ตัวแปลงพลังงาน

พลังงาน — จากแคลอรี่สู่กิโลวัตต์ชั่วโมง

ทำความเข้าใจพลังงานในชีวิตประจำวัน: แคลอรี่อาหาร, kWh ของเครื่องใช้ไฟฟ้า, BTU ในการทำความร้อน, และอิเล็กตรอนโวลต์ในฟิสิกส์ แปลงค่าได้อย่างมั่นใจด้วยตัวอย่างที่ชัดเจน

เหตุใดหน่วยพลังงานจึงมีตั้งแต่แคลอรี่อาหารไปจนถึงการระเบิดนิวเคลียร์
เครื่องมือนี้แปลงค่าระหว่างหน่วยพลังงานกว่า 53 หน่วย - จูล, แคลอรี่, BTU, kWh, อิเล็กตรอนโวลต์ และอื่นๆ อีกมากมาย ไม่ว่าคุณจะคำนวณพลังงานอาหาร, ค่าสาธารณูปโภค, ความต้องการของระบบ HVAC, การใช้เชื้อเพลิง, หรือฟิสิกส์ของอนุภาค เครื่องแปลงนี้จัดการได้ทุกอย่างตั้งแต่พันธะโมเลกุล (อิเล็กตรอนโวลต์) ไปจนถึงพลังงานของซูเปอร์โนวา (10⁴⁴ J) รวมถึงความสัมพันธ์ที่สำคัญระหว่างพลังงาน, กำลัง และเวลาสำหรับการใช้งานในโลกแห่งความเป็นจริง

พื้นฐานของพลังงาน

จูล (J)
หน่วยพลังงานในระบบ SI 1 J = งานของแรง 1 นิวตันที่กระทำผ่านระยะทาง 1 เมตร (1 N·m)

พลังงานคืออะไร?

ความสามารถในการทำงานหรือผลิตความร้อน มักวัดเป็นงานทางกล, ความร้อน, หรือพลังงานไฟฟ้า

กำลังเกี่ยวข้องกับพลังงานโดยเวลา: กำลัง = พลังงาน/เวลา (W = J/s)

  • ฐาน SI: จูล (J)
  • ไฟฟ้า: Wh และ kWh
  • โภชนาการ: แคลอรี่ = กิโลแคลอรี่ (kcal)

บริบทในชีวิตประจำวัน

ค่าไฟฟ้าคิดเป็น kWh; เครื่องใช้ไฟฟ้าแสดงรายการกำลัง (W) และคุณคูณด้วยเวลาเพื่อให้ได้ kWh

ฉลากอาหารใช้แคลอรี่ (kcal) การทำความร้อน/ความเย็นมักใช้ BTU

  • การชาร์จโทรศัพท์: ~10 Wh
  • การอาบน้ำ (10 นาที, เครื่องทำน้ำอุ่น 7 kW): ~1.17 kWh
  • มื้ออาหาร: ~600–800 kcal

วิทยาศาสตร์และพลังงานระดับจุลภาค

ฟิสิกส์ของอนุภาคใช้อิเล็กตรอนโวลต์ (eV) สำหรับพลังงานของโฟตอนและอนุภาค

ในระดับอะตอม พลังงานฮาร์ทรีและไรด์เบิร์กปรากฏในกลศาสตร์ควอนตัม

  • 1 eV = 1.602×10⁻¹⁹ J
  • โฟตอนที่มองเห็นได้: ~2–3 eV
  • พลังงานพลังค์มีขนาดใหญ่มาก (ทางทฤษฎี)
ข้อสรุปโดยย่อ
  • แปลงค่าผ่านจูล (J) เพื่อความชัดเจนและแม่นยำ
  • kWh สะดวกสำหรับพลังงานในครัวเรือน; kcal สำหรับโภชนาการ
  • BTU เป็นเรื่องปกติในระบบ HVAC; eV ในฟิสิกส์

เครื่องช่วยจำ

คณิตคิดเร็วในใจ

kWh ↔ MJ

1 kWh = 3.6 MJ พอดี คูณด้วย 3.6 หรือหารด้วย 3.6

kcal ↔ kJ

1 kcal ≈ 4.2 kJ ปัดเป็น 4 เพื่อการประมาณค่าอย่างรวดเร็ว

BTU ↔ kJ

1 BTU ≈ 1.055 kJ ประมาณ 1 BTU ≈ 1 kJ สำหรับการประมาณค่า

Wh ↔ J

1 Wh = 3,600 J คิดว่า: 1 วัตต์เป็นเวลา 1 ชั่วโมง = 3,600 วินาที

แคลอรี่อาหาร

1 Cal (อาหาร) = 1 kcal = 4.184 kJ ตัว 'C' ใหญ่หมายถึงกิโลแคลอรี่!

kW × ชั่วโมง → kWh

กำลัง × เวลา = พลังงาน เครื่องทำความร้อน 2 kW × 3 ชั่วโมง = ใช้ไป 6 kWh

ข้อมูลอ้างอิงพลังงานแบบภาพ

ScenarioEnergyVisual Reference
หลอดไฟ LED (10 W, 10 ชั่วโมง)100 Wh (0.1 kWh)มีค่าใช้จ่าย ~$0.01 ตามอัตราปกติ
การชาร์จสมาร์ทโฟนเต็ม10-15 Whเพียงพอที่จะชาร์จได้ประมาณ 60-90 ครั้งจาก 1 kWh
ขนมปังหนึ่งแผ่น80 kcal (335 kJ)สามารถให้พลังงานกับหลอดไฟ 100W ได้ประมาณ 1 ชั่วโมง
การอาบน้ำอุ่น (10 นาที)1-2 kWhใช้พลังงานเท่ากับการเปิดตู้เย็นทั้งวัน
มื้ออาหารเต็มรูปแบบ600 kcal (2.5 MJ)พลังงานเพียงพอที่จะยกรถยนต์ขึ้นจากพื้น 1 เมตร
แบตเตอรี่รถยนต์ไฟฟ้า (60 kWh)216 MJเท่ากับ 30,000 แคลอรี่อาหารหรือการกิน 20 วัน
น้ำมันเบนซินหนึ่งลิตร34 MJ (9.4 kWh)แต่เครื่องยนต์สูญเสีย 70% เป็นความร้อน!
ฟ้าผ่า1-5 GJฟังดูมหาศาล แต่ให้พลังงานกับบ้านได้เพียงไม่กี่ชั่วโมง

