فهرست مطالب
تبدیل واحد انرژی با این ابزار، میان دوازده یکا انجام می‌شود: ژول، کیلوژول، مگاژول، کالری، کیلوکالری، واتساعت، کیلوواتساعت، الکترون‌ولت، بی‌تی‌یو، فوت-پوند، ارگ و ترم. عدد را بنویسید و یکای مبدأ و مقصد را انتخاب کنید؛ پیش‌فرض، کیلوکالری به کیلوژول است و یک کیلوکالری، ۴٫۱۸۴ کیلوژول نشان داده می‌شود. در هر دو کادر می‌شود عدد نوشت. جدول‌های بازشوی پایین صفحه، معادل انرژی شما را در همهٔ یکاها و جدول معادل‌های پرکاربرد را نشان می‌دهند. یکاهای بسیار کوچک، مثل الکترون‌ولت، با نماد علمی نمایش داده می‌شوند. کالری در این ابزار، کالری ترموشیمیایی، دقیقا ۴٫۱۸۴ ژول، است.
راهنمای استفاده از تبدیل انرژی
- مقدار و واحد مبدأ را وارد کنید.
- واحد مقصد را انتخاب کنید.
- معادل در همهٔ واحدها را ببینید.
تبدیل واحد انرژی؛ ژول و خانوادهٔ آن
انرژی، توانایی انجام کار است و یکای آن در دستگاه بین‌المللی، ژول است. یک ژول، کاری است که نیروی یک نیوتنی در جابه‌جایی یک متری انجام می‌دهد؛ تقریبا انرژی لازم برای بالا بردن یک سیب کوچک به اندازهٔ یک متر. ژول یکای کوچکی است و برای بیشتر کاربردها، مضرب‌های آن، کیلوژول و مگاژول، رایج‌ترند. اما در زمینه‌های مختلف، یکاهای دیگری هم برای انرژی جا افتاده‌اند: کالری در تغذیه، کیلوواتساعت در برق، BTU در گرمایش و سرمایش و الکترون‌ولت در فیزیک اتمی.
همهٔ این یکاها، یک کمیت را می‌سنجند و با ضرایب ثابت به هم تبدیل می‌شوند. انرژی غذایی که می‌خورید، انرژی برقی که لامپ مصرف میکند و انرژی گرمایی که بخاری می‌دهد، همه را می‌شود به ژول بیان کرد و مقایسه کرد. این ابزار همین کار را انجام می‌دهد.
کالری و کیلوکالری؛ برچسب غذا
کالری در اصل، انرژی لازم برای گرم کردن یک گرم آب به اندازهٔ یک درجهٔ سلسیوس است و حدود ۴٫۲ ژول. اما کالری‌ای که روی برچسب خوراکیها و در برنامه‌های رژیمی می‌بینید، در واقع کیلوکالری، یعنی هزار کالری علمی است. گاهی برای تفکیک، آن را با حرف بزرگ، کالری بزرگ، می‌نویسند. پس وقتی برچسبی می‌گوید یک بیسکویت ۲۵۰ کالری دارد، یعنی ۲۵۰ کیلوکالری یا حدود ۱۰۴۶ کیلوژول.
در اروپا و برخی کشورهای دیگر، برچسب‌ها انرژی را هم به کیلوکالری و هم به کیلوژول نشان می‌دهند. برای تبدیل، کیلوکالری را در ۴٫۱۸۴ ضرب کنید یا کیلوژول را بر آن تقسیم کنید. برای حساب نیاز روزانهٔ انرژی بدن، محاسبهٔ کالری را ببینید.
دو تعریف کالری
کالری دو تعریف کمی متفاوت دارد. کالری ترموشیمیایی، دقیقا ۴٫۱۸۴ ژول است و این ابزار همین را به کار می‌برد. کالری بین‌المللی، دقیقا ۴٫۱۸۶۸ ژول است. تفاوت این دو، حدود ۰٫۰۷ درصد است؛ برای تغذیه و کارهای روزمره بی‌اهمیت، اما در آزمایشگاه‌های دقیق، مهم. اگر به عددی برخوردید که با نتیجهٔ ابزار در رقم‌های آخر فرق داشت، احتمالا منبع از تعریف دیگر استفاده کرده است.
