能量 — 從卡路里到千瓦時

理解日常生活中的能量：食物卡路里、電器千瓦時、供暖中的 BTU，以及物理學中的電子伏特。透過清晰的範例自信地進行轉換。

為何能量單位從食物卡路里涵蓋到核爆炸

本工具可在 53 種以上的能量單位之間進行轉換——焦耳、卡路里、BTU、千瓦時、電子伏特等等。無論您是在計算食物能量、水電費帳單、暖通空調需求、燃料消耗還是粒子物理，本轉換器都能處理從分子鍵（電子伏特）到超新星能量（10⁴⁴ J）的所有計算，包括能量、功率和時間在實際應用中的關鍵關係。

能量基礎

焦耳 (J)

能量的國際單位制單位。1 J = 1 牛頓的力作用下移動 1 公尺所做的功 (1 N·m)。

什麼是能量？

做功或產生熱量的能力。通常以機械功、熱量或電能來測量。

功率透過時間與能量相關：功率 = 能量/時間 (W = J/s)。

國際單位制基礎：焦耳 (J)
電能：Wh 和 kWh
營養學：卡路里 = 千卡 (kcal)

日常情境

電費帳單以 kWh 計費；電器上標示功率 (W)，您將其乘以時間即可得到 kWh。

食品標籤使用大卡 (kcal)。供暖/製冷通常使用 BTU。

手機充電：約 10 Wh
淋浴（10 分鐘，7 kW 熱水器）：約 1.17 kWh
一餐：約 600–800 kcal

科學與微觀能量

粒子物理學使用 eV 表示光子和粒子的能量。

在原子尺度上，哈特里和里德伯能量出現在量子力學中。

1 eV = 1.602×10⁻¹⁹ J
可見光光子：約 2–3 eV
普朗克能量極大（理論值）

快速摘要

透過焦耳 (J) 轉換以求清晰準確
kWh 便於計算家庭用電；kcal 用於營養學
BTU 常見於暖通空調；eV 用於物理學

記憶輔助

快速心算

kWh ↔ MJ

1 kWh = 3.6 MJ 整。乘以 3.6 或除以 3.6。

kcal ↔ kJ

1 kcal ≈ 4.2 kJ。快速估算時可四捨五入為 4。

BTU ↔ kJ

1 BTU ≈ 1.055 kJ。估算時約等於 1 BTU ≈ 1 kJ。

Wh ↔ J

1 Wh = 3,600 J。思考：1 瓦特持續 1 小時 = 3,600 秒。

食物卡路里

1 Cal（食物）= 1 kcal = 4.184 kJ。大寫 'C' 表示千卡！

kW × 小時 → kWh

功率 × 時間 = 能量。2 kW 加熱器 × 3 小時 = 消耗 6 kWh。

視覺化能量參考

Scenario	Energy	Visual Reference
LED 燈泡（10 W，10 小時）	100 Wh (0.1 kWh)	按一般費率計算約花費 $0.01
智慧型手機完全充電	10-15 Wh	1 kWh 的電量約可充電 60-90 次
一片麵包	80 kcal (335 kJ)	可供一個 100W 燈泡亮約 1 小時
熱水淋浴（10 分鐘）	1-2 kWh	與冰箱一天的耗電量相同
一頓正餐	600 kcal (2.5 MJ)	足以將一輛汽車抬高 1 公尺
電動車電池（60 kWh）	216 MJ	相當於 30,000 食物大卡或 20 天的食量
一公升汽油	34 MJ (9.4 kWh)	但引擎有 70% 的能量以熱量形式浪費掉了！
一道閃電	1-5 GJ	聽起來很龐大，但僅夠一戶家庭使用數小時

常見陷阱

混淆 kW 和 kWh
Fix: kW 是功率（速率），kWh 是能量（總量）。一台 2 kW 的加熱器運行 3 小時，消耗 6 kWh。
Calorie vs calorie
Fix: 食品標籤使用 'Calorie'（大寫 C）= 千卡 = 1,000 卡路里（小寫 c）。1 Cal = 1 kcal = 4.184 kJ。
忽略效率
Fix: 每公升汽油有 9.4 kWh，但引擎效率僅 25-30%。真正有用的能量約為 2.5 kWh/公升！
電池 mAh 未標示電壓
Fix: 沒有電壓，10,000 mAh 毫無意義！在 3.7V 時：10,000 mAh × 3.7V ÷ 1000 = 37 Wh。
混淆電費帳單上的能量與功率
Fix: 電費帳單按 kWh（能量）收費，而非 kW（功率）。您的費率是 $/kWh，不是 $/kW。
在能量計算中忘記時間
Fix: 功率 × 時間 = 能量。一台 1,500W 的加熱器運行 2 小時 = 3 kWh，而不是 1.5 kWh！