ข้อผิดพลาดที่พบบ่อย

  • สับสนระหว่าง kW และ kWh
    Fix: kW คือกำลัง (อัตรา), kWh คือพลังงาน (ปริมาณ) เครื่องทำความร้อน 2 kW ทำงาน 3 ชั่วโมงใช้ 6 kWh
  • Calorie กับ calorie
    Fix: ฉลากอาหารใช้ 'Calorie' (ตัว C ใหญ่) = กิโลแคลอรี่ = 1,000 แคลอรี่ (ตัว c เล็ก) 1 Cal = 1 kcal = 4.184 kJ
  • การไม่คำนึงถึงประสิทธิภาพ
    Fix: น้ำมันเบนซินมีพลังงาน 9.4 kWh/ลิตร แต่เครื่องยนต์มีประสิทธิภาพเพียง 25-30% พลังงานที่มีประโยชน์จริงคือ ~2.5 kWh/ลิตร!
  • แบตเตอรี่ mAh ที่ไม่มีแรงดันไฟฟ้า
    Fix: 10,000 mAh ไม่มีค่าอะไรเลยหากไม่มีแรงดันไฟฟ้า! ที่ 3.7V: 10,000 mAh × 3.7V ÷ 1000 = 37 Wh
  • การผสมบิลค่าพลังงานและค่ากำลัง
    Fix: ค่าไฟฟ้าคิดตาม kWh (พลังงาน), ไม่ใช่ kW (กำลัง) อัตราของคุณคือ $/kWh, ไม่ใช่ $/kW
  • ลืมเวลาในการคำนวณพลังงาน
    Fix: กำลัง × เวลา = พลังงาน การใช้เครื่องทำความร้อน 1,500W เป็นเวลา 2 ชั่วโมง = 3 kWh, ไม่ใช่ 1.5 kWh!

ที่ที่แต่ละหน่วยเหมาะสม

บ้านและเครื่องใช้ไฟฟ้า

พลังงานไฟฟ้าจะถูกคิดค่าบริการเป็น kWh; ประมาณการการใช้พลังงานโดยใช้กำลัง × เวลา

  • หลอดไฟ LED 10 W × 5 ชม. ≈ 0.05 kWh
  • เตาอบ 2 kW × 1 ชม. = 2 kWh
  • บิลรายเดือนรวมอุปกรณ์ทั้งหมด

อาหารและโภชนาการ

แคลอรี่บนฉลากคือกิโลแคลอรี่ (kcal) และมักจะคู่กับ kJ

  • 1 kcal = 4.184 kJ
  • ปริมาณที่บริโภคต่อวัน ~2,000–2,500 kcal
  • kcal และ Cal (อาหาร) เหมือนกัน

การทำความร้อนและเชื้อเพลิง

BTU, เทอร์ม และหน่วยเทียบเท่าเชื้อเพลิง (BOE/TOE) ปรากฏในระบบ HVAC และตลาดพลังงาน

  • 1 เทอร์ม = 100,000 BTU
  • ก๊าซธรรมชาติและน้ำมันใช้หน่วยเทียบเท่ามาตรฐาน
  • การแปลง kWh ↔ BTU เป็นเรื่องปกติ

การแปลงค่าทำงานอย่างไร

วิธีการใช้หน่วยฐาน
แปลงเป็นจูล (J) ก่อน จากนั้นจาก J เป็นหน่วยเป้าหมาย ตัวคูณด่วน: 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

การแปลงค่าทั่วไป

จากเป็นตัวคูณตัวอย่าง
kWhMJ× 3.62 kWh = 7.2 MJ
kcalkJ× 4.184500 kcal = 2,092 kJ
BTUJ× 1,055.0610,000 BTU ≈ 10.55 MJ
WhJ× 3,600250 Wh = 900,000 J
eVJ× 1.602×10⁻¹⁹2 eV ≈ 3.204×10⁻¹⁹ J

ตัวอย่างด่วน

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

ข้อมูลอ้างอิงด่วน

คณิตคิดเร็วค่าใช้จ่ายเครื่องใช้ไฟฟ้า

พลังงาน (kWh) × ราคาต่อ kWh

  • ตัวอย่าง: 2 kWh × $0.20 = $0.40
  • 1,000 W × 3 ชม. = 3 kWh

สูตรโกงแบตเตอรี่

mAh × V ÷ 1000 ≈ Wh

  • 10,000 mAh × 3.7 V ≈ 37 Wh
  • Wh ÷ W ของอุปกรณ์ ≈ เวลาใช้งาน (ชั่วโมง)

คณิตคิดเร็ว CO₂

ประมาณการการปล่อยก๊าซจากการใช้ไฟฟ้า

  • CO₂ = kWh × ความเข้มของกริด
  • ตัวอย่าง: 5 kWh × 400 gCO₂/kWh = 2,000 ก. (2 กก.)
  • กริดคาร์บอนต่ำ (100 g/kWh) ลดปริมาณนี้ลง 75%

ข้อผิดพลาดเกี่ยวกับกำลังกับพลังงาน

ความสับสนที่พบบ่อย

  • kW คือกำลัง (อัตรา); kWh คือพลังงาน (ปริมาณ)
  • เครื่องทำความร้อน 2 kW เป็นเวลา 3 ชม. ใช้ 6 kWh
  • บิลใช้ kWh; ป้ายเครื่องใช้ไฟฟ้าแสดง W/kW

ความรู้เบื้องต้นเกี่ยวกับพลังงานหมุนเวียน

พื้นฐานพลังงานแสงอาทิตย์และลม

พลังงานหมุนเวียนสร้างกำลัง (kW) ซึ่งรวมกันตามเวลาเป็นพลังงาน (kWh)

ผลผลิตแตกต่างกันไปตามสภาพอากาศ; ค่าเฉลี่ยระยะยาวมีความสำคัญ

  • ปัจจัยกำลังการผลิต: % ของผลผลิตสูงสุดเมื่อเวลาผ่านไป
  • พลังงานแสงอาทิตย์บนหลังคา: ~900–1,400 kWh/kW·ปี (ขึ้นอยู่กับสถานที่)
  • ฟาร์มกังหันลม: ปัจจัยกำลังการผลิตมักจะอยู่ที่ 25–45%

การจัดเก็บและการย้าย

แบตเตอรี่เก็บส่วนเกินและย้ายพลังงานไปยังเวลาที่ต้องการ

  • ความจุ kWh กับกำลัง kW มีความสำคัญ
  • ประสิทธิภาพการเดินทางไปกลับ < 100% (มีการสูญเสีย)
  • อัตราค่าไฟฟ้าตามช่วงเวลาส่งเสริมการย้าย

