ/kg	~34 MJ/L	Žibalo diapazonas
Etanolis	~30 MJ/kg	~24 MJ/L	Mažesnis nei benzino
Vandenilis (700 bar)	~120 MJ/kg	~5–6 MJ/L	Didelis pagal masę, mažas pagal tūrį
Gamtinės dujos (STP)	~55 MJ/kg	~0,036 MJ/L	Suspaustos/SGD turi daug didesnį tūrinį tankį
Ličio jonų baterija	~0,6–0,9 MJ/kg (160–250 Wh/kg)	~1,4–2,5 MJ/L	Priklauso nuo chemijos
Švino-rūgšties baterija	~0,11–0,18 MJ/kg	~0,3–0,5 MJ/L	Mažas tankis, nebrangi
Mediena (sausa)	~16 MJ/kg	Kinta	Priklauso nuo rūšies ir drėgmės

Energijos palyginimas įvairiose skalėse

Taikymas	Džauliai (J)	kWh	kcal	BTU
Vienas fotonas (matomas)	~3×10⁻¹⁹	~10⁻²²	~7×10⁻²⁰	~3×10⁻²²
Vienas elektronvoltas	1,6×10⁻¹⁹	4,5×10⁻²³	3,8×10⁻²⁰	1,5×10⁻²²
Skruzdėlė, kelianti grūdą	~10⁻⁶	~10⁻⁹	~2×10⁻⁷	~10⁻⁹
AA baterija	9 360	0,0026	2,2	8,9
Išmaniojo telefono įkrovimas	50 000	0,014	12	47
Riekė duonos	335 000	0,093	80	318
Pilnas valgis	2 500 000	0,69	600	2 370
Karštas dušas (10 min)	5,4 MJ	1,5	1 290	5 120
Dienos maisto suvartojimas	10 MJ	2,8	2 400	9 480
Litras benzino	34 MJ	9,4	8 120	32 200
Tesla baterija (60 kWh)	216 MJ	60	51 600	205 000
Žaibas	1-5 GJ	300-1 400	240tūkst.-1,2M	950tūkst.-4,7M
Tona TNT	4,184 GJ	1 162	1 000 000	3,97M
Hirosimos bomba	63 TJ	17,5M	15 milijardų	60 milijardų

Kasdieniai orientyrai

Daiktas	Tipinė energija	Pastabos
Pilnas telefono įkrovimas	~10–15 Wh	~36–54 kJ
Nešiojamojo kompiuterio baterija	~50–100 Wh	~0,18–0,36 MJ
1 riekė duonos	~70–100 kcal	~290–420 kJ
Karštas dušas (10 min)	~1–2 kWh	Galia × laikas
Šildytuvas (1 val.)	1–2 kWh	Pagal galios nustatymą
Benzinas (1 L)	~34 MJ	Žemutinė šiluminė vertė (apytiksl.)

Nuostabūs faktai apie energiją

EV baterija vs. namas

60 kWh Tesla baterija saugo tiek pat energijos, kiek tipiškas namas sunaudoja per 2-3 dienas — įsivaizduokite, kad automobilyje vežatės 3 dienų elektrą!

Paslaptingasis termas

Termas yra 100 000 BTU (29,3 kWh). Gamtinių dujų sąskaitose naudojami termai, nes lengviau pasakyti '50 termų' nei '5 milijonai BTU'!

Kalorijų didžiosios raidės triukas

Maisto etiketėse naudojama 'Kalorija' (didžioji K), kuri iš tikrųjų yra kilokalorija! Taigi tas 200 Kalorijų sausainis iš tikrųjų yra 200 000 kalorijų (mažoji k).

Purvina benzino paslaptis

1 litre benzino yra 9,4 kWh energijos, bet varikliai 70% iššvaisto kaip šilumą! Tik ~2,5 kWh iš tikrųjų judina jūsų automobilį. EV iššvaisto tik ~10-15%.

1 kWh etalonas

1 kWh gali: maitinti 100 W lemputę 10 valandų, įkrauti 100 išmaniųjų telefonų, paskrudinti 140 duonos riekių arba palaikyti jūsų šaldytuvo veikimą 24 valandas!

Regeneracinio stabdymo magija

EV atgauna 15-25% energijos stabdymo metu, paversdami variklį generatoriumi. Tai nemokama energija iš iššvaistytos kinetinės energijos!