各單位適用領域

家庭與電器

電能以 kWh 計費；可透過功率 × 時間估算消耗量。

LED 燈泡 10 W × 5 小時 ≈ 0.05 kWh
烤箱 2 kW × 1 小時 = 2 kWh
每月帳單是所有設備的總和

食品與營養

標籤上的卡路里是千卡 (kcal)，常與 kJ 並列標示。

1 kcal = 4.184 kJ
每日攝取量約 2,000–2,500 kcal
kcal 和 Cal（食物）是相同的

供暖與燃料

BTU、撒姆 (therms) 和燃料當量 (BOE/TOE) 出現在暖通空調和能源市場中。

1 撒姆 = 100,000 BTU
天然氣和石油使用標準化當量
kWh ↔ BTU 的轉換很常見

轉換如何運作

基準單位法

先轉換為焦耳 (J)，再從 J 轉換為目標單位。速算因數：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

常見轉換

從	到	因數	範例
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

快速範例

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

快速參考

電器成本速算

能量 (kWh) × 每 kWh 價格

範例：2 kWh × $0.20 = $0.40
1,000 W × 3 小時 = 3 kWh

電池備忘錄

mAh × V ÷ 1000 ≈ Wh

10,000 mAh × 3.7 V ≈ 37 Wh
Wh ÷ 設備 W ≈ 運行時間（小時）

CO₂ 速算

估算用電產生的排放

CO₂ = kWh × 電網強度
範例：5 kWh × 400 gCO₂/kWh = 2,000 克 (2 公斤)
低碳電網 (100 g/kWh) 可減少 75%

功率 vs 能量的錯誤

常見混淆

kW 是功率（速率）；kWh 是能量（總量）
一台 2 kW 加熱器使用 3 小時消耗 6 kWh
帳單使用 kWh；電器銘牌顯示 W/kW

可再生能源入門

太陽能與風能基礎

可再生能源產生功率 (kW)，隨時間累積成能量 (kWh)。

輸出隨天氣變化；長期平均值很重要。

容量因子：一段時間內最大輸出的百分比
屋頂太陽能：約 900–1,400 kWh/kW·年（視地點而定）
風力發電場：容量因子通常為 25–45%

儲存與轉移

電池儲存多餘電力，並將能量轉移到需要的時候。

kWh 容量 vs kW 功率很重要
往返效率 < 100%（有損失）
分時電價鼓勵轉移用電時間

能量密度備忘錄

來源	按質量	按體積	備註
汽油	約 46 MJ/kg (約 12.8 kWh/kg)	約 34 MJ/L (約 9.4 kWh/L)	約略值；視混合物而定
柴油	約 45 MJ/kg	約 36 MJ/L	體積能量密度略高於汽油
航空燃料	約 43 MJ/kg	約 34 MJ/L	煤油範圍
乙醇	約 30 MJ/kg	約 24 MJ/L	低於汽油
氫氣（700 bar）	約 120 MJ/kg	約 5–6 MJ/L	按質量高，按體積低
天然氣（標準狀況）	約 55 MJ/kg	約 0.036 MJ/L	壓縮/液化天然氣的體積能量密度高得多
鋰離子電池	約 0.6–0.9 MJ/kg (160–250 Wh/kg)	約 1.4–2.5 MJ/L	視化學成分而定
鉛酸電池	約 0.11–0.18 MJ/kg	約 0.3–0.5 MJ/L	密度低，價格便宜
木材（乾燥）	約 16 MJ/kg	不一	視樹種和濕度而定