สูตรโกงความหนาแน่นของพลังงาน

แหล่งที่มาตามมวลตามปริมาตรหมายเหตุ
น้ำมันเบนซิน~46 MJ/kg (~12.8 kWh/kg)~34 MJ/L (~9.4 kWh/L)โดยประมาณ; ขึ้นอยู่กับส่วนผสม
ดีเซล~45 MJ/kg~36 MJ/Lสูงกว่าน้ำมันเบนซินเล็กน้อยตามปริมาตร
เชื้อเพลิงเครื่องบิน~43 MJ/kg~34 MJ/Lช่วงน้ำมันก๊าด
เอทานอล~30 MJ/kg~24 MJ/Lต่ำกว่าน้ำมันเบนซิน
ไฮโดรเจน (700 บาร์)~120 MJ/kg~5–6 MJ/Lสูงตามมวล, ต่ำตามปริมาตร
ก๊าซธรรมชาติ (STP)~55 MJ/kg~0.036 MJ/Lก๊าซอัด/LNG มีปริมาตรสูงกว่ามาก
แบตเตอรี่ Li‑ion~0.6–0.9 MJ/kg (160–250 Wh/kg)~1.4–2.5 MJ/Lขึ้นอยู่กับเคมี
แบตเตอรี่ตะกั่ว‑กรด~0.11–0.18 MJ/kg~0.3–0.5 MJ/Lความหนาแน่นต่ำ, ราคาไม่แพง
ไม้ (แห้ง)~16 MJ/kgแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับชนิดและความชื้น

การเปรียบเทียบพลังงานในระดับต่างๆ

การใช้งานจูล (J)kWhkcalBTU
โฟตอนเดี่ยว (มองเห็นได้)~3×10⁻¹⁹~10⁻²²~7×10⁻²⁰~3×10⁻²²
หนึ่งอิเล็กตรอนโวลต์1.6×10⁻¹⁹4.5×10⁻²³3.8×10⁻²⁰1.5×10⁻²²
มดยกเมล็ดข้าว~10⁻⁶~10⁻⁹~2×10⁻⁷~10⁻⁹
แบตเตอรี่ AA9,3600.00262.28.9
การชาร์จสมาร์ทโฟน50,0000.0141247
ขนมปังหนึ่งแผ่น335,0000.09380318
มื้ออาหารเต็มรูปแบบ2,500,0000.696002,370
การอาบน้ำอุ่น (10 นาที)5.4 MJ1.51,2905,120
ปริมาณอาหารที่บริโภคต่อวัน10 MJ2.82,4009,480
น้ำมันเบนซินหนึ่งลิตร34 MJ9.48,12032,200
แบตเตอรี่ Tesla (60 kWh)216 MJ6051,600205,000
ฟ้าผ่า1-5 GJ300-1,400240k-1.2M950k-4.7M
ระเบิด TNT หนึ่งตัน4.184 GJ1,1621,000,0003.97M
ระเบิดฮิโรชิมา63 TJ17.5M15 พันล้าน60 พันล้าน

เกณฑ์มาตรฐานในชีวิตประจำวัน

สิ่งของพลังงานโดยทั่วไปหมายเหตุ
การชาร์จโทรศัพท์เต็ม~10–15 Wh~36–54 kJ
แบตเตอรี่แล็ปท็อป~50–100 Wh~0.18–0.36 MJ
ขนมปัง 1 แผ่น~70–100 kcal~290–420 kJ
การอาบน้ำอุ่น (10 นาที)~1–2 kWhกำลัง × เวลา
เครื่องทำความร้อน (1 ชม.)1–2 kWhตามการตั้งค่ากำลังไฟ
น้ำมันเบนซิน (1 ลิตร)~34 MJค่าความร้อนต่ำ (โดยประมาณ)

ข้อเท็จจริงที่น่าทึ่งเกี่ยวกับพลังงาน

แบตเตอรี่ EV กับบ้าน

แบตเตอรี่ Tesla ขนาด 60 kWh เก็บพลังงานได้เท่ากับที่บ้านทั่วไปใช้ใน 2-3 วัน — ลองจินตนาการว่าคุณพกพาไฟฟ้าสำหรับ 3 วันไว้ในรถของคุณ!

หน่วยเทอร์มที่ลึกลับ

หนึ่งเทอร์มคือ 100,000 BTU (29.3 kWh) บิลค่าก๊าซธรรมชาติใช้หน่วยเทอร์มเพราะพูดว่า '50 เทอร์ม' ง่ายกว่า '5 ล้าน BTU'!

เคล็ดลับตัวอักษรใหญ่ของแคลอรี่

ฉลากอาหารใช้ 'Calorie' (ตัว C ใหญ่) ซึ่งจริงๆ แล้วคือกิโลแคลอรี่! ดังนั้นคุกกี้ 200 Cal นั้นจริงๆ แล้วคือ 200,000 แคลอรี่ (ตัว c เล็ก)

ความลับสกปรกของน้ำมันเบนซิน

น้ำมัน 1 ลิตรมีพลังงาน 9.4 kWh แต่เครื่องยนต์สูญเสีย 70% เป็นความร้อน! มีเพียง ~2.5 kWh เท่านั้นที่ขับเคลื่อนรถของคุณจริงๆ รถ EV สูญเสียเพียง ~10-15%

เกณฑ์มาตรฐาน 1 kWh

1 kWh สามารถ: ให้พลังงานกับหลอดไฟ 100W ได้ 10 ชั่วโมง, ชาร์จสมาร์ทโฟน 100 เครื่อง, ปิ้งขนมปัง 140 แผ่น, หรือทำให้ตู้เย็นของคุณทำงานได้ 24 ชั่วโมง!

ความมหัศจรรย์ของการเบรกแบบสร้างพลังงานใหม่

รถ EV สามารถกู้คืนพลังงานได้ 15-25% ระหว่างการเบรกโดยเปลี่ยนมอเตอร์เป็นเครื่องกำเนิดไฟฟ้า นั่นคือพลังงานฟรีจากพลังงานจลน์ที่สูญเปล่า!

E=mc² นั้นเหลือเชื่อมาก

ร่างกายของคุณมีพลังงานมวลสาร (E=mc²) เพียงพอที่จะให้พลังงานแก่เมืองทั้งหมดบนโลกเป็นเวลาหนึ่งสัปดาห์! แต่การแปลงมวลเป็นพลังงานต้องอาศัยปฏิกิริยานิวเคลียร์

เชื้อเพลิงจรวดกับอาหาร

ปอนด์ต่อปอนด์ เชื้อเพลิงจรวดมีพลังงานมากกว่าช็อกโกแลตถึง 10 เท่า แต่คุณไม่สามารถกินเชื้อเพลิงจรวดได้ — พลังงานเคมี ≠ พลังงานเมตาบอลิซึม!

