Конвертор на Енергија
Енергија — од калории до киловат‑часови
Разберете ја енергијата во секојдневниот живот: калории во храната, kWh на апаратите, BTU во греењето и електронволти во физиката. Конвертирајте со самодоверба со јасни примери.
Основи на енергијата
Што е енергија?
Способност за вршење работа или производство на топлина. Често се мери како механичка работа, топлина или електрична енергија.
Моќноста е поврзана со енергијата преку времето: моќност = енергија/време (W = J/s).
- SI основа: џул (J)
- Електрична: Wh и kWh
- Исхрана: Калорија = килокалорија (kcal)
Секојдневен контекст
Сметките за струја се наплаќаат во kWh; апаратите ја наведуваат моќноста (W) и вие ја множите со времето за да добиете kWh.
Етикетите на храната користат Калории (kcal). Греењето/ладењето често користи BTU.
- Полнење на телефон: ~10 Wh
- Туширање (10 мин, 7 kW грејач): ~1.17 kWh
- Оброк: ~600–800 kcal
Наука и микро‑енергија
Физиката на честички користи eV за енергиите на фотоните и честичките.
На атомски скали, енергиите на Хартри и Ридберг се појавуваат во квантната механика.
- 1 eV = 1.602×10⁻¹⁹ J
- Видлив фотон: ~2–3 eV
- Планковата енергија е екстремно голема (теоретска)
- Конвертирајте преку џули (J) за јасност и точност
- kWh е погоден за енергија во домаќинството; kcal за исхрана
- BTU е вообичаен во HVAC; eV во физика
Помош за помнење
Брза ментална математика
kWh ↔ MJ
1 kWh = 3.6 MJ точно. Множете со 3.6 или делете со 3.6.
kcal ↔ kJ
1 kcal ≈ 4.2 kJ. Заокружете на 4 за брзи проценки.
BTU ↔ kJ
1 BTU ≈ 1.055 kJ. Грубо 1 BTU ≈ 1 kJ за проценки.
Wh ↔ J
1 Wh = 3,600 J. Мислете: 1 ват за 1 час = 3,600 секунди.
Калории во храна
1 Cal (храна) = 1 kcal = 4.184 kJ. Големата буква 'C' значи килокалорија!
kW × часови → kWh
Моќност × Време = Енергија. 2 kW грејач × 3 часа = 6 kWh потрошено.
Визуелни референци за енергија
| Scenario | Energy | Visual Reference |
|---|---|---|
| LED сијалица (10 W, 10 часа) | 100 Wh (0.1 kWh) | Чини ~$0.01 по типични цени |
| Целосно полнење на паметен телефон | 10-15 Wh | Доволно за полнење ~60-90 пати од 1 kWh |
| Парче леб | 80 kcal (335 kJ) | Може да напојува сијалица од 100W околу 1 час |
| Топол туш (10 мин) | 1-2 kWh | Истата енергија како работата на вашиот фрижидер за еден ден |
| Цел оброк | 600 kcal (2.5 MJ) | Доволно енергија за да се подигне автомобил 1 метар од земја |
| Батерија на електричен автомобил (60 kWh) | 216 MJ | Исто како 30,000 Калории во храна или 20 дена исхрана |
| Литар бензин | 34 MJ (9.4 kWh) | Но моторите трошат 70% како топлина! |
| Молња | 1-5 GJ | Звучи огромно, но напојува куќа само неколку часа |
Вообичаени замки
- Мешање на kW и kWhFix: kW е моќност (стапка), kWh е енергија (количина). Грејач од 2 kW кој работи 3 часа троши 6 kWh.
- Калорија наспроти калоријаFix: Етикетите на храната користат 'Калорија' (голема буква) = килокалорија = 1,000 калории (мала буква). 1 Cal = 1 kcal = 4.184 kJ.
- Игнорирање на ефикасностаFix: Бензинот има 9.4 kWh/литар, но моторите се само 25-30% ефикасни. Реалната корисна енергија е ~2.5 kWh/литар!
- mAh на батерија без напонFix: 10,000 mAh не значи ништо без напон! На 3.7V: 10,000 mAh × 3.7V ÷ 1000 = 37 Wh.