E=mc² yra pribloškiantis

Jūsų kūne yra pakankamai masės-energijos (E=mc²), kad aprūpintų visus Žemės miestus energija savaitei! Bet masės pavertimas energija reikalauja branduolinių reakcijų.

Raketų kuras vs. maistas

Svaras už svarą, raketų kuras turi 10 kartų daugiau energijos nei šokoladas. Bet jūs negalite valgyti raketų kuro — cheminė energija ≠ metabolinė energija!

Rekordai ir kraštutinumai

Rekordas	Energija	Pastabos
Kasdienis buitinis naudojimas	~10–30 kWh	Kinta priklausomai nuo klimato ir prietaisų
Žaibas	~1–10 GJ	Labai kintama
1 megatona TNT	4,184 PJ	Sprogstamasis ekvivalentas

Energijos atradimas: nuo senovinės ugnies iki moderniosios fizikos

Senovės energija: ugnis, maistas ir raumenų jėga

Tūkstantmečius žmonės suprato energiją tik per jos poveikį: šilumą iš ugnies, jėgą iš maisto ir vandens bei vėjo galią. Energija buvo praktinė realybė be teorinio supratimo.

**Ugnies įvaldymas** (~400 000 m. pr. Kr.) - Žmonės naudoja cheminę energiją šilumai ir šviesai
**Vandens ratai** (~300 m. pr. Kr.) - Graikai ir romėnai paverčia kinetinę energiją mechaniniu darbu
**Vėjo malūnai** (~600 m. po Kr.) - Persai gaudo vėjo energiją grūdams malti
**Mitybos supratimas** (senovė) - Maistas kaip 'kuras' žmogaus veiklai, nors mechanizmas buvo nežinomas

Šios praktinės programos tūkstančiais metų pranoko bet kokią mokslinę teoriją. Energija buvo žinoma per patirtį, o ne per formules.

Mechanikos amžius: garas, darbas ir efektyvumas (1600-1850)

Pramonės revoliucija reikalavo geresnio supratimo, kaip šiluma virsta darbu. Inžinieriai matavo variklių efektyvumą, kas lėmė termodinamikos gimimą.

**James Watt garo variklio patobulinimai** (1769) - Kiekibiniškai įvertino darbo išeigą, įvedė arklio galias
**Sadi Carnot šiluminės mašinos teorija** (1824) - Įrodė teorines ribas, kaip šilumą paversti darbu
**Julius von Mayer** (1842) - Pasiūlė mechaninį šilumos ekvivalentą: šiluma ir darbas yra keičiami
**James Joule eksperimentai** (1843-1850) - Tiksliai išmatavo: 1 kalorija = 4,184 džauliai mechaninio darbo

Joule eksperimentai įrodė energijos tvermės dėsnį: mechaninis darbas, šiluma ir elektra yra skirtingos tos pačios esybės formos.

Suvienyta energija: tvermė ir formos (1850-1900)

XIX amžius susintetino skirtingus stebėjimus į vieną koncepciją: energija yra tvari, ji transformuojasi tarp formų, bet niekada nesukuriama ar nesunaikinama.

**Hermann von Helmholtz** (1847) - Formalizavo energijos tvermės dėsnį
**Rudolf Clausius** (1850-ieji) - Įvedė entropiją, parodydamas, kad energija prastėja kokybe
**James Clerk Maxwell** (1865) - Suvienijo elektrą ir magnetizmą, parodydamas, kad šviesa neša energiją
**Ludwig Boltzmann** (1877) - Susiejo energiją su atomų judėjimu per statistinę mechaniką

Iki 1900 m. energija buvo suprantama kaip centrinė fizikos valiuta – transformuojasi, bet yra tvari visuose gamtos procesuose.

Kvantų ir atomų era: E=mc² ir subatominės skalės (1900-1945)

XX amžius atskleidė energiją kraštutinumuose: Einšteino masės-energijos ekvivalentiškumą ir kvantinę mechaniką atominiame lygmenyje.