สถิติและขีดสุด

สถิติพลังงานหมายเหตุ
การใช้ในครัวเรือนต่อวัน~10–30 kWhแตกต่างกันไปตามสภาพอากาศและเครื่องใช้ไฟฟ้า
ฟ้าผ่า~1–10 GJมีความผันผวนสูง
TNT 1 เมกะตัน4.184 PJเทียบเท่าวัตถุระเบิด

การค้นพบพลังงาน: จากไฟโบราณสู่ฟิสิกส์สมัยใหม่

พลังงานโบราณ: ไฟ, อาหาร และกำลังกล้ามเนื้อ

เป็นเวลาหลายพันปีที่มนุษย์เข้าใจพลังงานผ่านผลกระทบของมันเท่านั้น: ความอบอุ่นจากไฟ, ความแข็งแกร่งจากอาหาร, และพลังของน้ำและลม พลังงานเป็นความจริงในทางปฏิบัติที่ไม่มีความเข้าใจทางทฤษฎี

  • **การควบคุมไฟ** (~400,000 ปีก่อนคริสตกาล) - มนุษย์ใช้พลังงานเคมีเพื่อให้ความร้อนและแสงสว่าง
  • **กังหันน้ำ** (~300 ปีก่อนคริสตกาล) - ชาวกรีกและโรมันแปลงพลังงานจลน์เป็นงานทางกล
  • **กังหันลม** (~ค.ศ. 600) - ชาวเปอร์เซียจับพลังงานลมเพื่อบดเมล็ดพืช
  • **ความเข้าใจทางโภชนาการ** (สมัยโบราณ) - อาหารเป็น 'เชื้อเพลิง' สำหรับกิจกรรมของมนุษย์ แม้จะไม่ทราบกลไกก็ตาม

การใช้งานจริงเหล่านี้มีมาก่อนทฤษฎีทางวิทยาศาสตร์ใดๆ นับพันปี พลังงานเป็นที่รู้จักผ่านประสบการณ์ ไม่ใช่สมการ

ยุคเครื่องกล: ไอน้ำ, งาน และประสิทธิภาพ (1600-1850)

การปฏิวัติอุตสาหกรรมต้องการความเข้าใจที่ดีขึ้นว่าความร้อนเปลี่ยนเป็นงานได้อย่างไร วิศวกรวัดประสิทธิภาพของเครื่องยนต์ ซึ่งนำไปสู่การกำเนิดของอุณหพลศาสตร์

  • **การปรับปรุงเครื่องจักรไอน้ำของเจมส์ วัตต์** (1769) - วัดปริมาณงานที่ผลิตได้, แนะนำหน่วยแรงม้า
  • **ทฤษฎีเครื่องจักรความร้อนของซาดี การ์โนต์** (1824) - พิสูจน์ขีดจำกัดทางทฤษฎีในการแปลงความร้อนเป็นงาน
  • **จูเลียส ฟอน ไมเออร์** (1842) - เสนอค่าเทียบเท่าทางกลของความร้อน: ความร้อนและงานสามารถแลกเปลี่ยนกันได้
  • **การทดลองของเจมส์ จูล** (1843-1850) - วัดค่าได้อย่างแม่นยำ: 1 แคลอรี่ = 4.184 จูลของงานทางกล

การทดลองของจูลได้พิสูจน์การอนุรักษ์พลังงาน: งานทางกล, ความร้อน, และไฟฟ้าเป็นรูปแบบที่แตกต่างกันของสิ่งเดียวกัน

การรวมพลังงาน: การอนุรักษ์และรูปแบบ (1850-1900)

ศตวรรษที่ 19 ได้สังเคราะห์ข้อสังเกตที่แตกต่างกันให้เป็นแนวคิดเดียว: พลังงานถูกอนุรักษ์, เปลี่ยนแปลงระหว่างรูปแบบต่างๆ แต่ไม่เคยถูกสร้างหรือทำลาย

  • **เฮอร์มันน์ ฟอน เฮล์มโฮลทซ์** (1847) - กำหนดกฎการอนุรักษ์พลังงานอย่างเป็นทางการ
  • **รูดอล์ฟ เคลาซิอุส** (ทศวรรษ 1850) - แนะนำเอนโทรปี, แสดงให้เห็นว่าพลังงานเสื่อมคุณภาพ
  • **เจมส์ คลาร์ก แมกซ์เวลล์** (1865) - รวมไฟฟ้าและแม่เหล็ก, แสดงให้เห็นว่าแสงนำพาพลังงาน
  • **ลุดวิก โบลทซ์มันน์** (1877) - เชื่อมโยงพลังงานกับการเคลื่อนที่ของอะตอมผ่านกลศาสตร์สถิติ

ภายในปี 1900 พลังงานถูกเข้าใจว่าเป็นสกุลเงินหลักของฟิสิกส์—เปลี่ยนแปลงแต่ยังคงอนุรักษ์ในทุกกระบวนการทางธรรมชาติ

ยุคควอนตัมและอะตอม: E=mc² และระดับต่ำกว่าอะตอม (1900-1945)

ศตวรรษที่ 20 เปิดเผยพลังงานในระดับสุดขีด: ความสมมูลของมวล-พลังงานของไอน์สไตน์และกลศาสตร์ควอนตัมในระดับอะตอม

  • **มักซ์ พลังค์** (1900) - ควอนไทซ์พลังงานในรังสี: E = hν (ค่าคงที่ของพลังค์)
  • **E=mc² ของไอน์สไตน์** (1905) - มวลและพลังงานสมมูลกัน; มวลเล็กน้อย = พลังงานมหาศาล
  • **นีลส์ บอร์** (1913) - ระดับพลังงานอะตอมอธิบายเส้นสเปกตรัม; eV กลายเป็นหน่วยธรรมชาติ
  • **เอนรีโก แฟร์มี** (1942) - ปฏิกิริยาลูกโซ่นิวเคลียร์ที่ควบคุมได้ครั้งแรกปล่อยพลังงานระดับ MeV
  • **โครงการแมนฮัตตัน** (1945) - การทดสอบทรินิตี้แสดงให้เห็นถึงพลังงานเทียบเท่า ~22 กิโลตันของ TNT (~90 TJ)

พลังงานนิวเคลียร์ยืนยัน E=mc²: ฟิชชันแปลงมวล 0.1% เป็นพลังงาน—มีความหนาแน่นมากกว่าเชื้อเพลิงเคมีหลายล้านเท่า

ภูมิทัศน์พลังงานสมัยใหม่ (1950-ปัจจุบัน)

สังคมหลังสงครามได้สร้างมาตรฐานหน่วยพลังงานสำหรับสาธารณูปโภค, อาหาร, และฟิสิกส์ ในขณะที่ต้องรับมือกับเชื้อเพลิงฟอสซิล, พลังงานหมุนเวียน, และประสิทธิภาพ