跨尺度能量比較

應用	焦耳 (J)	kWh	kcal	BTU
單個光子（可見光）	~3×10⁻¹⁹	~10⁻²²	~7×10⁻²⁰	~3×10⁻²²
一個電子伏特	1.6×10⁻¹⁹	4.5×10⁻²³	3.8×10⁻²⁰	1.5×10⁻²²
螞蟻舉起一粒米	~10⁻⁶	~10⁻⁹	~2×10⁻⁷	~10⁻⁹
AA 電池	9,360	0.0026	2.2	8.9
智慧型手機充電	50,000	0.014	12	47
一片麵包	335,000	0.093	80	318
一頓正餐	2,500,000	0.69	600	2,370
熱水淋浴（10 分鐘）	5.4 MJ	1.5	1,290	5,120
每日食物攝取	10 MJ	2.8	2,400	9,480
一公升汽油	34 MJ	9.4	8,120	32,200
Tesla 電池 (60 kWh)	216 MJ	60	51,600	205,000
一道閃電	1-5 GJ	300-1,400	24萬-120萬	95萬-470萬
一噸 TNT	4.184 GJ	1,162	1,000,000	397萬
廣島原子彈	63 TJ	1,750萬	150億	600億

日常基準

事物	典型能量	備註
手機完全充電	~10–15 Wh	~36–54 kJ
筆記型電腦電池	~50–100 Wh	~0.18–0.36 MJ
1 片麵包	~70–100 kcal	~290–420 kJ
熱水淋浴（10 分鐘）	~1–2 kWh	功率 × 時間
空間加熱器（1 小時）	1–2 kWh	依功率設定
汽油（1 公升）	~34 MJ	低熱值（約）

驚人的能量事實

電動車電池 vs 家庭用電

一顆 60 kWh 的 Tesla 電池儲存的能量，相當於一個典型家庭 2-3 天的用電量——想像一下，您的車裡載著 3 天的電力！

神秘的撒姆

一個撒姆 (therm) 是 100,000 BTU (29.3 kWh)。天然氣帳單使用撒姆，因為說「50 撒姆」比說「500 萬 BTU」更容易！

卡路里大寫字母的秘密

食品標籤使用 'Calorie'（大寫 C），實際上是千卡！所以那塊 200 大卡的餅乾其實是 200,000 卡路里（小寫 c）。

汽油的骯髒秘密

1 公升汽油有 9.4 kWh 的能量，但引擎有 70% 以熱量形式浪費了！實際上只有約 2.5 kWh 用來移動您的車。電動車只浪費約 10-15%。

1 kWh 的基準

1 kWh 可以：讓一個 100W 的燈泡亮 10 小時、為 100 支智慧型手機充電、烤 140 片麵包，或讓您的冰箱運轉 24 小時！

再生制動的魔力

電動車在剎車時，透過將馬達變成發電機，回收 15-25% 的能量。這是從浪費的動能中獲得的免費能量！

E=mc² 令人難以置信

您的身體擁有的質能 (E=mc²) 足以供應地球上所有城市一週的電力！但將質量轉換為能量需要核反應。

火箭燃料 vs 食物

以磅為單位，火箭燃料的能量是巧克力的 10 倍。但您不能吃火箭燃料——化學能 ≠ 代謝能！

紀錄與極端值

紀錄	能量	備註
家庭每日用電量	~10–30 kWh	因氣候和電器而異
一道閃電	~1–10 GJ	變動性高
1 百萬噸 TNT	4.184 PJ	爆炸當量

能量的發現：從古代火焰到現代物理

古代能量：火、食物與肌力

數千年來，人類僅透過其效應來理解能量：火的溫暖、食物的力量，以及水和風的動力。能量是一個實際存在，卻沒有理論基礎的現實。

**掌握火**（約公元前 40 萬年）- 人類利用化學能獲取熱和光
**水車**（約公元前 300 年）- 希臘人和羅馬人將動能轉換為機械功
**風車**（約公元 600 年）- 波斯人捕捉風能來磨穀物
**營養理解**（古代）- 食物是人類活動的「燃料」，但機制未知

這些實際應用比任何科學理論早了數千年。能量是透過經驗而非方程式來認識的。

機械時代：蒸汽、功與效率 (1600-1850)

工業革命要求更深入地理解熱如何轉換為功。工程師們測量引擎效率，催生了熱力學的誕生。

**詹姆斯·瓦特的蒸汽機改良** (1769) - 量化了功的輸出，引入了馬力
**薩迪·卡諾的熱機理論** (1824) - 證明了將熱轉換為功的理論極限
**尤利烏斯·馮·邁爾** (1842) - 提出了熱功當量：熱和功是可互換的
**詹姆斯·焦耳的實驗** (1843-1850) - 精確測量：1 卡路里 = 4.184 焦耳的機械功