**Max Planck** (1900) - Kvantavo energiją spinduliuotėje: E = hν (Plancko konstanta)
**Einšteino E=mc²** (1905) - Masė ir energija yra ekvivalentiškos; maža masė = milžiniška energija
**Niels Bohr** (1913) - Atominiai energijos lygiai paaiškina spektrines linijas; eV tampa natūraliu vienetu
**Enrico Fermi** (1942) - Pirmoji kontroliuojama branduolinė grandininė reakcija išlaisvina MeV masto energiją
**Manheteno projektas** (1945) - Trinity testas demonstruoja ~22 kilotonų TNT ekvivalentą (~90 TJ)

Branduolinė energija patvirtino E=mc²: skilimas paverčia 0,1% masės į energiją – milijonus kartų tankesnę nei cheminiai kurai.

Modernus energijos peizažas (1950-dabar)

Pokario visuomenė standartizavo energijos vienetus komunalinėms paslaugoms, maistui ir fizikai, tuo pačiu metu kovodama su iškastiniu kuru, atsinaujinančiais šaltiniais ir efektyvumu.

**Kilovatvalandės standartizavimas** - Pasaulinės elektros energijos tiekimo įmonės priima kWh sąskaitoms faktūruoti
**Kalorijų ženklinimas** (1960-90-ieji) - Maisto energija standartizuojama; FDA įpareigoja nurodyti maistingumo faktus (1990)
**Fotovoltinė revoliucija** (1970-2020-ieji) - Saulės kolektorių efektyvumas pakyla nuo <10% iki >20%
**Ličio jonų baterijos** (1991-dabar) - Energijos tankis pakyla nuo ~100 iki 250+ Wh/kg
**Išmanieji tinklai ir saugojimas** (2010-ieji) - Realiojo laiko energijos valdymas ir tinklo masto baterijos

Klimato era: energijos sistemų dekarbonizacija

XXI amžius pripažįsta energijos aplinkosauginę kainą. Dėmesys perkeliamas nuo paprasto energijos generavimo prie efektyvaus švarios energijos generavimo.

**Anglies intensyvumas** - Iškastinis kuras išmeta 400-1000 g CO₂/kWh; atsinaujinantys šaltiniai išmeta <50 g CO₂/kWh per visą gyvavimo ciklą
**Energijos saugojimo spragos** - Baterijos saugo ~0,5 MJ/kg, palyginti su benzino 46 MJ/kg; diapazono nerimas išlieka
**Tinklo integravimas** - Kintantys atsinaujinantys šaltiniai reikalauja saugojimo ir paklausos atsako
**Efektyvumo imperatyvai** - LED (100 lm/W) vs. kaitrinės lempos (15 lm/W); šilumos siurbliai (COP > 3) vs. varžinis šildymas

Perėjimas prie grynojo nulio reikalauja visko elektrifikavimo ir tos elektros energijos švaraus generavimo – visapusiškos energijos sistemos pertvarkos.

Svarbiausi etapai energetikos moksle

1807

Tomas Youngas pirmą kartą pavartojo terminą 'energija' šiuolaikine moksline prasme

1824

Sadi Carnot publikuoja šilumos variklio teoriją, įkurdama termodinamiką

1842

Julius von Mayeris pasiūlo mechaninį šilumos ekvivalentą

1843-50

Jamesas Joule'as nustato mechaninį šilumos ekvivalentą, įrodydamas energijos tvermę

1847

Hermannas von Helmholtzas formalizuoja energijos tvermės dėsnį

1882

Edisono Pearl Street stotis pradeda pardavinėti elektrą, sukurdama poreikį energijos atsiskaitymo vienetams

1889

Kilovatvalandė (kWh) standartizuojama elektros energijos atsiskaitymams visame pasaulyje

1896

Kalorija apibrėžiama kaip energija, reikalinga 1 gramui vandens pašildyti 1°C (vėliau patikslinta iki 4,184 J)

1900

Maksas Plankas kvantuoja energiją: E = hν, įkurdamas kvantinę mechaniką

1905

Einšteinas publikuoja E=mc², parodydamas masės ir energijos ekvivalentiškumą

1932

Elektronvoltas (eV) įvedamas atomų ir dalelių fizikos energijos skalėms

1942

Enrikas Fermi pasiekia pirmąją kontroliuojamą branduolinę grandininę reakciją

1945

Trinity testas demonstruoja branduolinę energiją; TNT ekvivalentas tampa standartu (Hirosima: ~15 kilotonų)