  • **การสร้างมาตรฐานกิโลวัตต์ชั่วโมง** - บริษัทไฟฟ้าทั่วโลกใช้ kWh ในการเรียกเก็บเงิน
  • **การติดฉลากแคลอรี่** (ทศวรรษ 1960-90) - พลังงานอาหารถูกสร้างมาตรฐาน; FDA กำหนดให้มีฉลากโภชนาการ (1990)
  • **การปฏิวัติเซลล์แสงอาทิตย์** (ทศวรรษ 1970-2020) - ประสิทธิภาพของแผงโซลาร์เซลล์เพิ่มขึ้นจาก <10% เป็น >20%
  • **แบตเตอรี่ลิเธียมไอออน** (1991-ปัจจุบัน) - ความหนาแน่นของพลังงานเพิ่มขึ้นจาก ~100 เป็น 250+ Wh/kg
  • **โครงข่ายไฟฟ้าอัจฉริยะและการจัดเก็บ** (ทศวรรษ 2010) - การจัดการพลังงานแบบเรียลไทม์และแบตเตอรี่ระดับกริด

ยุคภูมิอากาศ: การลดคาร์บอนในระบบพลังงาน

ศตวรรษที่ 21 ตระหนักถึงต้นทุนทางสิ่งแวดล้อมของพลังงาน จุดสนใจเปลี่ยนจากการผลิตพลังงานเพียงอย่างเดียวไปสู่การผลิตพลังงานสะอาดอย่างมีประสิทธิภาพ

  • **ความเข้มข้นของคาร์บอน** - เชื้อเพลิงฟอสซิลปล่อย CO₂ 400-1000 กรัม/kWh; พลังงานหมุนเวียนปล่อย <50 กรัม CO₂/kWh ตลอดอายุการใช้งาน
  • **ช่องว่างในการจัดเก็บพลังงาน** - แบตเตอรี่เก็บได้ ~0.5 MJ/kg เทียบกับน้ำมันเบนซิน 46 MJ/kg; ความกังวลเรื่องระยะทางยังคงอยู่
  • **การรวมเข้ากับกริด** - พลังงานหมุนเวียนที่แปรผันต้องการการจัดเก็บและการตอบสนองต่อความต้องการ
  • **ความจำเป็นด้านประสิทธิภาพ** - LED (100 lm/W) เทียบกับหลอดไส้ (15 lm/W); ปั๊มความร้อน (COP > 3) เทียบกับการทำความร้อนแบบต้านทาน

การเปลี่ยนผ่านสู่การปล่อยก๊าซเรือนกระจกสุทธิเป็นศูนย์ต้องการการใช้ไฟฟ้าในทุกสิ่งและการผลิตไฟฟ้าอย่างสะอาด—การยกเครื่องระบบพลังงานทั้งหมด

เหตุการณ์สำคัญในวิทยาศาสตร์พลังงาน

1807
โธมัส ยัง เป็นคนแรกที่ใช้คำว่า 'พลังงาน' ในความหมายทางวิทยาศาสตร์สมัยใหม่
1824
ซาดี การ์โนต์ ตีพิมพ์ทฤษฎีเครื่องจักรความร้อน ซึ่งเป็นการก่อตั้งอุณหพลศาสตร์
1842
จูเลียส ฟอน ไมเออร์ เสนอค่าเทียบเท่าทางกลของความร้อน
1843-50
เจมส์ จูล สร้างค่าเทียบเท่าทางกลของความร้อน พิสูจน์การอนุรักษ์พลังงาน
1847
เฮอร์มันน์ ฟอน เฮล์มโฮลทซ์ กำหนดกฎการอนุรักษ์พลังงานอย่างเป็นทางการ
1882
สถานีเพิร์ลสตรีทของเอดิสันเริ่มขายไฟฟ้า ทำให้เกิดความต้องการหน่วยคิดค่าพลังงาน
1889
กิโลวัตต์ชั่วโมง (kWh) ถูกสร้างเป็นมาตรฐานสำหรับการเรียกเก็บค่าไฟฟ้าทั่วโลก
1896
แคลอรี่ถูกนิยามว่าเป็นพลังงานที่ทำให้น้ำ 1 กรัมร้อนขึ้น 1°C (ต่อมาปรับเป็น 4.184 J)
1900
มักซ์ พลังค์ ควอนไทซ์พลังงาน: E = hν ซึ่งเป็นการก่อตั้งกลศาสตร์ควอนตัม
1905
ไอน์สไตน์ตีพิมพ์ E=mc² แสดงให้เห็นถึงความสมมูลของมวล-พลังงาน
1932
อิเล็กตรอนโวลต์ (eV) ถูกนำมาใช้สำหรับมาตราส่วนพลังงานในระดับอะตอมและฟิสิกส์ของอนุภาค
1942
เอนรีโก แฟร์มี ประสบความสำเร็จในการสร้างปฏิกิริยาลูกโซ่นิวเคลียร์ที่ควบคุมได้ครั้งแรก
1945
การทดสอบทรินิตี้แสดงให้เห็นถึงพลังงานนิวเคลียร์; หน่วยเทียบเท่า TNT กลายเป็นมาตรฐาน (ฮิโรชิมา: ~15 กิโลตัน)
1954
โรงไฟฟ้านิวเคลียร์แห่งแรก (ออบนินสค์, สหภาพโซเวียต) ผลิตไฟฟ้าจากฟิชชัน
1990
FDA กำหนดให้มีฉลากโภชนาการที่ระบุพลังงานเป็นแคลอรี่ (kcal)
1991
Sony เริ่มจำหน่ายแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนในเชิงพาณิชย์; การปฏิวัติการจัดเก็บพลังงานแบบชาร์จได้เริ่มต้นขึ้น
2000s
ความหนาแน่นของพลังงานแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนถึงระดับที่ใช้งานได้จริง (100-250 Wh/kg) ทำให้เกิดการปฏิวัติ EV
2015
ข้อตกลงปารีสตั้งเป้าหมายการปล่อยก๊าซเรือนกระจกสุทธิเป็นศูนย์; การเปลี่ยนผ่านพลังงานเร่งตัวขึ้น
2022
NIF ประสบความสำเร็จในการจุดชนวนฟิวชัน: ได้รับพลังงานเพิ่มจากปฏิกิริยาฟิวชัน

มาตราส่วนพลังงาน: จากเสียงกระซิบของควอนตัมสู่การระเบิดของจักรวาล

พลังงานครอบคลุมช่วงที่เข้าใจยาก: จากโฟตอนเดี่ยวไปจนถึงซูเปอร์โนวา การทำความเข้าใจมาตราส่วนเหล่านี้ช่วยให้เห็นภาพรวมการใช้พลังงานในชีวิตประจำวัน

ควอนตัมและโมเลกุล (10⁻¹⁹ ถึง 10⁻¹⁵ J)