焦耳的實驗證明了能量守恆：機械功、熱和電是同一事物的不同形式。

能量的統一：守恆與形式 (1850-1900)

19 世紀將零散的觀察綜合為一個單一概念：能量是守恆的，它在不同形式間轉換，但從不被創造或毀滅。

**赫爾曼·馮·亥姆霍茲** (1847) - 正式確立了能量守恆定律
**魯道夫·克勞修斯** (1850 年代) - 引入了熵，顯示能量在質量上會衰減
**詹姆斯·克拉克·麥克斯韋** (1865) - 統一了電學和磁學，證明光攜帶能量
**路德維希·波茲曼** (1877) - 透過統計力學將能量與原子運動聯繫起來

到 1900 年，能量被理解為物理學的核心貨幣——在所有自然過程中轉換但守恆。

量子與原子時代：E=mc² 與次原子尺度 (1900-1945)

20 世紀揭示了極端尺度下的能量：愛因斯坦的質能等效性和原子尺度上的量子力學。

**馬克斯·普朗克** (1900) - 將輻射中的能量量子化：E = hν（普朗克常數）
**愛因斯坦的 E=mc²** (1905) - 質量和能量是等效的；微小的質量 = 巨大的能量
**尼爾斯·波耳** (1913) - 原子能階解釋了光譜線；eV 成為自然單位
**恩里科·費米** (1942) - 首次受控核連鎖反應釋放出 MeV 級別的能量
**曼哈頓計劃** (1945) - 三位一體試驗展示了約 2.2 萬噸 TNT 當量（~90 TJ）

核能驗證了 E=mc²：核分裂將 0.1% 的質量轉換為能量——比化學燃料密集數百萬倍。

現代能源景觀 (1950-至今)

戰後社會為公用事業、食品和物理學標準化了能量單位，同時應對化石燃料、可再生能源和效率問題。

**千瓦時標準化** - 全球電力公司採用 kWh 進行計費
**卡路里標示** (1960-90 年代) - 食品能量標準化；FDA 於 1990 年強制要求營養標示
**光伏革命** (1970-2020 年代) - 太陽能板效率從 <10% 攀升至 >20%
**鋰離子電池** (1991-至今) - 能量密度從約 100 Wh/kg 上升至 250+ Wh/kg
**智慧電網與儲能** (2010 年代) - 即時能源管理與電網級電池

氣候時代：能源系統的脫碳

21 世紀認識到能源的環境成本。焦點從僅僅產生能源轉向高效地產生清潔能源。

**碳強度** - 化石燃料每 kWh 排放 400-1000 克 CO₂；可再生能源生命週期排放 <50 克 CO₂/kWh
**儲能差距** - 電池儲存約 0.5 MJ/kg，而汽油為 46 MJ/kg；里程焦慮依然存在
**電網整合** - 間歇性可再生能源需要儲存和需求響應
**效率要求** - LED (100 lm/W) vs 白熾燈 (15 lm/W)；熱泵 (COP > 3) vs 電阻加熱