1954

Pirmoji branduolinė elektrinė (Obninskas, SSRS) generuoja elektrą iš skilimo

1990

FDA įpareigoja naudoti maistingumo etiketes su energija Kalorijomis (kcal)

1991

Sony komercializuoja ličio jonų baterijas; prasideda įkraunamos energijos saugojimo revoliucija

2000-ieji

Ličio jonų baterijų energijos tankis pasiekia praktinį lygį (100-250 Wh/kg), įgalindamas EV revoliuciją

2015

Paryžiaus susitarimas numato nulinį išmetamųjų teršalų kiekį; energetikos perėjimas spartėja

2022

NIF pasiekia branduolių sintezės uždegimą: energijos prieaugis iš sintezės reakcijos

Energijos skalė: nuo kvantinių šnabždesių iki kosminių sprogimų

Energija apima nesuvokiamą diapazoną: nuo vieno fotono iki supernovų. Šių skalių supratimas padeda kontekstualizuoti kasdienį energijos naudojimą.

Kvantinė ir molekulinė (10⁻¹⁹ iki 10⁻¹⁵ J)

Typical units: eV iki meV

**Šiluminė energija vienai molekulei** (kambario temperatūra) - ~0,04 eV (~6×10⁻²¹ J)
**Matomas fotonas** - 1,8-3,1 eV (nuo raudonos iki violetinės šviesos)
**Cheminio ryšio nutraukimas** - 1-10 eV (kovalentiniai ryšiai)
**Rentgeno fotonas** - 1-100 keV

Mikroskopinė ir žmogaus skalė (1 mJ iki 1 MJ)

Typical units: mJ, J, kJ

**Skraidantis uodas** - ~0,1 mJ
**AA baterijos pilnas įkrovimas** - ~10 kJ (2,7 Wh)
**Saldainis** - ~1 MJ (240 kcal)
**Žmogus ramybėje (1 valanda)** - ~300 kJ (75 kcal metabolizmo greitis)
**Išmaniojo telefono baterija** - ~50 kJ (14 Wh)
**Rankinė granata** - ~400 kJ

Buitinė ir transporto (1 MJ iki 1 GJ)

Typical units: MJ, kWh

**Karštas dušas (10 min)** - 4-7 MJ (1-2 kWh)
**Dienos maisto suvartojimas** - ~10 MJ (2 400 kcal)
**Litras benzino** - 34 MJ (9,4 kWh)
**Tesla Model 3 baterija** - ~216 GJ (60 kWh)
**Kasdienis buitinis naudojimas** - 36-108 MJ (10-30 kWh)
**Galonas benzino** - ~132 MJ (36,6 kWh)

Pramoninė ir savivaldybės (1 GJ iki 1 TJ)

Typical units: GJ, MWh

**Žaibas** - 1-10 GJ (labai kinta)
**Mažo automobilio avarija (100 km/h)** - ~1 GJ (kinetinė energija)
**Tona TNT** - 4,184 GJ
**Reaktyvinis kuras (1 tona)** - ~43 GJ
**Miesto kvartalo dienos elektros energija** - ~100-500 GJ

Didelio masto įvykiai (1 TJ iki 1 PJ)

Typical units: TJ, GWh

**Kilotona TNT** - 4,184 TJ (Hirosima: ~63 TJ)
**Mažos elektrinės dienos gamyba** - ~10 TJ (100 MW elektrinė)
**Didelio vėjo parko metinė gamyba** - ~1-5 PJ
**Erdvėlaivio paleidimas** - ~18 TJ (kuro energija)

Civilizacija ir geofizika (1 PJ iki 1 EJ)

Typical units: PJ, TWh

**Megatonos branduolinis ginklas** - 4 184 PJ (Caro bomba: ~210 PJ)
**Didelis žemės drebėjimas (magnitudė 7)** - ~32 PJ
**Uraganas (bendra energija)** - ~600 PJ/diena (daugiausia kaip latentinė šiluma)
**Huverio užtvankos metinė gamyba** - ~15 PJ (4 TWh)
**Mažos šalies metinis energijos suvartojimas** - ~100-1 000 PJ

Planetų ir žvaigždžių (1 EJ iki 10⁴⁴ J)

