In dit artikel wordt uitgelegd wat een joule (of joule) is in de natuurkunde. Je vindt verschillende voorbeelden om te weten hoeveel een joule waard is, de gelijkwaardigheid met andere eenheden, de veelvouden en subveelvouden van de joule en uiteindelijk de oorsprong van deze eenheid.
Wat is een joule (of joule) in de natuurkunde?
In de natuurkunde is de joule (of joule ) een eenheid die wordt gebruikt om waarden van energie, arbeid en warmte uit te drukken. Bovendien is de joule de eenheid van energie, arbeid en warmte in het Internationale Systeem van Eenheden (SI).
Eén joule is gelijk aan één newton maal één meter. Hoewel joule ook kan worden gedefinieerd volgens de fundamentele eenheden van het Internationale Systeem, is één joule in dit geval gelijk aan één kilogram vermenigvuldigd met één vierkante meter gedeeld door één secondekwadraat.
Het symbool voor joule (of joule) is de hoofdletter J. Uiteraard is deze eenheid vernoemd naar James Prescott Joule, een zeer belangrijke natuurkundige uit de 19e eeuw. Hieronder wordt de oorsprong van de joule als meeteenheid nader toegelicht.
Omdat het de eenheid is van het Internationale Systeem, is de joule een veelgebruikte eenheid, vooral in energie en werk. Of het nu gaat om elektrische, mechanische, hydraulische, kinetische energie, potentiële (of arbeids)energie, enz.
Voorbeelden van de orde van grootte van de joule
Nu je de definitie van joule of joule in de natuurkunde kent, staan hieronder verschillende voorbeelden van metingen die met dit apparaat zijn uitgevoerd, zodat je daadwerkelijk kunt zien wat een joule vertegenwoordigt.
- Een joule is de hoeveelheid energie die nodig is om een voorwerp van 100 gram op aarde één meter op te tillen.
- Voor een individuele sprint is ongeveer 3.000 J kinetische energie nodig.
- Over het algemeen bedraagt het maandelijkse elektriciteitsverbruik van een gezin gemiddeld ongeveer 1 GJ, oftewel 1.000.000.000 J.
- De hoeveelheid chemische energie die nodig is om 150 liter olie te verbruiken is ongeveer 6 GJ, oftewel 6.000.000.000 J.
- De energie die een mug nodig heeft om te vliegen is 10 tot 9 J, oftewel 0,000000009 J.
Daarom is de joule een kleine meeteenheid in het dagelijks leven, en daarom zul je energieën meestal uitgedrukt zien in veelvouden van de joule.
Joule-equivalentietabel
In de volgende tabel ziet u de gelijkwaardigheid tussen de joule en andere eenheden die worden gebruikt om dezelfde grootheden uit te drukken:
| Eenheid | Afkorting | Equivalentie in joules (of joules) |
|---|---|---|
| wattuur | Wat | 3600J |
| Calorie | limoen | 4.1868J |
| Frigorie | fg | 4186.8J |
| Thermisch | e | 4186800J |
| grote calorie | Limoen | 4186.8J |
| Electron-volt | eV | 1.602176634 · 10 -19 J |
| Britse Warmte-eenheid | BTU’s | 1055.05585J |
| Erg | erg | 1 · 10 -7 D |
| Ton olie-equivalent | Stage | 41868000000J |
| Ton steenkoolequivalent | Technologie | 29300000000J |
| voet per pond | ft-lb | 1,35581795J |
Met deze waarden van de gelijkwaardigheid tussen de verschillende eenheden van energie, arbeid en warmte kun je daartussen een conversie maken.
Als u bijvoorbeeld 70 wattuur naar joule wilt omrekenen, vermenigvuldigt u eenvoudigweg de energiewaarde met de conversiefactor:
Veelvouden en subveelvouden van juli
De joule is een veelgebruikte eenheid in de natuurkunde en techniek, dus het is ook gebruikelijk om energie-, werk- of warmtewaarden uitgedrukt te zien in veelvouden en subveelvouden. Hieronder heb je een tabel met de wiskundige betekenis van alle voorvoegsels die je bij juli vindt.
De veelvouden van juli zijn als volgt:
| naam | Symbool | Meerdere |
|---|---|---|
| decajoule | dag | 10 1 D |
| hectojoule | hJ | 10 2 D |
| kilojoule | K J | 10 3 D |
| megajoule | MJ | 10 6 D |
| gigajoule | GJ | 10 9 D |
| terajoule | T.J. | 10 12 D |
| petajoule | P J. | 10 15 D |
| exajoule | E.J. | 10 18 D |
| zettajulio | ZJ | 10 21 D |
| jottajulio | YJ | 10 24 D |
En de subveelvouden van de joule zijn als volgt:
| naam | Symbool | Subveelvoud |
|---|---|---|
| decijoule | DJ | 10 -1 D |
| centijoule | cj | 10-2D |
| millijoule | mJ | 10 -3 D |
| microjoule | µJ | 10 -6 dagen |
| nanojoule | New Jersey | 10 -9 D |
| picojoule | pj | 10 -12 dagen |
| femtojoule | fJ | 10 -15 dagen |
| attojulio | een J | 10 -18 dagen |
| zeptojoule | zJ | 10 -21 dagen |
| yoctojoule | jJ | 10 -24 dagen |
Juli verhaal
In dit laatste deel zullen we de oorsprong van de joule (of joule) zien als maateenheid voor energie, arbeid en warmte.
Zelfs voordat de joule als meeteenheid werd beschouwd, was de eerste energie-eenheid de erg (erg), aangenomen in 1882.
In hetzelfde jaar stelde ingenieur Wilhelm Siemens echter de joule als warmte-eenheid voor aan de British Association for the Advancement of Science. De joule zou gelijk zijn aan 10 7 erg.
Maar het was pas op 31 augustus 1889, tijdens het Tweede Internationale Elektriciteitscongres dat in Parijs werd gehouden, dat de joule als warmte-eenheid werd aangenomen ter ere van al het werk dat James Prescott Joule (1818-1889) had verricht bij de ontwikkeling van elektriciteit. van de hittetheorie. Op dat moment leefde de natuurkundige nog en was 63 jaar oud, maar hij stierf een paar maanden later (11 oktober 1889). Tijdens ditzelfde congres werd ook de watt aanvaard als een officiële machtseenheid.
In 1946 definieerde het Internationale Comité voor Gewichten en Maatregelen de joule als een werkeenheid. Nauwkeuriger gezegd, de joule was gelijk aan de arbeid die werd verricht door een kracht van 1 N over een afstand van 1 m.
Later, tijdens de 9e Algemene Conferentie over Maten en Gewichten, die plaatsvond in 1948, werd de joule ook aangewezen als een eenheid van energie en warmte. Opgemerkt moet worden dat er nogal wat controverse was toen de joule werd vastgesteld als de aanbevolen eenheid voor warmte vóór de calorie, die in die tijd veel werd gebruikt.
Ten slotte werd op de 11e Algemene Conferentie over Gewichten en Maatregelen, gehouden in 1960, het Internationale Systeem van Eenheden opgericht en daarmee werd de joule (of joule) aangewezen als de eenheid van werk, energie en warmte van dat systeem.