کیلوواتساعت؛ قبض برق
مصرف برق خانه‌ها، در قبض به کیلوواتساعت ثبت می‌شود. یک کیلوواتساعت، انرژیای است که دستگاهی با توان هزار وات، در یک ساعت مصرف میکند؛ یعنی ۳٫۶ میلیون ژول یا ۳٫۶ مگاژول. لامپ ۱۰ واتی، در ۱۰۰ ساعت یک کیلوواتساعت مصرف میکند؛ بخاری برقی ۲ کیلوواتی، در نیم ساعت. برای تخمین مصرف هر دستگاه، توان آن به کیلووات را در ساعت‌های روشن بودن ضرب کنید.
| دستگاه | توان تقریبی | مصرف در ۱۰ ساعت |
|---|---|---|
| لامپ کم‌مصرف | ۱۰ وات | ۰٫۱ کیلوواتساعت |
| تلویزیون | ۱۰۰ وات | ۱ کیلوواتساعت |
| رایانهٔ رومیزی | ۲۰۰ وات | ۲ کیلوواتساعت |
| بخاری برقی | ۲۰۰۰ وات | ۲۰ کیلوواتساعت |
توان دستگاه‌ها روی برچسبشان نوشته شده و عددهای جدول، فقط نمونه‌اند. یک کیلوواتساعت، حدود ۸۶۰ کیلوکالری است؛ پس انرژیای که بخاری ۲ کیلوواتی در یک ساعت مصرف میکند، تقریبا برابر انرژی غذایی یک روز کامل یک بزرگسال است.
انرژی یا توان؟ اشتباهی بسیار رایج
انرژی و توان، دو کمیت متفاوت‌اند و اشتباه گرفتنشان بسیار رایج است. توان، سرعت مصرف یا تولید انرژی است و یکایش وات، یعنی ژول بر ثانیه. انرژی، توان ضرب در زمان است. کیلووات یکای توان است و کیلوواتساعت یکای انرژی. بخاری ۲ کیلوواتی، توان ۲ کیلووات دارد؛ اگر ۳ ساعت روشن بماند، ۶ کیلوواتساعت انرژی مصرف کرده است. جملهٔ این بخاری ۲ کیلوواتساعت مصرف دارد، بدون گفتن مدت، معنای روشنی ندارد.
همین اشتباه دربارهٔ BTU هم رایج است. BTU یکای انرژی است، اما ظرفیت کولرها و بخاری‌های گازی، به BTU بر ساعت است که یکای توان است. وقتی میگویند کولر ۱۲ هزار BTU، منظور ۱۲ هزار BTU بر ساعت، یعنی حدود ۳٫۵ کیلووات ظرفیت سرمایش است. برای تبدیل یکاهای توان، تبدیل توان را ببینید.
BTU و ترم؛ گرمایش و سرمایش
بی‌تی‌یو، یا واحد گرمایی بریتانیایی، انرژی لازم برای گرم کردن یک پوند آب به اندازهٔ یک درجهٔ فارنهایت است و حدود ۱۰۵۵ ژول. این یکا در صنعت گرمایش و سرمایش، به‌ویژه در آمریکا و در مشخصات کولرهای گازی رایج است. ترم، صد هزار BTU، حدود ۲۹٫۳ کیلوواتساعت است و در برخی کشورها، مصرف گاز با آن قیمت‌گذاری می‌شود. در ایران، گاز به متر مکعب سنجیده می‌شود و انرژی هر متر مکعب، به ارزش حرارتی گاز بستگی دارد.