Typical units: EJ, ZJ ir toliau

**JAV metinis energijos suvartojimas** - ~100 EJ (~28 000 TWh)
**Pasaulinis metinis energijos suvartojimas** - ~600 EJ (2020)
**Krakatau išsiveržimas (1883)** - ~840 PJ
**Čiksulubo asteroido smūgis** - ~4×10²³ J (100 milijonų megatonų)
**Saulės dienos gamyba** - ~3,3×10³¹ J
**Supernova (Ia tipo)** - ~10⁴⁴ J (foe)

Perspective

Kiekvienas veiksmas – nuo fotono, pataikančio į jūsų akį, iki žvaigždės sprogimo – yra energijos transformacija. Mes gyvename siauroje juostoje: nuo megadžaulių iki gigadžaulių.

Energija veiksme: realaus pasaulio taikymai įvairiose srityse

Mityba ir metabolizmas

Maisto etiketėse nurodoma energija Kalorijomis (kcal). Jūsų kūnas ją paverčia ATP ląstelių darbui su ~25% efektyvumu.

**Pagrindinė medžiagų apykaitos norma** - ~1 500-2 000 kcal/diena (6-8 MJ), kad išliktumėte gyvi
**Maratono bėgimas** - sudegina ~2 600 kcal (~11 MJ) per 3-4 valandas
**Šokolado plytelė** - ~250 kcal galėtų maitinti 60 W nešiojamąjį kompiuterį ~4,5 valandos (jei būtų 100% efektyvus)
**Dietos matematika** - 1 svaras riebalų = ~3 500 kcal deficitas; 500 kcal/dieną deficitas = 1 svaras/savaitę

Namų energijos valdymas

Elektros sąskaitos apmokestinamos už kWh. Prietaisų suvartojimo supratimas padeda sumažinti išlaidas ir anglies pėdsaką.

**LED vs. kaitrinė lemputė** - 10 W LED = 60 W kaitrinė lemputė; sutaupo 50 W × 5 val./dieną = 0,25 kWh/dieną = 9 €/mėn.
**Vaiduokliškos apkrovos** - Budėjimo režimu esantys prietaisai išeikvoja ~5-10% namų ūkio energijos (~1 kWh/dieną)
**Šilumos siurbliai** - perkelia 3-4 kWh šilumos, naudodami 1 kWh elektros (COP > 3); varžiniai šildytuvai yra 1:1
**Elektromobilio įkrovimas** - 60 kWh baterija po 0,15 €/kWh = 9 € už pilną įkrovimą (palyginti su 40 € benzino ekvivalentu)

Transportas ir transporto priemonės

Transporto priemonės paverčia kuro energiją kinetine energija su dideliais nuostoliais. EV yra 3 kartus efektyvesni nei vidaus degimo varikliai.

**Benzininis automobilis** - 30% efektyvus; 1 galonas (132 MJ) → 40 MJ naudingo darbo, 92 MJ šilumos
**Elektrinis automobilis** - 85% efektyvus; 20 kWh (72 MJ) → 61 MJ į ratus, 11 MJ nuostolių
**Regeneracinis stabdymas** - atgauna 10-25% kinetinės energijos atgal į bateriją
**Aerodinamika** - dvigubai padidinus greitį, reikalinga traukos galia padidėja keturis kartus (P ∝ v³)

Pramonė ir gamyba

Sunkioji pramonė sudaro ~30% pasaulinio energijos suvartojimo. Proceso efektyvumas ir atliekinės šilumos atgavimas yra kritiškai svarbūs.

**Plieno gamyba** - ~20 GJ/tona (5 500 kWh); elektrinės lankinės krosnys naudoja metalo laužą ir mažiau energijos
**Aliuminio lydymas** - ~45-55 GJ/tona; todėl perdirbimas sutaupo 95% energijos
**Duomenų centrai** - ~200 TWh/metus visame pasaulyje (2020 m.); PUE (galios naudojimo efektyvumas) matuoja efektyvumą
**Cemento gamyba** - ~3-4 GJ/tona; sudaro 8% pasaulinių CO₂ emisijų

Atsinaujinančiosios energijos sistemos

Saulės, vėjo ir hidroenergija paverčia aplinkos energiją elektra. Pajėgumo koeficientas ir kintamumas formuoja diegimą.