- Мешање на сметки за енергија и моќностFix: Сметките за струја се наплаќаат по kWh (енергија), а не по kW (моќност). Вашата тарифа е $/kWh, а не $/kW.
- Заборавање на времето во пресметките за енергијаFix: Моќност × Време = Енергија. Работа на грејач од 1,500W 2 часа = 3 kWh, а не 1.5 kWh!
Каде се вклопува секоја единица
Куќа и апарати
Електричната енергија се наплаќа во kWh; проценете ја потрошувачката со множење на моќноста и времето.
- LED сијалица 10 W × 5 h ≈ 0.05 kWh
- Рерна 2 kW × 1 h = 2 kWh
- Месечната сметка ги собира сите уреди
Храна и исхрана
Калориите на етикетите се килокалории (kcal) и често се наведуваат заедно со kJ.
- 1 kcal = 4.184 kJ
- Дневен внес ~2,000–2,500 kcal
- kcal и Cal (храна) се исто
Греење и горива
BTU, терми и еквиваленти на горива (BOE/TOE) се појавуваат во HVAC и на пазарите на енергија.
- 1 терм = 100,000 BTU
- Природниот гас и нафтата користат стандардизирани еквиваленти
- Конверзиите kWh ↔ BTU се вообичаени
Како функционираат конверзиите
- 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
Вообичаени конверзии
| Од | Во | Фактор | Пример |
|---|---|---|---|
| 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 |
Брзи примери
Брза референца
Брза математика за трошоците на апаратот
Енергија (kWh) × цена по kWh
- Пример: 2 kWh × $0.20 = $0.40
- 1,000 W × 3 h = 3 kWh
Мамечка за батерии
mAh × V ÷ 1000 ≈ Wh
- 10,000 mAh × 3.7 V ≈ 37 Wh
- Wh ÷ моќност на уредот W ≈ време на работа (часови)
Брза математика за CO₂
Проценете ги емисиите од потрошувачката на електрична енергија
- CO₂ = kWh × интензитет на мрежата
- Пример: 5 kWh × 400 gCO₂/kWh = 2,000 g (2 kg)
- Нискојаглеродна мрежа (100 g/kWh) го намалува ова за 75%
Грешки со моќност наспроти енергија
Вообичаени забуни
- kW е моќност (стапка); kWh е енергија (количина)
- Грејач од 2 kW за 3 ч троши 6 kWh
- Сметките користат kWh; плочките на апаратите покажуваат W/kW
Вовед во обновливи извори
Основи на соларна и ветерна енергија
Обновливите извори генерираат моќност (kW) која се интегрира со текот на времето во енергија (kWh).
Производството варира со времето; долгорочните просеци се важни.
- Фактор на капацитет: % од максималното производство со текот на времето
- Соларна енергија на покрив: ~900–1,400 kWh/kW·год (зависи од локацијата)
- Ветерни паркови: факторот на капацитет често е 25–45%
Складирање и поместување
Батериите го складираат вишокот и ја поместуваат енергијата за кога е потребна.