واتساعت؛ باتری‌ها
ظرفیت باتری‌ها اغلب به میلی‌آمپرساعت اعلام می‌شود، اما این عدد به تنهایی انرژی را نمی‌گوید؛ باید در ولتاژ ضرب شود. انرژی باتری، ولتاژ ضرب در آمپرساعت است و به واتساعت بیان می‌شود. پاوربانک ۱۰ هزار میلیآمپرساعتی با ولتاژ ۳٫۷ ولت، حدود ۳۷ واتساعت انرژی دارد. برای تبدیل آمپر و میلی‌آمپر، تبدیل جریان الکتریکی را ببینید. محدودیت‌های حمل باتری در هواپیما هم به واتساعت تعیین می‌شوند و بسیاری از شرکت‌ها، باتری‌های بالای ۱۰۰ واتساعت را محدود می‌کنند؛ قانون هر شرکت را پیش از سفر بپرسید.
الکترون‌ولت؛ انرژی در مقیاس اتم
الکترون‌ولت، انرژیای است که یک الکترون با عبور از اختلاف پتانسیل یک ولت به دست می‌آورد؛ حدود ۱٫۶ ضرب در ده به توان منفی ۱۹ ژول. این یکای بسیار کوچک، در فیزیک اتمی و هسته‌ای و ذرات به کار می‌رود. انرژی فوتون‌های نور مرئی، چند الکترون‌ولت است و انرژی ذرات در شتاب‌دهنده‌های بزرگ، میلیاردها و هزاران میلیارد الکترون‌ولت. ابزار الکترون‌ولت را با نماد علمی نشان می‌دهد.
انرژی غذا و ورزش
مقایسهٔ انرژی غذا با انرژی ورزش، با یکای یکسان آسان‌تر است. یک بزرگسال، بسته به سن و وزن و فعالیت، روزانه حدود دو هزار تا سه هزار کیلوکالری انرژی لازم دارد؛ حدود ۲٫۳ تا ۳٫۵ کیلوواتساعت. نیم ساعت دویدن، بسته به وزن و سرعت، چند صد کیلوکالری می‌سوزاند. بدن انسان، بخش بزرگی از انرژی غذا را به گرما تبدیل میکند؛ برای همین، اتاقی پر از آدم، گرم می‌شود.
انرژی در فیزیک مدرسه
در درس فیزیک، کار و انرژی به ژول بیان می‌شوند و همهٔ فرمول‌ها، یکاهای SI می‌خواهند. انرژی جنبشی، نصف جرم به کیلوگرم ضرب در مجذور سرعت به متر بر ثانیه است. انرژی پتانسیل گرانشی، جرم ضرب در شتاب گرانش ضرب در ارتفاع به متر. اگر داده‌ها به گرم یا کیلومتر بر ساعت‌اند، پیش از جای‌گذاری تبدیل کنید. برای تبدیل سرعت، تبدیل سرعت را ببینید. حاصل به ژول است و با این ابزار، به هر یکای دیگری قابل تبدیل.
انرژی سوخت‌ها
سوخت‌ها، انرژی شیمیایی ذخیرهشده دارند که با سوختن آزاد می‌شود. انرژی هر لیتر بنزین، چند ده مگاژول است؛ حدود نُه کیلوواتساعت، بسته به نوع سوخت. موتور خودرو فقط بخشی از این انرژی، معمولا کمتر از یک‌سوم، را به حرکت تبدیل میکند و بقیه به گرما هدر می‌رود. خودروهای برقی، انرژی باتری را با بازدهی بسیار بیشتری به حرکت تبدیل می‌کنند. برای همین، مقایسهٔ مصرف خودروهای بنزینی و برقی، با یکای مشترک انرژی، مثلا کیلوواتساعت در صد کیلومتر، روشن‌تر است.
صرفه‌جویی در انرژی خانه
با دانستن مصرف هر دستگاه به کیلوواتساعت، می‌شود بزرگ‌ترین مصرف‌کننده‌ها را پیدا کرد. معمولا وسایل گرمازا، مثل بخاری برقی، اتو، آبگرمکن برقی و کتری برقی، بیشترین مصرف را دارند؛ چون تبدیل برق به گرما، توان زیادی می‌خواهد. وسایلی که همیشه روشن‌اند، مثل یخچال و مودم، با وجود توان کم، در طول سال مصرف قابل توجهی دارند. تعویض لامپ‌های قدیمی با لامپ‌های کم‌مصرف و خاموش کردن دستگاه‌ها به جای حالت آماده‌به‌کار، از ساده‌ترین راه‌های کم کردن مصرف‌اند.