**Saulės kolektorius** - ~20% efektyvumas; 1 m² gauna ~1 kW piko saulės → 200W × 5 saulės valandos/dieną = 1 kWh/dieną
**Vėjo turbinos pajėgumo koeficientas** - 25-45%; 2 MW turbina × 35% CF = 6 100 MWh/metus
**Hidroelektrinė** - 85-90% efektyvi; 1 m³/s krentantis 100 m ≈ 1 MW
**Baterijos saugojimo ciklo efektyvumas** - 85-95%; nuostoliai kaip šiluma įkrovimo/iškrovimo metu

Moksliniai ir fizikos taikymai

Nuo dalelių greitintuvų iki lazerinės sintezės, fizikos tyrimai veikia energetikos kraštutinumuose.

**Didysis hadronų priešpriešinių srautų greitintuvas** - 362 MJ saugoma spindulyje; protonų susidūrimai 13 TeV
**Lazerinė sintezė** - NIF tiekia ~2 MJ per nanosekundes; pasiekė lūžio tašką 2022 m. (~3 MJ išėjimas)
**Medicininiai izotopai** - Ciklotronai pagreitina protonus iki 10-20 MeV PET vaizdavimui
**Kosminiai spinduliai** - Didžiausios energijos aptikta dalelė: ~3×10²⁰ eV (~50 J viename protone!)

Vienetų katalogas

Metrinė (SI)

Vienetas	Simbolis	Džauliai	Pastabos
džaulis	J	1	SI bazinis energijos vienetas.
kilodžaulis	kJ	1,000	1 000 J; naudingas mitybai.
megadžaulis	MJ	1,000,000	1 000 000 J; prietaisų/pramonės skalė.
gigadžaulis	GJ	1.000e+9	1 000 MJ; didelė pramonė/inžinerija.
mikrodžaulis	µJ	0.000001	Mikrodžaulis; jutikliai ir lazerio impulsai.
milidžaulis	mJ	0.001	Milidžaulis; maži impulsai.
nanodžaulis	nJ	0.000000001	Nanodžaulis; mikroenergijos įvykiai.
teradžaulis	TJ	1.000e+12	1 000 GJ; labai dideli išsiskyrimai.

Imperinė / JAV

Vienetas	Simbolis	Džauliai	Pastabos
Britų šiluminis vienetas	BTU	1,055.06	Britų šilumos vienetas; ŠVOK ir šildymas.
BTU (IT)	BTU(IT)	1,055.06	IT BTU apibrėžimas (≈ tas pats kaip BTU).
BTU (termocheminis)	BTU(th)	1,054.35	Termocheminis BTU apibrėžimas.
pėdos-svaro jėga	ft·lbf	1.35582	Pėdos-svaro jėga; mechaninis darbas.
colio-svaro jėga	in·lbf	0.112985	Colio-svaro jėga; sukimo momentas ir darbas.
milijonas BTU	MBTU	1.055e+9	Milijonas BTU; energijos rinkos.
kvadas	quad	1.055e+18	10¹⁵ BTU; nacionalinės energijos skalės.
termas	thm	105,506,000	Gamtinių dujų atsiskaitymas; 100 000 BTU.

Kalorijos

Vienetas	Simbolis	Džauliai	Pastabos
kalorija	cal	4.184	Maža kalorija; 4,184 J.
Kalorija (maisto)	Cal	4,184	Maisto etiketės ‘Kalorija’ (kcal).
kilokalorija	kcal	4,184	Kilokalorija; maisto kalorija.
kalorija (15°C)	cal₁₅	4.1855	Kalorija esant 15°C.
kalorija (20°C)	cal₂₀	4.182	Kalorija esant 20°C.
kalorija (IT)	cal(IT)	4.1868	IT kalorija (≈4,1868 J).
kalorija (termocheminė)	cal(th)	4.184	Termocheminė kalorija (4,184 J).

Elektros

Vienetas	Simbolis	Džauliai	Pastabos
kilovatvalandė	kWh	3,600,000	Kilovatvalandė; komunalinių paslaugų sąskaitos ir EV.
vatvalandė	Wh	3,600	Vatvalandė; prietaisų energija.
elektronvoltas	eV	1.602e-19	Elektronvoltas; dalelių/fotonų energijos.
gigaelektronvoltas	GeV	1.602e-10	Gigaelektronvoltas; didelių energijų fizika.
gigavatvalandė	GWh	3.600e+12	Gigavatvalandė; tinklai ir elektrinės.
kiloelektronvoltas	keV	1.602e-16	Kiloelektronvoltas; rentgeno spinduliai.
megaelektronvoltas	MeV	1.602e-13	Megaelektronvoltas; branduolinė fizika.
megavatvalandė	MWh	3.600e+9	Megavatvalandė; didesni objektai.