Typical units: eV ถึง meV

  • **พลังงานความร้อนต่อโมเลกุล** (อุณหภูมิห้อง) - ~0.04 eV (~6×10⁻²¹ J)
  • **โฟตอนที่มองเห็นได้** - 1.8-3.1 eV (แสงสีแดงถึงม่วง)
  • **การทำลายพันธะเคมี** - 1-10 eV (พันธะโควาเลนต์)
  • **โฟตอนรังสีเอกซ์** - 1-100 keV

ระดับจุลภาคและมนุษย์ (1 mJ ถึง 1 MJ)

Typical units: mJ, J, kJ

  • **ยุงบิน** - ~0.1 mJ
  • **การชาร์จแบตเตอรี่ AA เต็ม** - ~10 kJ (2.7 Wh)
  • **ขนมแท่ง** - ~1 MJ (240 kcal)
  • **มนุษย์ขณะพัก (1 ชั่วโมง)** - ~300 kJ (อัตราการเผาผลาญ 75 kcal)
  • **แบตเตอรี่สมาร์ทโฟน** - ~50 kJ (14 Wh)
  • **ระเบิดมือ** - ~400 kJ

ครัวเรือนและยานพาหนะ (1 MJ ถึง 1 GJ)

Typical units: MJ, kWh

  • **การอาบน้ำอุ่น (10 นาที)** - 4-7 MJ (1-2 kWh)
  • **ปริมาณอาหารที่บริโภคต่อวัน** - ~10 MJ (2,400 kcal)
  • **น้ำมันเบนซินหนึ่งลิตร** - 34 MJ (9.4 kWh)
  • **แบตเตอรี่ Tesla Model 3** - ~216 MJ (60 kWh)
  • **การใช้ในครัวเรือนต่อวัน** - 36-108 MJ (10-30 kWh)
  • **น้ำมันเบนซินหนึ่งแกลลอน** - ~132 MJ (36.6 kWh)

อุตสาหกรรมและเทศบาล (1 GJ ถึง 1 TJ)

Typical units: GJ, MWh

  • **ฟ้าผ่า** - 1-10 GJ (แตกต่างกันมาก)
  • **อุบัติเหตุรถยนต์เล็ก (60 mph)** - ~1 GJ (พลังงานจลน์)
  • **ระเบิด TNT หนึ่งตัน** - 4.184 GJ
  • **เชื้อเพลิงเครื่องบิน (1 ตัน)** - ~43 GJ
  • **ไฟฟ้าที่ใช้ต่อวันในหนึ่งช่วงตึก** - ~100-500 GJ

เหตุการณ์ขนาดใหญ่ (1 TJ ถึง 1 PJ)

Typical units: TJ, GWh

  • **ระเบิด TNT หนึ่งกิโลตัน** - 4.184 TJ (ฮิโรชิมา: ~63 TJ)
  • **ผลผลิตรายวันของโรงไฟฟ้าขนาดเล็ก** - ~10 TJ (โรงไฟฟ้า 100 MW)
  • **ผลผลิตรายปีของฟาร์มกังหันลมขนาดใหญ่** - ~1-5 PJ
  • **การปล่อยกระสวยอวกาศ** - ~18 TJ (พลังงานเชื้อเพลิง)

อารยธรรมและธรณีฟิสิกส์ (1 PJ ถึง 1 EJ)

Typical units: PJ, TWh

  • **อาวุธนิวเคลียร์หนึ่งเมกะตัน** - 4.184 PJ (ซาร์บอมบา: ~210 PJ)
  • **แผ่นดินไหวใหญ่ (ขนาด 7)** - ~32 PJ
  • **พายุเฮอริเคน (พลังงานทั้งหมด)** - ~600 PJ/วัน (ส่วนใหญ่เป็นความร้อนแฝง)
  • **ผลผลิตรายปีของเขื่อนฮูเวอร์** - ~15 PJ (4 TWh)
  • **การใช้พลังงานรายปีของประเทศเล็กๆ** - ~100-1,000 PJ

ดาวเคราะห์และดวงดาว (1 EJ ถึง 10⁴⁴ J)

Typical units: EJ, ZJ, และสูงกว่า

  • **การใช้พลังงานรายปีของสหรัฐอเมริกา** - ~100 EJ (~28,000 TWh)
  • **การใช้พลังงานรายปีทั่วโลก** - ~600 EJ (2020)
  • **การระเบิดของภูเขาไฟกรากะตัว (1883)** - ~840 PJ
  • **การชนของอุกกาบาตชิกซูลูบ** - ~4×10²³ J (100 ล้านเมกะตัน)
  • **ผลผลิตรายวันของดวงอาทิตย์** - ~3.3×10³¹ J
  • **ซูเปอร์โนวา (ประเภท Ia)** - ~10⁴⁴ J (foe)
Perspective

ทุกการกระทำ—จากโฟตอนที่กระทบตาของคุณไปจนถึงดาวฤกษ์ที่ระเบิด—คือการเปลี่ยนแปลงพลังงาน เราอาศัยอยู่ในช่วงแคบๆ: เมกะจูลถึงกิกะจูล

พลังงานในการปฏิบัติ: การใช้งานจริงในหลากหลายสาขา

โภชนาการและเมตาบอลิซึม

ฉลากอาหารระบุพลังงานเป็นแคลอรี่ (kcal) ร่างกายของคุณจะแปลงพลังงานนี้เป็น ATP สำหรับการทำงานของเซลล์ด้วยประสิทธิภาพประมาณ 25%

  • **อัตราการเผาผลาญพื้นฐาน** - ประมาณ 1,500-2,000 kcal/วัน (6-8 MJ) เพื่อให้มีชีวิตอยู่
  • **การวิ่งมาราธอน** - เผาผลาญประมาณ 2,600 kcal (~11 MJ) ใน 3-4 ชั่วโมง
  • **ช็อกโกแลตบาร์** - ประมาณ 250 kcal สามารถให้พลังงานกับแล็ปท็อป 60W ได้ประมาณ 4.5 ชั่วโมง (ถ้ามีประสิทธิภาพ 100%)
  • **คณิตศาสตร์การลดน้ำหนัก** - ไขมัน 1 ปอนด์ = ขาดแคลนประมาณ 3,500 kcal; ขาดแคลน 500 kcal/วัน = 1 ปอนด์/สัปดาห์

การจัดการพลังงานในครัวเรือน

ค่าไฟฟ้าคิดตาม kWh การทำความเข้าใจการใช้พลังงานของเครื่องใช้ไฟฟ้าช่วยลดค่าใช้จ่ายและรอยเท้าคาร์บอน