هزینهٔ برق هر دستگاه
با دانستن مصرف به کیلوواتساعت و تعرفهٔ برق، هزینهٔ هر دستگاه را می‌شود حساب کرد. مصرف را در قیمت هر کیلوواتساعت ضرب کنید. تعرفه‌های برق خانگی در ایران پلکانی‌اند؛ یعنی قیمت هر کیلوواتساعت با بالا رفتن مصرف ماهانه، بیشتر می‌شود. پس دستگاه پرمصرفی که خانه را به پله‌های بالاتر می‌برد، هزینه‌ای بیش از سهم مستقیم خودش ایجاد میکند. تعرفهٔ دقیق را از قبض یا سایت شرکت توزیع برق ببینید. برای همین حساب‌ها، تبدیل کیلوواتساعت به ژول یا کالری لازم نیست؛ اما اگر مصرف دستگاهی را به یکای دیگری خواندید، با این ابزار به کیلوواتساعت برگردانید.
انرژی گرمایی و آب گرم
گرم کردن آب، یکی از پرمصرف‌ترین کارهای خانه است. برای گرم کردن یک لیتر آب به اندازهٔ یک درجه، حدود یک کیلوکالری، یعنی حدود ۴٫۱۸ کیلوژول، انرژی لازم است. پس گرم کردن ۱۰۰ لیتر آب برای حمام، از ۱۵ به ۴۵ درجه، حدود ۳۰۰۰ کیلوکالری، یعنی حدود ۳٫۵ کیلوواتساعت، انرژی می‌خواهد؛ به علاوهٔ اتلاف آبگرمکن. برای اینکه بدانید دیوارها و پنجره‌ها چقدر از این گرما را هدر می‌دهند، تبدیل ضریب انتقال حرارت و توضیح‌های آن را ببینید. با این حساب ساده، می‌شود هزینهٔ یک دوش طولانی را تخمین زد و دید چرا کوتاه کردن دوش، در صرفه‌جویی انرژی اثر محسوسی دارد.
انرژی در شیمی
در شیمی، انرژی واکنش‌ها معمولا به کیلوژول بر مول بیان می‌شود و در منبع‌های قدیمی‌تر، به کیلوکالری بر مول. برای تبدیل، فقط یکای انرژی را تبدیل کنید؛ مول تغییر نمی‌کند. هر کیلوکالری بر مول، ۴٫۱۸۴ کیلوژول بر مول است. انرژی پیوندهای شیمیایی، صدها کیلوژول بر مول است. در شیمی فیزیک و طیف‌سنجی، الکترون‌ولت هم برای انرژی هر مولکول به کار می‌رود.
انرژی خورشیدی
پنل‌های خورشیدی، توانشان را به وات و تولید انرژی‌شان را به کیلوواتساعت اعلام می‌کنند. پنلی با توان ۴۰۰ وات، در یک روز آفتابی با حدود پنج ساعت تابش مؤثر، حدود ۲ کیلوواتساعت انرژی تولید میکند. این عدد به جهت پنل، زاویه، سایه، فصل و تمیزی سطح بستگی دارد. برای مقایسه با مصرف خانه، تولید روزانه را در ۳۰ ضرب کنید و با مصرف ماهانهٔ قبض برق بسنجید.
انرژی در مقیاس کشور و جهان
برای مقیاس‌های بزرگ، مثل مصرف انرژی یک کشور، یکاهای بسیار بزرگ‌تری به کار می‌روند؛ مثل تراوات‌ساعت، که هزار میلیارد واتساعت است، یا معادل میلیون بشکه نفت. این ابزار تا مگاژول و ترم را پوشش می‌دهد؛ اما با پیشوندها، می‌شود عددهای بزرگ را هم تبدیل کرد. هر تراوات‌ساعت، یک میلیارد کیلوواتساعت است. وقتی گزارشی می‌گوید نیروگاهی سالانه چند تراوات‌ساعت برق تولید میکند، این عدد را بر مصرف سالانهٔ یک خانه، که چند هزار کیلوواتساعت است، تقسیم کنید تا ببینید برای چند خانه کافی است.