Atominė / Branduolinė

Vienetas	Simbolis	Džauliai	Pastabos
atominės masės vienetas	u	1.492e-10	1 u energijos ekvivalentas (per E=mc²).
Hartrio energija	Eₕ	4.360e-18	Hartree energija (kvantinė chemija).
kilotona TNT	ktTNT	4.184e+12	Kilotona TNT; didelio sprogimo energija.
megatona TNT	MtTNT	4.184e+15	Megatona TNT; labai didelio sprogimo energija.
Ridbergo konstanta	Ry	2.180e-18	Rydbergo energija; spektroskopija.
tona TNT	tTNT	4.184e+9	Tona TNT; sprogstamasis ekvivalentas.

Mokslinė

Vienetas	Simbolis	Džauliai	Pastabos
barelis naftos ekvivalento	BOE	6.120e+9	Barelės naftos ekvivalentas ~6,12 GJ (apytiksl.).
kubinė pėda gamtinių dujų	cf NG	1,055,060	Kubinis pėdos gamtinių dujų ~1,055 MJ (apytiksl.).
dina-centimetras	dyn·cm	0.0000001	Dinas-cm; 1 dinas·cm = 10⁻⁷ J.
ergas	erg	0.0000001	Ergas; CGS energija; 1 ergas = 10⁻⁷ J.
arklio galios-valanda	hp·h	2,684,520	Arklio galios-valanda; mechanika/varikliai.
arklio galios-valanda (metrinė)	hp·h(M)	2,647,800	Metrinė arklio galios-valanda.
garų latentinė šiluma	LH	2,257,000	Vandens garavimo latentinė šiluma ≈ 2,257 MJ/kg.
Planko energija	Eₚ	1.956e+9	Plancko energija (Eₚ) ≈ 1,96×10⁹ J (teorinė skalė).
tona anglies ekvivalento	TCE	2.931e+10	Tonos anglies ekvivalentas ~29,31 GJ (apytiksl.).
tona naftos ekvivalento	TOE	4.187e+10	Tonos naftos ekvivalentas ~41,868 GJ (apytiksl.).

Dažnai užduodami klausimai

Koks skirtumas tarp kW ir kWh?

kW yra galia (sparta). kWh yra energija (kW × valandos). Sąskaitose naudojama kWh.

Ar Kalorijos yra tas pats, kas kcal?

Taip. Maisto ‘Kalorija’ lygi 1 kilokalorijai (kcal) = 4,184 kJ.

Kaip apskaičiuoti prietaiso kainą?

Energija (kWh) × tarifas (už kWh). Pavyzdys: 2 kWh × 0,20 € = 0,40 €.

Kodėl yra tiek daug kalorijos apibrėžimų?

Istoriniai matavimai skirtingose temperatūrose lėmė variantus (IT, termocheminis). Mitybai naudokite kcal.

Kada turėčiau naudoti eV vietoj J?

eV yra natūralus atomų/dalelių skalėms. Konvertuokite į J makroskopiniuose kontekstuose.

Kas yra pajėgumo koeficientas?

Faktinė energijos gamyba per tam tikrą laiką, padalyta iš gamybos, jei elektrinė veiktų visu pajėgumu 100% laiko.

Visas Įrankių Katalogas

Visi 71 įrankiai, pasiekiami UNITS

▼Keitikliai

Ilgis Svoris ir Masė Temperatūra Tūris Plotas Laikas Valiuta Greitis Kuro Ekonomija Pagreitis Jėga Sukimo Momentas

▼Skaičiuoklės

KMI Kalorijos BMR Makroelementai Kūno Riebalai Idealus Svoris Hipoteka Paskola Automobilio Paskola Investicijos Sudėtinės Palūkanos Taupymo Tikslas

▼Įrankiai

Vienetų Muziejus Pasirinktiniai Vienetai

▼Papildomai

Vienetų Dvikova

Energijos Keitiklis