  • **LED กับหลอดไส้** - LED 10W = หลอดไส้ 60W; ประหยัด 50W × 5 ชม./วัน = 0.25 kWh/วัน = $9/เดือน
  • **โหลดแฝง** - อุปกรณ์ในโหมดสแตนด์บายสิ้นเปลืองพลังงานในครัวเรือนประมาณ 5-10% (~1 kWh/วัน)
  • **ปั๊มความร้อน** - ย้ายความร้อน 3-4 kWh โดยใช้ไฟฟ้า 1 kWh (COP > 3); เครื่องทำความร้อนแบบต้านทานคือ 1:1
  • **การชาร์จรถยนต์ไฟฟ้า** - แบตเตอรี่ 60 kWh ที่ $0.15/kWh = $9 สำหรับการชาร์จเต็ม (เทียบกับน้ำมันเบนซินเทียบเท่า $40)

การขนส่งและยานพาหนะ

ยานพาหนะแปลงพลังงานเชื้อเพลิงเป็นพลังงานจลน์โดยมีการสูญเสียอย่างมาก รถ EV มีประสิทธิภาพมากกว่าเครื่องยนต์สันดาปภายในถึง 3 เท่า

  • **รถยนต์เบนซิน** - ประสิทธิภาพ 30%; 1 แกลลอน (132 MJ) → 40 MJ งานที่มีประโยชน์, 92 MJ ความร้อน
  • **รถยนต์ไฟฟ้า** - ประสิทธิภาพ 85%; 20 kWh (72 MJ) → 61 MJ ถึงล้อ, 11 MJ การสูญเสีย
  • **การเบรกแบบสร้างพลังงานใหม่** - กู้คืนพลังงานจลน์กลับสู่แบตเตอรี่ 10-25%
  • **อากาศพลศาสตร์** - การเพิ่มความเร็วเป็นสองเท่าทำให้กำลังที่ต้องใช้เพื่อต้านแรงต้านเพิ่มขึ้นสี่เท่า (P ∝ v³)

อุตสาหกรรมและการผลิต

อุตสาหกรรมหนักคิดเป็น ~30% ของการใช้พลังงานทั่วโลก ประสิทธิภาพของกระบวนการและการนำความร้อนทิ้งกลับมาใช้ใหม่มีความสำคัญอย่างยิ่ง

  • **การผลิตเหล็ก** - ~20 GJ ต่อตัน (5,500 kWh); เตาอาร์คไฟฟ้าใช้เศษเหล็กและใช้พลังงานน้อยกว่า
  • **การถลุงอลูมิเนียม** - ~45-55 GJ ต่อตัน; นี่คือเหตุผลที่การรีไซเคิลช่วยประหยัดพลังงานได้ 95%
  • **ศูนย์ข้อมูล** - ~200 TWh/ปี ทั่วโลก (2020); PUE (ประสิทธิภาพการใช้พลังงาน) ใช้วัดประสิทธิภาพ
  • **การผลิตซีเมนต์** - ~3-4 GJ ต่อตัน; คิดเป็น 8% ของการปล่อย CO₂ ทั่วโลก

ระบบพลังงานหมุนเวียน

พลังงานแสงอาทิตย์, ลม และน้ำแปลงพลังงานรอบตัวเป็นไฟฟ้า ปัจจัยกำลังการผลิตและความไม่สม่ำเสมอเป็นตัวกำหนดการนำไปใช้งาน

  • **แผงโซลาร์เซลล์** - ประสิทธิภาพ ~20%; 1 ตร.ม. ได้รับแสงแดดสูงสุด ~1 kW → 200W × 5 ชั่วโมงแดด/วัน = 1 kWh/วัน
  • **ปัจจัยกำลังการผลิตของกังหันลม** - 25-45%; กังหัน 2 MW × 35% CF = 6,100 MWh/ปี
  • **ไฟฟ้าพลังน้ำ** - ประสิทธิภาพ 85-90%; น้ำ 1 ลบ.ม./วินาที ตกจากที่สูง 100 ม. ≈ 1 MW
  • **ประสิทธิภาพการเดินทางไปกลับของแบตเตอรี่** - 85-95% สูญเสียเป็นความร้อนระหว่างการชาร์จ/คายประจุ

การใช้งานทางวิทยาศาสตร์และฟิสิกส์

ตั้งแต่เครื่องเร่งอนุภาคไปจนถึงการหลอมรวมด้วยเลเซอร์ การวิจัยทางฟิสิกส์ดำเนินการในระดับพลังงานสุดขั้ว

  • **เครื่องชนอนุภาคแฮดรอนขนาดใหญ่** - พลังงาน 362 MJ ถูกเก็บไว้ในลำแสง; การชนกันของโปรตอนที่ 13 TeV
  • **การหลอมรวมด้วยเลเซอร์** - NIF ส่งพลังงาน ~2 MJ ในนาโนวินาที; บรรลุจุดคุ้มทุนในปี 2022 (~3 MJ ออก)
  • **ไอโซโทปทางการแพทย์** - ไซโคลตรอนเร่งโปรตอนเป็น 10-20 MeV สำหรับการถ่ายภาพ PET
  • **รังสีคอสมิก** - อนุภาคพลังงานสูงสุดที่ตรวจพบ: ~3×10²⁰ eV (~50 J ในหนึ่งโปรตอน!)

แคตตาล็อกหน่วย

เมตริก (SI)

หน่วยสัญลักษณ์จูลหมายเหตุ
จูลJ1หน่วยพลังงานพื้นฐานของ SI
กิโลจูลkJ1,0001,000 J; สะดวกสำหรับโภชนาการ
เมกะจูลMJ1,000,0001,000,000 J; ระดับเครื่องใช้ไฟฟ้า/อุตสาหกรรม
จิกะจูลGJ1.000e+91,000 MJ; อุตสาหกรรม/วิศวกรรมขนาดใหญ่
ไมโครจูลµJ0.000001ไมโครจูล; เซ็นเซอร์และพัลส์เลเซอร์
มิลลิจูลmJ0.001มิลลิจูล; พัลส์ขนาดเล็ก
นาโนจูลnJ0.000000001นาโนจูล; เหตุการณ์พลังงานระดับจุลภาค
เทระจูลTJ1.000e+121,000 GJ; การปล่อยพลังงานขนาดใหญ่มาก

อิมพีเรียล / สหรัฐอเมริกา

หน่วยสัญลักษณ์จูลหมายเหตุ
หน่วยความร้อนของอังกฤษBTU1,055.06หน่วยความร้อนบริติช; HVAC และการทำความร้อน
บีทียู (ไอที)BTU(IT)1,055.06นิยาม IT BTU (≈ เหมือนกับ BTU)
บีทียู (เทอร์โมเคมี)BTU(th)1,054.35นิยาม BTU ทางเคมีความร้อน
ฟุต-ปอนด์-แรงft·lbf1.35582ฟุต‑ปอนด์แรง; งานทางกล
นิ้ว-ปอนด์-แรงin·lbf0.112985นิ้ว‑ปอนด์แรง; แรงบิดและงาน
ล้านบีทียูMBTU1.055e+9ล้าน BTU; ตลาดพลังงาน
ควอดquad1.055e+1810¹⁵ BTU; ระดับพลังงานของประเทศ
เทอร์มthm105,506,000การเรียกเก็บค่าก๊าซธรรมชาติ; 100,000 BTU