向淨零排放的過渡需要將一切電氣化，並清潔地產生電力——這是一次徹底的能源系統改革。

能源科學的關鍵里程碑

1807

托馬斯·楊格首次以現代科學意義創造了「能量」一詞

1824

薩迪·卡諾發表熱機理論，創立熱力學

1842

尤利烏斯·馮·邁爾提出熱功當量

1843-50

詹姆斯·焦耳確立了熱功當量，證明能量守恆

1847

赫爾曼·馮·亥姆霍茲正式確立能量守恆定律

1882

愛迪生的珍珠街發電站開始售電，產生了能源計費單位的需求

1889

千瓦時 (kWh) 被全球電力公司標準化用於電費計費

1896

卡路里被定義為將 1 克水加熱 1°C 所需的能量（後修正為 4.184 J）

1900

馬克斯·普朗克將能量量子化：E = hν，創立量子力學

1905

愛因斯坦發表 E=mc²，揭示質能等效

1932

電子伏特 (eV) 被引入用於原子和粒子物理的能量尺度

1942

恩里科·費米實現首次受控核連鎖反應

1945

三位一體試驗展示了核能；TNT 當量成為標準（廣島：約 15 千噸）

1954

第一座核電廠（蘇聯奧布寧斯克）透過核分裂發電

1990

美國 FDA 強制要求營養標示，能量以大卡 (kcal) 標示

1991

Sony 將鋰離子電池商業化；可充電儲能革命開始

2000年代

鋰離子電池能量密度達到實用水平 (100-250 Wh/kg)，促成電動車革命

2015

巴黎協定設定淨零排放目標；能源轉型加速

2022

NIF 實現核融合點火：從核融合反應中獲得能量增益

能量尺度：從量子細語到宇宙爆炸

能量跨越了一個難以想像的範圍：從單個光子到超新星。理解這些尺度有助於將日常能源使用情境化。

量子與分子 (10⁻¹⁹ 至 10⁻¹⁵ J)

Typical units: eV 至 meV

**每個分子的熱能**（室溫）- 約 0.04 eV（約 6×10⁻²¹ J）
**可見光光子** - 1.8-3.1 eV（紅光至紫光）
**化學鍵斷裂** - 1-10 eV（共價鍵）
**X 射線光子** - 1-100 keV

微觀與人體尺度 (1 mJ 至 1 MJ)

Typical units: mJ, J, kJ

**蚊子飛行** - 約 0.1 mJ
**AA 電池完全充電** - 約 10 kJ (2.7 Wh)
**糖果棒** - 約 1 MJ (240 kcal)
**人體靜止（1 小時）** - 約 300 kJ（75 kcal 代謝率）
**智慧型手機電池** - 約 50 kJ (14 Wh)
**手榴彈** - 約 400 kJ

家庭與車輛 (1 MJ 至 1 GJ)

Typical units: MJ, kWh

**熱水淋浴（10 分鐘）** - 4-7 MJ (1-2 kWh)
**每日食物攝取** - 約 10 MJ (2,400 kcal)
**一公升汽油** - 34 MJ (9.4 kWh)
**Tesla Model 3 電池** - 約 216 MJ (60 kWh)
**家庭每日用電** - 36-108 MJ (10-30 kWh)
**一加侖汽油** - 約 132 MJ (36.6 kWh)

工業與市政 (1 GJ 至 1 TJ)

Typical units: GJ, MWh

**一道閃電** - 1-10 GJ（差異很大）
**小型車禍（60 mph）** - 約 1 GJ（動能）
**一噸 TNT** - 4.184 GJ
**航空燃料（1 噸）** - 約 43 GJ
**一個城市街區的每日用電** - 約 100-500 GJ

大規模事件 (1 TJ 至 1 PJ)

Typical units: TJ, GWh

**千噸 TNT** - 4.184 TJ（廣島：約 63 TJ）
**小型發電廠每日產量** - 約 10 TJ（100 MW 發電廠）
**大型風力發電場年產量** - 約 1-5 PJ
**太空梭發射** - 約 18 TJ（燃料能量）

文明與地球物理 (1 PJ 至 1 EJ)

Typical units: PJ, TWh

**百萬噸核武器** - 4.184 PJ（沙皇炸彈：約 210 PJ）
**大地震（規模 7）** - 約 32 PJ
**颶風（總能量）** - 約 600 PJ/天（大部分為潛熱）
**胡佛水壩年產量** - 約 15 PJ (4 TWh)
**小型國家年能源使用** - 約 100-1,000 PJ

行星與恆星 (1 EJ 至 10⁴⁴ J)

Typical units: EJ, ZJ 及以上

**美國年能源消耗** - 約 100 EJ（約 28,000 TWh）
**全球年能源使用** - 約 600 EJ (2020)
**喀拉喀托火山爆發 (1883)** - 約 840 PJ
**希克蘇魯伯小行星撞擊** - 約 4×10²³ J（1 億百萬噸）
**太陽每日輸出** - 約 3.3×10³¹ J
**超新星（Ia 型）** - 約 10⁴⁴ J (foe)