بازده؛ انرژیای که هدر می‌رود
هیچ دستگاهی همهٔ انرژی ورودی را به کار مفید تبدیل نمی‌کند و بخشی همیشه به گرما هدر می‌رود. نسبت انرژی مفید به انرژی ورودی را بازده میگویند. لامپ‌های رشته‌ای قدیمی، بخش بسیار کوچکی از برق را به نور تبدیل می‌کردند و بقیه گرما بود؛ لامپ‌های کم‌مصرف امروزی، بازده بسیار بیشتری دارند. موتورهای برقی بازده بالایی دارند و موتورهای بنزینی کمتر. وقتی انرژی یک دستگاه را با این ابزار حساب می‌کنید، بدانید که انرژی ورودی و انرژی مفید، دو عدد متفاوت‌اند.
ترفندهای حساب ذهنی
چند عدد کلیدی، بیشتر تبدیل‌های انرژی را ساده میکند. کیلوکالری به کیلوژول: ضرب در ۴٫۲. کیلوواتساعت به مگاژول: ضرب در ۳٫۶. کیلوواتساعت به کیلوکالری: ضرب در حدود ۸۶۰. BTU به کیلوژول: تقریبا یک به یک، کمی بیشتر. با این چند عدد، می‌توانید انرژی یک وعده غذا را با انرژی برق یک دستگاه مقایسه کنید؛ مثلا یک وعدهٔ ۸۶۰ کیلوکالری، همان انرژیای را دارد که بخاری یک کیلوواتی در یک ساعت مصرف میکند.
فوت-پوند و ارگ
دو یکای کمتر رایج هم در این ابزار هستند. فوت-پوند، یکای انرژی و کار در دستگاه انگلیسی است و حدود ۱٫۳۶ ژول؛ در برخی منبع‌های مهندسی آمریکایی و در مشخصات سلاح‌ها و ابزارها دیده می‌شود. با یکای گشتاور، که املای مشابهی دارد، اشتباه نشود؛ گشتاور هم با پوند-فوت بیان می‌شود اما کمیت دیگری است. ارگ، یکای انرژی در دستگاه قدیمی سانتی‌متر-گرم-ثانیه، یک ده‌میلیونیم ژول است و در متن‌های قدیمی فیزیک و نجوم دیده می‌شود. برای گشتاور، تبدیل گشتاور را ببینید.
کپی نتیجه
جملهٔ نتیجه، مثل ۱ کیلوکالری برابر ۴٫۱۸۴ کیلوژول، با دکمهٔ کپی آمادهٔ چسباندن در گزارش یا تکلیف است. در نوشتن انرژی، همیشه یکا را دقیق بنویسید؛ به‌ویژه تفاوت کالری و کیلوکالری، و کیلووات و کیلوواتساعت را.
اشتباه‌های رایج
اشتباه اول، یکی گرفتن کالری علمی و کالری غذایی که هزار برابر فرق دارند. اشتباه دوم، یکی گرفتن کیلووات و کیلوواتساعت. اشتباه سوم، یکی گرفتن BTU و BTU بر ساعت در مشخصات کولر. اشتباه چهارم، مقایسهٔ باتری‌ها فقط با میلی‌آمپرساعت، بدون توجه به ولتاژ. اشتباه پنجم، جای‌گذاری یکاهای غیر SI در فرمول‌های فیزیک.
ابزارهای مرتبط
برای توان و نرخ مصرف انرژی، تبدیل توان و برای دما، تبدیل دما را ببینید. همهٔ کمیت‌ها در تبدیل واحد آمده‌اند و فهرست مبدل‌ها در ابزارهای تبدیل واحد.
آخرین بازبینی محتوا: · تیم تحریریه ابزار جیبی