Как называется единица энергии в СИ?

Энергия – это скалярная величина, применяемая для оценки теплоты, движения, взаимодействия физических тел и заряженных частиц, эффектов химических реакций и других явлений. В зависимости от того, в какой сфере используется данный показатель, его численное значение выражается в различных единицах. Например, в ядерной физике в качестве меры энергии применяется электронвольт, оплачивая коммунальные услуги, мы измеряем ее в киловатт-часах, если речь идет о пищевых продуктах – их ценность приводится в калориях. А как называется единица энергии в СИ?

Содержание статьи

Что такое энергия?

В широком смысле энергия рассматривается как обобщенная численная мера движения всех типов материи и их взаимодействия между собой, связывающая все природные явления воедино. Различают следующие основные виды данной физической величины: механическая, тепловая, электрическая, химическая, электромагнитная, атомная.

как называется единица энергии в си

Со школы нам известен закон, что энергия ниоткуда внезапно не возникает и никуда не исчезает, а только переходит из одной формы в другую. И в жизни мы повсеместно сталкиваемся с этим. Например, ТЭН, установленный в стиральной машине, преобразует электрическую энергию в тепловую, двигатель автомобиля – теплоту сгорания топливной смеси в механическую работу. Чтобы математически описывать процессы превращения энергии и оценивать их эффективность, необходимо выражать данную физическую величину в одних и тех же единицах, вне зависимости от того, какую природу – электрическую, механическую, гидравлическую или любую другую – имеет рассматриваемый объект. Для этих целей в международной системе СИ используется джоуль (Дж). В джоулях также измеряют работу – энергию, которая необходима для осуществления какого-либо процесса.

В быту и технике зачастую для оценки эффективности явлений или функционирования устройств важно не только значение энергии, а скорость, с которой эта энергия поглощается или выделяется, называемая мощностью. Эта физическая величина имеет размерность ватт (Вт), численно 1 Вт=1 Дж/с.

к содержанию ↑

Что такое джоуль?

В механике 1 Дж определяет работу, совершаемую силой в 1 Н при передвижении ею материальной точки в направлении действия на расстояние, равное 1 м. Применительно к системам электрической природы количество теплоты величиной 1 Дж выделяется в проводнике, обладающем сопротивлением 1 Ом, за 1 с при протекании в нем тока силой 1 А.

Система СИ включает ограниченное число основных независимых единиц: метр, кандела, секунда, килограмм, кельвин, ампер и моль. Другие размерности, в том числе и джоуль, относятся к производным, которые можно выразить с помощью физических законов через основные. Так, вспомнив знаменитую формулу Эйнштейна для расчета энергии объекта E=mс2, где m – масса, с – скорость света в вакууме, получим, что 1 Дж=1 кг∙м2∙с-2.

Кроме выражения джоуля через основные единицы СИ, полезно знать соотношения между наиболее часто употребляемыми размерностями энергии.

  • В электроэнергетике часто используется единица киловатт-час (кВт∙ч), численно равная мощности, потребляемой приемником за 3600 с. Учитывая физический смысл величины ватт, получаем: 1 кВт∙ч=3,6∙106 Дж.
  • В калориях не только оценивают свой рацион питания желающие похудеть, но и измеряют количество теплоты в технике. 1 международная калория (кал) определяет энергию, необходимую для нагрева на 1 ⁰С воды массой 1 г в условиях стандартного давления, численно 1 кал = 4,1868 Дж.
  • При определении энергии взрывов применяется специализированная мера – тротиловый эквивалент. Для его расчета принимается, что 1 г одноименного вещества выделяет при взрывном разложении 4184 Дж.
  • 1 электронвольт (эВ) эквивалентен энергии, которую необходимо затратить для переноса элементарного заряда между точками электрического поля, разность потенциалов между которыми равна 1 В. Перевести эту величину в единицы СИ можно с использованием следующего соотношения: 1 эВ ≈ 1,6·10−19 Дж.
  • Еще одна размерность энергии, используемая в системе СГС (сантиметр-грамм-секунда), – эрг, равная 10−7 Дж.

В заключение приведем несколько интересных фактов о количестве энергии в джоулях, отдаваемой, потребляемой или запасаемой некоторыми объектами.

Объект Энергия в джоулях
Пуля, вылетающая из ствола автомата Калашникова 2,3·103
Автомобильный аккумулятор емкостью 55 А∙ч 2,38·106
Атомная бомба «Толстяк», сброшенная на г. Нагасаки 8,79·1013
Лампа накаливания мощностью 100 Вт, работающая в течение 1 ч 3,6·105
Электрон в электронно-лучевой трубке телевизора 3,2·10-15
Средняя конфорка газовой плиты мощностью 2 кВт, работающая в течение 1 ч 7,2·106