Perspective

每一個動作——從一個光子撞擊您的眼睛到一顆恆星爆炸——都是能量的轉換。我們生活在一個狹窄的範圍內：百萬焦耳到十億焦耳。

行動中的能量：跨領域的真實世界應用

營養與代謝

食品標籤以大卡 (kcal) 列出能量。您的身體將其轉換為 ATP 進行細胞工作，效率約為 25%。

**基礎代謝率** - 約 1,500-2,000 kcal/天（6-8 MJ）以維持生命
**馬拉松賽跑** - 在 3-4 小時內燃燒約 2,600 kcal（約 11 MJ）
**巧克力棒** - 約 250 kcal 可供一台 60W 筆記型電腦運作約 4.5 小時（若 100% 效率）
**節食數學** - 1 磅脂肪 = 約 3,500 kcal 赤字；每日 500 kcal 赤字 = 每週 1 磅

家庭能源管理

電費帳單按 kWh 收費。了解電器消耗有助於降低成本和碳足跡。

**LED vs 白熾燈** - 10W LED = 60W 白熾燈光；每天省電 50W × 5 小時 = 0.25 kWh/天 = $9/月
**幽靈負載** - 待機中的設備浪費了約 5-10% 的家庭能源（約 1 kWh/天）
**熱泵** - 使用 1 kWh 電力移動 3-4 kWh 熱量 (COP > 3)；電阻加熱器為 1:1
**電動車充電** - 60 kWh 電池，每 kWh $0.15 = 充滿電 $9（相對於 $40 汽油等值）

交通與車輛

車輛將燃料能量轉換為動能，過程中損失巨大。電動車的效率是內燃機的 3 倍。

**汽油車** - 效率 30%；1 加侖 (132 MJ) → 40 MJ 有用功，92 MJ 熱量
**電動車** - 效率 85%；20 kWh (72 MJ) → 61 MJ 傳至車輪，11 MJ 損失
**再生制動** - 回收 10-25% 的動能回電池
**空氣動力學** - 速度加倍，所需阻力功率增加四倍 (P ∝ v³)

工業與製造

重工業佔全球能源使用約 30%。製程效率和廢熱回收至關重要。

**鋼鐵生產** - 每噸約 20 GJ (5,500 kWh)；電弧爐使用廢料且能耗較低
**煉鋁** - 每噸約 45-55 GJ；這就是為什麼回收能節省 95% 的能源
**資料中心** - 全球每年約 200 TWh (2020)；PUE（電力使用效率）衡量效率
**水泥生產** - 每噸約 3-4 GJ；佔全球 CO₂ 排放的 8%

可再生能源系統

太陽能、風能和水力將環境能量轉換為電力。容量因子和間歇性影響部署。

**太陽能板** - 效率約 20%；1 平方公尺接收約 1 kW 峰值陽光 → 200W × 5 日照小時/天 = 1 kWh/天
**風力渦輪機容量因子** - 25-45%；2 MW 渦輪機 × 35% CF = 6,100 MWh/年
**水力發電** - 效率 85-90%；1 m³/s 水流下降 100m ≈ 1 MW
**電池儲能往返效率** - 85-95%；充放電時以熱量形式損失

科學與物理應用

從粒子加速器到雷射核融合，物理學研究在能量極端下運作。

**大型強子對撞機** - 光束中儲存 362 MJ；質子碰撞能量達 13 TeV
**雷射核融合** - NIF 在奈秒內傳遞約 2 MJ；2022 年實現能量收支平衡（輸出約 3 MJ）
**醫用同位素** - 迴旋加速器將質子加速至 10-20 MeV 用於 PET 成像
**宇宙射線** - 偵測到的最高能量粒子：約 3×10²⁰ eV（一個質子內含約 50 J！）

單位目錄

公制 (SI)

單位	符號	焦耳	備註
焦耳	J	1	能量的 SI 基本單位。
千焦	kJ	1,000	1,000 J；便於營養計算。
兆焦	MJ	1,000,000	1,000,000 J；電器/工業尺度。
吉焦	GJ	1.000e+9	1,000 MJ；大型工業/工程。
微焦	µJ	0.000001	微焦耳；感測器和雷射脈衝。
毫焦	mJ	0.001	毫焦耳；小脈衝。
奈焦	nJ	0.000000001	奈焦耳；微能量事件。
太焦	TJ	1.000e+12	1,000 GJ；非常大的能量釋放。

英制 / 美制

單位	符號	焦耳	備註
英熱單位	BTU	1,055.06	英熱單位；暖通空調和供暖。
英熱單位 (IT)	BTU(IT)	1,055.06	IT BTU 定義（與 BTU 約相同）。
英熱單位 (熱化學)	BTU(th)	1,054.35	熱化學 BTU 定義。
英尺-磅力	ft·lbf	1.35582	呎磅力；機械功。
英寸-磅力	in·lbf	0.112985	吋磅力；扭矩和功。
百萬英熱單位	MBTU	1.055e+9	百萬 BTU；能源市場。
夸德	quad	1.055e+18	10¹⁵ BTU；國家級能源尺度。
撒姆	thm	105,506,000	天然氣計費；100,000 BTU。

卡路里

單位	符號	焦耳	備註
卡	cal	4.184	小卡路里；4.184 J。
卡路里 (食物)	Cal	4,184	食品標籤上的「大卡」(kcal)。
千卡	kcal	4,184	千卡；食物大卡。
卡 (15°C)	cal₁₅	4.1855	15°C 時的卡路里。
卡 (20°C)	cal₂₀	4.182	20°C 時的卡路里。
卡 (IT)	cal(IT)	4.1868	IT 卡路里 (約 4.1868 J)。
卡 (熱化學)	cal(th)	4.184	熱化學卡路里 (4.184 J)。

電能

單位	符號	焦耳	備註
千瓦時	kWh	3,600,000	千瓦時；水電帳單和電動車。
瓦時	Wh	3,600	瓦時；電器能量。
電子伏特	eV	1.602e-19	電子伏特；粒子/光子能量。
吉電子伏特	GeV	1.602e-10	吉電子伏特；高能物理。
吉瓦時	GWh	3.600e+12	吉瓦時；電網和發電廠。
千電子伏特	keV	1.602e-16	千電子伏特；X 射線。
兆電子伏特	MeV	1.602e-13	百萬電子伏特；核物理。
兆瓦時	MWh	3.600e+9	百萬瓦時；較大型設施。

原子 / 核能

單位	符號	焦耳	備註
原子質量單位	u	1.492e-10	1 u 的能量當量（透過 E=mc²）。
哈特里能量	Eₕ	4.360e-18	哈特里能量（量子化學）。
千噸 TNT	ktTNT	4.184e+12	千噸 TNT；大型爆炸能量。
兆噸 TNT	MtTNT	4.184e+15	百萬噸 TNT；超大型爆炸能量。
里德伯常數	Ry	2.180e-18	里德伯能量；光譜學。
噸 TNT	tTNT	4.184e+9	噸 TNT；爆炸當量。

科學

單位	符號	焦耳	備註
桶油當量	BOE	6.120e+9	桶油當量 ~6.12 GJ（約）。
立方英尺天然氣	cf NG	1,055,060	立方英呎天然氣 ~1.055 MJ（約）。
達因-公分	dyn·cm	0.0000001	達因公分；1 dyn·cm = 10⁻⁷ J。
爾格	erg	0.0000001	CGS 能量單位；1 erg = 10⁻⁷ J。
馬力-小時	hp·h	2,684,520	馬力時；機械/引擎。
馬力-小時 (公制)	hp·h(M)	2,647,800	公制馬力時。
蒸汽潛熱	LH	2,257,000	水的汽化潛熱 ≈ 2.257 MJ/kg。
普朗克能量	Eₚ	1.956e+9	普朗克能量 (Eₚ) ≈ 1.96×10⁹ J（理論尺度）。
噸煤當量	TCE	2.931e+10	噸煤當量 ~29.31 GJ（約）。
噸油當量	TOE	4.187e+10	噸油當量 ~41.868 GJ（約）。

常見問題

kW 和 kWh 有什麼區別？

kW 是功率（速率）。kWh 是能量（kW × 小時）。帳單使用 kWh。

大卡 (Calories) 和千卡 (kcal) 相同嗎？

是的。食品的「大卡」(Calorie) 等於 1 千卡 (kcal) = 4.184 kJ。

如何估算電器成本？

能量 (kWh) × 電價（每 kWh）。範例：2 kWh × $0.20 = $0.40。

為什麼卡路里有這麼多種定義？

歷史上在不同溫度下測量導致了變體（IT、熱化學）。對於營養學，請使用 kcal。

什麼時候應該使用 eV 而不是 J？

eV 自然適用於原子/粒子尺度。在宏觀情境中應轉換為 J。

什麼是容量因子？

一段時間內的實際能量輸出，除以該發電廠 100% 全功率運行時的輸出。

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