- Капацитетот во kWh наспроти моќноста во kW е важен
- Ефикасноста на повратното патување < 100% (загуби)
- Тарифите според времето на користење го поттикнуваат поместувањето
Мамечка за густина на енергија
| Извор | По маса | По волумен | Белешки |
|---|---|---|---|
| Бензин | ~46 MJ/kg (~12.8 kWh/kg) | ~34 MJ/L (~9.4 kWh/L) | Приближно; зависи од мешавината |
| Дизел | ~45 MJ/kg | ~36 MJ/L | Малку повисока волуметриска густина од бензинот |
| Авионско гориво | ~43 MJ/kg | ~34 MJ/L | Опсег на керозин |
| Етанол | ~30 MJ/kg | ~24 MJ/L | Пониско од бензинот |
| Водород (700 bar) | ~120 MJ/kg | ~5–6 MJ/L | Високо по маса, ниско по волумен |
| Природен гас (STP) | ~55 MJ/kg | ~0.036 MJ/L | Компримираниот/LNG е многу повисок волуметриски |
| Ли‑јонска батерија | ~0.6–0.9 MJ/kg (160–250 Wh/kg) | ~1.4–2.5 MJ/L | Зависи од хемијата |
| Оловно‑киселинска батерија | ~0.11–0.18 MJ/kg | ~0.3–0.5 MJ/L | Ниска густина, евтина |
| Дрво (суво) | ~16 MJ/kg | Варира | Зависи од видот и влажноста |
Споредба на енергија низ скали
| Примена | Џули (J) | kWh | kcal | BTU |
|---|---|---|---|---|
| Еден фотон (видлив) | ~3×10⁻¹⁹ | ~10⁻²² | ~7×10⁻²⁰ | ~3×10⁻²² |
| Еден електронволт | 1.6×10⁻¹⁹ | 4.5×10⁻²³ | 3.8×10⁻²⁰ | 1.5×10⁻²² |
| Мравка што крева зрно | ~10⁻⁶ | ~10⁻⁹ | ~2×10⁻⁷ | ~10⁻⁹ |
| AA батерија | 9,360 | 0.0026 | 2.2 | 8.9 |
| Полнење на паметен телефон | 50,000 | 0.014 | 12 | 47 |
| Парче леб | 335,000 | 0.093 | 80 | 318 |
| Цел оброк | 2,500,000 | 0.69 | 600 | 2,370 |
| Топол туш (10 мин) | 5.4 MJ | 1.5 | 1,290 | 5,120 |
| Дневен внес на храна | 10 MJ | 2.8 | 2,400 | 9,480 |
| Литар бензин | 34 MJ | 9.4 | 8,120 | 32,200 |
| Тесла батерија (60 kWh) | 216 MJ | 60 | 51,600 | 205,000 |
| Молња | 1-5 GJ | 300-1,400 | 240k-1.2M | 950k-4.7M |
| Тон ТНТ | 4.184 GJ | 1,162 | 1,000,000 | 3.97M |
| Хирошима бомба | 63 TJ | 17.5M | 15 милијарди | 60 милијарди |
Секојдневни репери
| Предмет | Типична енергија | Белешки |
|---|---|---|
| Целосно полнење на телефон | ~10–15 Wh | ~36–54 kJ |
| Батерија на лаптоп | ~50–100 Wh | ~0.18–0.36 MJ |
| 1 парче леб | ~70–100 kcal | ~290–420 kJ |
| Топол туш (10 мин) | ~1–2 kWh | Моќност × време |
| Греач (1 ч) | 1–2 kWh | Според поставката на моќноста |
| Бензин (1 Л) | ~34 MJ | Долна топлинска вредност (приближно) |
Неверојатни факти за енергијата
Батерија на ЕВ наспроти Куќа
Батерија на Тесла од 60 kWh складира иста енергија колку што користи типична куќа за 2-3 дена — замислете да носите 3 дена струја во вашиот автомобил!
Мистериозниот Терм
Еден терм е 100,000 BTU (29.3 kWh). Сметките за природен гас користат терми бидејќи е полесно да се каже '50 терми' отколку '5 милиони BTU'!
Трикот со голема буква на Калоријата
Етикетите на храната користат 'Калорија' (голема буква), што всушност е килокалорија! Така, таа колаче од 200 Калории е всушност 200,000 калории (мала буква).
Валканата тајна на бензинот
1 литар бензин има 9.4 kWh енергија, но моторите трошат 70% како топлина! Само ~2.5 kWh всушност го движат вашиот автомобил. ЕВ трошат само ~10-15%.
Реперот од 1 kWh
1 kWh може: да напојува сијалица од 100W 10 часа, да наполни 100 паметни телефони, да испече 140 парчиња леб, или да го одржува вашиот фрижидер во работа 24 часа!
Магијата на регенеративното сопирање
ЕВ враќаат 15-25% од енергијата при сопирање со претворање на моторот во генератор. Тоа е бесплатна енергија од потрошената кинетичка енергија!
E=mc² е неверојатно
Вашето тело има доволно масовна енергија (E=mc²) за да ги напојува сите градови на Земјата една недела! Но претворањето на масата во енергија бара нуклеарни реакции.
Ракетно гориво наспроти Храна
Фунта за фунта, ракетното гориво има 10 пати повеќе енергија од чоколадото. Но не можете да јадете ракетно гориво — хемиската енергија ≠ метаболичката енергија!
Рекорди и екстреми
| Рекорд | Енергија | Белешки |
|---|---|---|
| Дневна потрошувачка на домаќинство | ~10–30 kWh | Варира во зависност од климата и апаратите |
| Молња | ~1–10 GJ | Многу променливо |
| 1 мегатон ТНТ | 4.184 PJ | Еквивалент на експлозив |
Откривањето на енергијата: од античкиот оган до модерната физика
Античка енергија: оган, храна и мускулна сила
Со милениуми, луѓето ја разбирале енергијата само преку нејзините ефекти: топлината од огнот, силата од храната, и моќта на водата и ветерот. Енергијата била практична реалност без теоретско разбирање.
- **Контрола на огнот** (~400,000 п.н.е.) - Луѓето ја користат хемиската енергија за топлина и светлина
- **Водени тркала** (~300 п.н.е.) - Грците и Римјаните ја претвораат кинетичката енергија во механичка работа
- **Ветерници** (~600 н.е.) - Персијците ја фаќаат енергијата на ветерот за мелење жито
- **Разбирање на исхраната** (антика) - Храната како 'гориво' за човечката активност, иако механизмот бил непознат
Овие практични апликации претходеле на секоја научна теорија за илјадници години. Енергијата била позната преку искуство, а не преку равенки.
Механичката ера: пареа, работа и ефикасност (1600-1850)
Индустриската револуција барала подобро разбирање на тоа како топлината се претвора во работа. Инженерите ја мереле ефикасноста на моторите, што довело до раѓањето на термодинамиката.
- **Подобрувањата на парната машина на Џејмс Ват** (1769) - Ја квантифицирал излезната работа, ја вовел коњската сила
- **Теоријата за топлинскиот мотор на Сади Карно** (1824) - Ги докажал теоретските граници за претворање на топлината во работа
- **Јулиус фон Мајер** (1842) - Го предложил механичкиот еквивалент на топлината: топлината и работата се заменливи
- **Експериментите на Џејмс Џул** (1843-1850) - Прецизно измерил: 1 калорија = 4.184 џули механичка работа
Експериментите на Џул го докажале зачувувањето на енергијата: механичката работа, топлината и електрицитетот се различни форми на истата работа.
Обединета енергија: зачувување и форми (1850-1900)
19-тиот век ги синтетизирал различните набљудувања во еден единствен концепт: енергијата се зачувува, се трансформира помеѓу формите, но никогаш не се создава или уништува.
- **Херман фон Хелмхолц** (1847) - Го формализирал законот за зачувување на енергијата
- **Рудолф Клаузиус** (1850-тите) - Ја вовел ентропијата, покажувајќи дека енергијата се деградира во квалитет
- **Џејмс Клерк Максвел** (1865) - Ги обединил електрицитетот и магнетизмот, покажувајќи дека светлината носи енергија
- **Лудвиг Болцман** (1877) - Ја поврзал енергијата со атомското движење преку статистичката механика
До 1900 година, енергијата била сфатена како централна валута на физиката—трансформирачка, но зачувана низ сите природни процеси.
Квантна и атомска ера: E=mc² и субатомски скали (1900-1945)
20-тиот век ја открил енергијата на екстреми: еквивалентноста на масата и енергијата на Ајнштајн и квантната механика на атомски скали.
- **Макс Планк** (1900) - Ја квантизирал енергијата во зрачењето: E = hν (Планкова константа)
- **E=mc² на Ајнштајн** (1905) - Масата и енергијата се еквивалентни; мала маса = огромна енергија
- **Нилс Бор** (1913) - Атомските енергетски нивоа ги објаснуваат спектралните линии; eV станува природна единица
- **Енрико Ферми** (1942) - Првата контролирана нуклеарна верижна реакција ослободува енергија на MeV скала
- **Проектот Менхетен** (1945) - Тестот Тринити демонстрира еквивалент на ~22 килотони ТНТ (~90 ТЈ)
Нуклеарната енергија го потврдила E=mc²: фисијата претвора 0.1% од масата во енергија—милиони пати погуста од хемиските горива.
Модерен енергетски пејзаж (1950-денес)
Повоеното општество ги стандардизирало енергетските единици за комунални услуги, храна и физика, додека се справувало со фосилни горива, обновливи извори и ефикасност.
- **Стандардизација на киловат-час** - Глобалните електростопанства го усвојуваат kWh за наплата
- **Означување на калории** (1960-тите-90-тите) - Енергијата во храната е стандардизирана; FDA ги воведува нутритивните факти (1990)
- **Фотоволтаична револуција** (1970-тите-2020-тите) - Ефикасноста на соларните панели се искачува од <10% на >20%
- **Литиум-јонски батерии** (1991-денес) - Густината на енергијата се зголемува од ~100 на 250+ Wh/kg
- **Паметни мрежи и складирање** (2010-тите) - Управување со енергија во реално време и батерии на ниво на мрежа
Климатската ера: декарбонизација на енергетските системи
21-от век ја препознава еколошката цена на енергијата. Фокусот се префрла од само генерирање енергија на ефикасно генерирање чиста енергија.
- **Интензитет на јаглерод** - Фосилните горива емитуваат 400-1000 г CO₂/kWh; обновливите извори емитуваат <50 г CO₂/kWh во текот на животниот циклус
- **Празнини во складирањето на енергијата** - Батериите складираат ~0.5 MJ/kg наспроти 46 MJ/kg на бензинот; анксиозноста за досегот останува
- **Интеграција во мрежата** - Променливите обновливи извори бараат складирање и одговор на побарувачката
- **Императиви за ефикасност** - LED диоди (100 lm/W) наспроти сијалици со вжарено влакно (15 lm/W); топлински пумпи (COP > 3) наспроти отпорно греење
Транзицијата кон нето-нула бара електрификација на сè и чисто генерирање на таа електрична енергија—целосна ревизија на енергетскиот систем.
Клучни пресвртници во науката за енергијата
Енергетската скала: од квантни шепоти до космички експлозии
Енергијата опфаќа несфатлив опсег: од поединечни фотони до супернови. Разбирањето на овие скали помага да се контекстуализира секојдневната употреба на енергија.
Квантна и молекуларна (10⁻¹⁹ до 10⁻¹⁵ J)
Typical units: eV до meV
- **Термална енергија по молекула** (собна температура) - ~0.04 eV (~6×10⁻²¹ J)
- **Видлив фотон** - 1.8-3.1 eV (црвена до виолетова светлина)
- **Прекин на хемиска врска** - 1-10 eV (ковалентни врски)
- **Рендгенски фотон** - 1-100 keV
Микроскопска и човечка скала (1 mJ до 1 MJ)
Typical units: mJ, J, kJ
- **Лет на комарец** - ~0.1 mJ
- **Целосно полнење на АА батерија** - ~10 kJ (2.7 Wh)
- **Чоколадна лента** - ~1 MJ (240 kcal)
- **Човек во мирување (1 час)** - ~300 kJ (75 kcal метаболичка стапка)
- **Батерија на паметен телефон** - ~50 kJ (14 Wh)
- **Рачна граната** - ~400 kJ
Домаќинство и возило (1 MJ до 1 GJ)
Typical units: MJ, kWh
- **Топол туш (10 мин)** - 4-7 MJ (1-2 kWh)
- **Дневен внес на храна** - ~10 MJ (2,400 kcal)
- **Литар бензин** - 34 MJ (9.4 kWh)
- **Батерија на Tesla Model 3** - ~216 MJ (60 kWh)
- **Дневна потрошувачка на домаќинство** - 36-108 MJ (10-30 kWh)
- **Галон бензин** - ~132 MJ (36.6 kWh)
Индустриска и општинска (1 GJ до 1 TJ)
Typical units: GJ, MWh
- **Молња** - 1-10 GJ (многу варира)
- **Мала сообраќајна несреќа (60 mph)** - ~1 GJ (кинетичка енергија)
- **Тон ТНТ** - 4.184 GJ
- **Авионско гориво (1 тон)** - ~43 GJ
- **Дневна електрична енергија на градски блок** - ~100-500 GJ
Големи настани (1 TJ до 1 PJ)
Typical units: TJ, GWh
- **Килотон ТНТ** - 4.184 TJ (Хирошима: ~63 TJ)
- **Дневна произведена енергија на мала електрана** - ~10 TJ (100 MW централа)
- **Годишна произведена енергија на голема ветерна фарма** - ~1-5 PJ
- **Лансирање на вселенски шатл** - ~18 TJ (енергија на горивото)
Цивилизација и геофизика (1 PJ до 1 EJ)
Typical units: PJ, TWh
- **Мегатонско нуклеарно оружје** - 4.184 PJ (Цар Бомба: ~210 PJ)
- **Голем земјотрес (магнитуда 7)** - ~32 PJ
- **Ураган (вкупна енергија)** - ~600 PJ/ден (повеќето како латентна топлина)
- **Годишна произведена енергија на браната Хувер** - ~15 PJ (4 TWh)
- **Годишна потрошувачка на енергија на мала земја** - ~100-1,000 PJ
Планетарна и ѕвездена (1 EJ до 10⁴⁴ J)
Typical units: EJ, ZJ и понатаму
- **Годишна потрошувачка на енергија во САД** - ~100 EJ (~28,000 TWh)
- **Глобална годишна потрошувачка на енергија** - ~600 EJ (2020)
- **Ерупција на Кракатау (1883)** - ~840 PJ
- **Удар на астероидот Чиксулуб** - ~4×10²³ J (100 милиони мегатони)
- **Дневна произведена енергија на Сонцето** - ~3.3×10³¹ J
- **Супернова (Тип Ia)** - ~10⁴⁴ J (foe)
Секоја акција—од фотон кој удира во вашето око до ѕвезда која експлодира—е трансформација на енергија. Живееме во тесен опсег: од мегаџули до гигаџули.
Енергијата во акција: Реални примени низ домени
Исхрана и метаболизам
Етикетите на храната ја наведуваат енергијата во Калории (kcal). Вашето тело го претвора ова во АТП за клеточна работа со ~25% ефикасност.
- **Базална метаболичка стапка** - ~1,500-2,000 kcal/ден (6-8 MJ) за да останете живи
- **Трчање маратон** - Согорува ~2,600 kcal (~11 MJ) за 3-4 часа
- **Чоколадна лента** - ~250 kcal може да напојува лаптоп од 60W околу ~4.5 часа (ако е 100% ефикасен)
- **Математика на диетата** - 1 фунта масти = ~3,500 kcal дефицит; 500 kcal/ден дефицит = 1 фунта/недела
Управување со енергијата во домот
Сметките за струја се наплаќаат по kWh. Разбирањето на потрошувачката на апаратите помага да се намалат трошоците и јаглеродниот отпечаток.
- **LED наспроти жарна сијалица** - 10W LED = 60W жарна сијалица; заштедува 50W × 5 часа/ден = 0.25 kWh/ден = 9$/месец
- **Фантомски оптоварувања** - Уредите во состојба на мирување трошат ~5-10% од енергијата на домаќинството (~1 kWh/ден)
- **Топлински пумпи** - Преместуваат 3-4 kWh топлина користејќи 1 kWh електрична енергија (COP > 3); отпорните грејачи се 1:1
- **Полнење на електричен автомобил** - 60 kWh батерија по цена од 0.15$/kWh = 9$ за целосно полнење (наспроти 40$ еквивалент на бензин)
Транспорт и возила
Возилата ја претвораат енергијата на горивото во кинетичка енергија со значителни загуби. ЕВ се 3 пати поефикасни од моторите со внатрешно согорување.
- **Бензински автомобил** - 30% ефикасен; 1 галон (132 MJ) → 40 MJ корисна работа, 92 MJ топлина
- **Електричен автомобил** - 85% ефикасен; 20 kWh (72 MJ) → 61 MJ до тркалата, 11 MJ загуби
- **Регенеративно сопирање** - Враќа 10-25% од кинетичката енергија назад во батеријата
- **Аеродинамика** - Удвојувањето на брзината ја зголемува потребната моќност за отпор четири пати (P ∝ v³)
Индустрија и производство
Тешката индустрија сочинува ~30% од глобалната потрошувачка на енергија. Ефикасноста на процесите и искористувањето на отпадната топлина се клучни.