แคลอรี่

หน่วยสัญลักษณ์จูลหมายเหตุ
แคลอรี่cal4.184แคลอรี่เล็ก; 4.184 J
แคลอรี่ (อาหาร)Cal4,184‘แคลอรี่’ บนฉลากอาหาร (kcal)
กิโลแคลอรี่kcal4,184กิโลแคลอรี่; แคลอรี่อาหาร
แคลอรี่ (15°C)cal₁₅4.1855แคลอรี่ที่ 15°C
แคลอรี่ (20°C)cal₂₀4.182แคลอรี่ที่ 20°C
แคลอรี่ (ไอที)cal(IT)4.1868แคลอรี่ IT (≈4.1868 J)
แคลอรี่ (เทอร์โมเคมี)cal(th)4.184แคลอรี่ทางเคมีความร้อน (4.184 J)

ไฟฟ้า

หน่วยสัญลักษณ์จูลหมายเหตุ
กิโลวัตต์-ชั่วโมงkWh3,600,000กิโลวัตต์‑ชั่วโมง; ค่าสาธารณูปโภคและรถ EV
วัตต์-ชั่วโมงWh3,600วัตต์‑ชั่วโมง; พลังงานเครื่องใช้ไฟฟ้า
อิเล็กตรอนโวลต์eV1.602e-19อิเล็กตรอนโวลต์; พลังงานอนุภาค/โฟตอน
จิกะอิเล็กตรอนโวลต์GeV1.602e-10กิกะอิเล็กตรอนโวลต์; ฟิสิกส์พลังงานสูง
จิกะวัตต์-ชั่วโมงGWh3.600e+12กิกะวัตต์‑ชั่วโมง; กริดและโรงไฟฟ้า
กิโลอิเล็กตรอนโวลต์keV1.602e-16กิโลอิเล็กตรอนโวลต์; รังสีเอกซ์
เมกะอิเล็กตรอนโวลต์MeV1.602e-13เมกะอิเล็กตรอนโวลต์; ฟิสิกส์นิวเคลียร์
เมกะวัตต์-ชั่วโมงMWh3.600e+9เมกะวัตต์‑ชั่วโมง; สถานประกอบการขนาดใหญ่

อะตอม / นิวเคลียร์

หน่วยสัญลักษณ์จูลหมายเหตุ
หน่วยมวลอะตอมu1.492e-10พลังงานเทียบเท่า 1 u (ผ่าน E=mc²)
พลังงานฮาร์ทรีEₕ4.360e-18พลังงานฮาร์ทรี (เคมีควอนตัม)
กิโลตันของทีเอ็นทีktTNT4.184e+12กิโลตันของ TNT; พลังงานระเบิดขนาดใหญ่
เมกะตันของทีเอ็นทีMtTNT4.184e+15เมกะตันของ TNT; พลังงานระเบิดขนาดใหญ่มาก
ค่าคงที่ริดเบิร์กRy2.180e-18พลังงานไรด์เบิร์ก; สเปกโทรสโกปี
ตันของทีเอ็นทีtTNT4.184e+9ตันของ TNT; หน่วยเทียบเท่าวัตถุระเบิด

วิทยาศาสตร์

หน่วยสัญลักษณ์จูลหมายเหตุ
บาร์เรลเทียบเท่าน้ำมันดิบBOE6.120e+9บาร์เรลเทียบเท่าน้ำมันดิบ ~6.12 GJ (โดยประมาณ)
ลูกบาศก์ฟุตของก๊าซธรรมชาติcf NG1,055,060ลูกบาศก์ฟุตของก๊าซธรรมชาติ ~1.055 MJ (โดยประมาณ)
ไดน์-เซนติเมตรdyn·cm0.0000001ไดน์‑ซม.; 1 dyn·cm = 10⁻⁷ J
เอิร์กerg0.0000001พลังงาน CGS; 1 erg = 10⁻⁷ J
แรงม้า-ชั่วโมงhp·h2,684,520แรงม้า‑ชั่วโมง; เครื่องกล/เครื่องยนต์
แรงม้า-ชั่วโมง (เมตริก)hp·h(M)2,647,800แรงม้า‑ชั่วโมงเมตริก
ความร้อนแฝงของไอน้ำLH2,257,000ความร้อนแฝงของการกลายเป็นไอของน้ำ ≈ 2.257 MJ/kg
พลังงานของพลังค์Eₚ1.956e+9พลังงานพลังค์ (Eₚ) ≈ 1.96×10⁹ J (ระดับทฤษฎี)
ตันเทียบเท่าถ่านหินTCE2.931e+10ตันเทียบเท่าถ่านหิน ~29.31 GJ (โดยประมาณ)
ตันเทียบเท่าน้ำมันดิบTOE4.187e+10ตันเทียบเท่าน้ำมันดิบ ~41.868 GJ (โดยประมาณ)

คำถามที่พบบ่อย

ความแตกต่างระหว่าง kW และ kWh คืออะไร?

kW คือกำลัง (อัตรา) kWh คือพลังงาน (kW × ชั่วโมง) บิลใช้ kWh

แคลอรี่ (Calories) เหมือนกับ kcal หรือไม่?

ใช่ 'แคลอรี่' อาหารเท่ากับ 1 กิโลแคลอรี่ (kcal) = 4.184 kJ

ฉันจะประมาณค่าใช้จ่ายของเครื่องใช้ไฟฟ้าได้อย่างไร?

พลังงาน (kWh) × อัตราค่าไฟฟ้า (ต่อ kWh) ตัวอย่าง: 2 kWh × $0.20 = $0.40

ทำไมถึงมีนิยามของแคลอรี่มากมาย?

การวัดในอดีตที่อุณหภูมิต่างกันทำให้เกิดรูปแบบต่างๆ (IT, เคมีความร้อน) สำหรับโภชนาการ ให้ใช้ kcal

ฉันควรใช้ eV แทน J เมื่อใด?

eV เป็นธรรมชาติสำหรับระดับอะตอม/อนุภาค แปลงเป็น J สำหรับบริบทระดับมหภาค

ปัจจัยกำลังการผลิตคืออะไร?

ผลผลิตพลังงานจริงในช่วงเวลาหนึ่งหารด้วยผลผลิตหากโรงไฟฟ้าทำงานเต็มกำลัง 100% ตลอดเวลา

ไดเรกทอรีเครื่องมือฉบับสมบูรณ์

เครื่องมือทั้งหมด 71 รายการที่มีอยู่ใน UNITS

กรองตาม:
หมวดหมู่: