В 1889 году произошло введение в обращение еще одной единицы измерения, которая стала называться джоулем в честь известного английского ученого-физика Джеймса Джоуля. Он известен своими исследованиями в области термодинамики. С его участием была установлена связь между количеством теплоты, выделяющимся в зависимости от плотности электротока на определенную величину электрического поля.
Джоуль для измерения физических величин
Труды Джоуля позволили сформировать закон сохранения энергии. Отвечая на вопрос, что измеряется в джоулях, можно определить этой единицей количество работы, которая совершается в процессе перемещения точки приложения силы в количестве одного ньютона на расстояние в один метр в направлении действия приложенной силы. В теории электричества понятие джоуля эквивалентно работе, совершаемой силами электрического поля в течение 1 секунды с напряжением в 1 вольт, для того чтобы поддержать силу тока в 1 ампер.
Энергия по своей сути является физической величиной, отображающей переход материи из одного состояния в другое. Замкнутая физическая система позволяет сохранять энергию ровно столько времени, пока сама система находится в замкнутом состоянии. Это положение представляет собой закон сохранения энергии.
Энергия представлена различными видами. Кинетическая энергия связана со скоростью, которой обладают точки, движущиеся в механической системе. Для потенциальной энергии характерно создание определенных энергетических запасов, позволяющих в дальнейшем получить кинетическую энергию. Эти категории попадают под возможность их измерения в джоулях. Кроме того, существует энергия, связанная с внутренней энергией молекулярных связей. Широко известна ядерная и гравитационная энергия, а также энергия электрического поля.
В процессе механической работы один вид энергии превращается в другой. Данная физическая категория тесно связана с величиной и направлением силы, воздействующей на тело, а также с пространственным перемещением этого тела.
Важнейшим понятием классической термодинамики, измеряемым в джоулях, является теплота. В соответствии с ее первым началом, количество теплоты, получаемое системой, расходуется при совершении работы, которая требуется для противодействия внешним силам. Одновременно в процессе работы изменяется внутренняя энергия. Таким образом, для теплообмена, изменяющего внутреннюю энергию, обязательно совершение механической работы, измеряемой в джоулях.
Джоуль единица измерения
В джоули переводятся многие единицы измерения системы СГС. Одной из таких единиц является эрг, отражающий работу и энергию. Для того чтобы выполнить перевод, количество эргов умножается на 10-7. Так 500 эргов переводятся следующим образом: 500 х 0,0000001 = 0,0005 Дж.
Таким же образом осуществляется перевод в джоули электровольтов (эВ), позволяющий получить лишь приблизительные результаты. В этом случае 1 эВ примерно равняется 1,6 х 10-19Дж. В случае необходимости в джоули переводится работа, выражающаяся в киловатт-часах. Для перевода количество кВт*ч умножается на 3600000. Таким образом, 0,04 кВт*ч составит 144000 Дж или 144 килоджоуля, обозначаемого кДж. Данная формула позволяет получать точные результаты.
Для перевода в джоули число калорий умножается на коэффициент 4,1868. Например, 1000 кал х 4,1868 = 4186,8 Дж. Для термохимической калории такой коэффициент будет равен 4,1840. Таким образом, возможность преобразования внесистемных единиц в джоули значительно облегчает измерения и расчеты.