- **Производство на челик** - ~20 GJ по тон (5,500 kWh); електролачните печки користат отпад и помалку енергија
- **Топење на алуминиум** - ~45-55 GJ по тон; затоа рециклирањето заштедува 95% енергија
- **Дата центри** - ~200 TWh/год глобално (2020); PUE (Ефикасност на користење на енергијата) ја мери ефикасноста
- **Производство на цемент** - ~3-4 GJ по тон; сочинува 8% од глобалните емисии на CO₂
Системи за обновлива енергија
Сонцето, ветерот и водата ја претвораат амбиенталната енергија во електрична. Факторот на капацитет и прекините го обликуваат распоредувањето.
- **Соларен панел** - ~20% ефикасност; 1 m² прима ~1 kW врвна сончева светлина → 200W × 5 сончеви часа/ден = 1 kWh/ден
- **Фактор на капацитет на ветерната турбина** - 25-45%; 2 MW турбина × 35% CF = 6,100 MWh/година
- **Хидроелектрична енергија** - 85-90% ефикасна; 1 m³/s што паѓа 100m ≈ 1 MW
- **Ефикасност на повратното патување на батериското складирање** - 85-95% ефикасна; загуби како топлина при полнење/празнење
Научни и физички примени
Од акцелератори на честички до ласерска фузија, истражувањата во физиката работат на енергетски екстреми.
- **Голем хадронски судирач** - 362 MJ складирани во зракот; судири на протони на 13 TeV
- **Ласерска фузија** - NIF испорачува ~2 MJ за наносекунди; постигнат е прелом во 2022 година (~3 MJ излез)
- **Медицински изотопи** - Циклотроните ги забрзуваат протоните до 10-20 MeV за PET сликање
- **Космички зраци** - Највисокоенергетска честичка откриена: ~3×10²⁰ eV (~50 J во еден протон!)
Каталог на единици
Метрички (SI)
| Единица | Симбол | Џули | Белешки |
|---|---|---|---|
| џул | J | 1 | SI основна единица за енергија. |
| килоџул | kJ | 1,000 | 1,000 J; практично за исхрана. |
| мегаџул | MJ | 1,000,000 | 1,000,000 J; скала на апарати/индустрија. |
| гигаџул | GJ | 1.000e+9 | 1,000 MJ; голема индустрија/инженерство. |
| микроџул | µJ | 0.000001 | Микроџул; сензори и ласерски импулси. |
| милиџул | mJ | 0.001 | Милиџул; мали импулси. |
| наноџул | nJ | 0.000000001 | Наноџул; настани на микро‑енергија. |
| тераџул | TJ | 1.000e+12 | 1,000 GJ; многу големи ослободувања. |
Империјални / САД
| Единица | Симбол | Џули | Белешки |
|---|---|---|---|
| британска термичка единица | BTU | 1,055.06 | Британска топлинска единица; HVAC и греење. |
| BTU (IT) | BTU(IT) | 1,055.06 | IT дефиниција на BTU (≈ исто како BTU). |
| BTU (термохемиска) | BTU(th) | 1,054.35 | Термохемиска дефиниција на BTU. |
| стапка-фунта сила | ft·lbf | 1.35582 | Стапка‑фунта сила; механичка работа. |
| инч-фунта сила | in·lbf | 0.112985 | Инч‑фунта сила; вртежен момент и работа. |
| милион BTU | MBTU | 1.055e+9 | Милион BTU; енергетски пазари. |
| квад | quad | 1.055e+18 | 10¹⁵ BTU; национални енергетски скали. |
| терм | thm | 105,506,000 | Наплата на природен гас; 100,000 BTU. |
Калории
| Единица | Симбол | Џули | Белешки |
|---|---|---|---|
| калорија | cal | 4.184 | Мала калорија; 4.184 J. |
| Калорија (храна) | Cal | 4,184 | Етикета на храна ‘Калорија’ (kcal). |
| килокалорија | kcal | 4,184 | Килокалорија; Калорија во храна. |
| калорија (15°C) | cal₁₅ | 4.1855 | Калорија на 15°C. |
| калорија (20°C) | cal₂₀ | 4.182 | Калорија на 20°C. |
| калорија (IT) | cal(IT) | 4.1868 | IT калорија (≈4.1868 J). |
| калорија (термохемиска) | cal(th) | 4.184 | Термохемиска калорија (4.184 J). |
Електрични
| Единица | Симбол | Џули | Белешки |
|---|---|---|---|
| киловат-час | kWh | 3,600,000 | Киловат‑час; сметки за комунални услуги и ЕВ. |
| ват-час | Wh | 3,600 | Ват‑час; енергија на апарати. |
| електронволт | eV | 1.602e-19 | Електронволт; енергии на честички/фотони. |
| гигаелектронволт | GeV | 1.602e-10 | Гигаелектронволт; физика на високи енергии. |
| гигават-час | GWh | 3.600e+12 | Гигават‑час; мрежи и централи. |
| килоелектронволт | keV | 1.602e-16 | Килоелектронволт; рендгенски зраци. |
| мегаелектронволт | MeV | 1.602e-13 | Мегаелектронволт; нуклеарна физика. |
| мегават-час | MWh | 3.600e+9 | Мегават‑час; поголеми објекти. |
Атомски / Нуклеарни
| Единица | Симбол | Џули | Белешки |
|---|---|---|---|
| единица за атомска маса | u | 1.492e-10 | Енергетски еквивалент на 1 u (преку E=mc²). |
| Хартриева енергија | Eₕ | 4.360e-18 | Хартри енергија (квантна хемија). |
| килотон ТНТ | ktTNT | 4.184e+12 | Килотон ТНТ; голема енергија на експлозија. |
| мегатон ТНТ | MtTNT | 4.184e+15 | Мегатон ТНТ; многу голема енергија на експлозија. |
| Ридбергова константа | Ry | 2.180e-18 | Ридбергова енергија; спектроскопија. |
| тон ТНТ | tTNT | 4.184e+9 | Тон ТНТ; еквивалент на експлозив. |
Научни
| Единица | Симбол | Џули | Белешки |
|---|---|---|---|
| барел еквивалент на нафта | BOE | 6.120e+9 | Еквивалент на барел нафта ~6.12 GJ (приближно). |
| кубна стапка природен гас | cf NG | 1,055,060 | Кубна стапка природен гас ~1.055 MJ (приближно). |
| дин-сантиметар | dyn·cm | 0.0000001 | Дин‑cm; 1 dyn·cm = 10⁻⁷ J. |
| ерг | erg | 0.0000001 | CGS енергија; 1 erg = 10⁻⁷ J. |
| коњски сили-час | hp·h | 2,684,520 | Коњска сила‑час; механика/мотори. |
| коњски сили-час (метрички) | hp·h(M) | 2,647,800 | Метричка коњска сила‑час. |
| латентна топлина на пареа | LH | 2,257,000 | Латентна топлина на испарување на вода ≈ 2.257 MJ/kg. |
| Планкова енергија | Eₚ | 1.956e+9 | Планкова енергија (Eₚ) ≈ 1.96×10⁹ J (теоретска скала). |
| тон еквивалент на јаглен | TCE | 2.931e+10 | Еквивалент на тон јаглен ~29.31 GJ (приближно). |
| тон еквивалент на нафта | TOE | 4.187e+10 | Еквивалент на тон нафта ~41.868 GJ (приближно). |
Често поставувани прашања
Која е разликата помеѓу kW и kWh?
kW е моќност (стапка). kWh е енергија (kW × часови). Сметките користат kWh.
Дали Калориите се исто што и kcal?
Да. ‘Калоријата’ во храната е еднаква на 1 килокалорија (kcal) = 4.184 kJ.
Како да ги проценам трошоците на апаратот?
Енергија (kWh) × тарифа (по kWh). Пример: 2 kWh × $0.20 = $0.40.
Зошто има толку многу дефиниции за калорија?
Историските мерења на различни температури доведоа до варијанти (IT, термохемиска). За исхрана, користете kcal.
Кога треба да користам eV наместо J?
eV е природен за атомски/честични скали. Конвертирајте во J за макроскопски контексти.
Што е фактор на капацитет?
Вистинската произведена енергија со текот на времето поделена со произведената енергија доколку централата работела со полна моќност 100% од времето.
Комплетен Директориум на Алатки
Сите 71 алатки достапни на UNITS