itholoinfo.com.com

Cum se calculează jouliile

Numit după fizicianul englez James Edward Joule, joule (J) este una dintre unitățile de bază ale sistemului metric internațional. Joule este folosit ca unitate de lucru, energie și căldură, pe lângă faptul că este utilizat pe scară largă în aplicații științifice. Pentru a obține un răspuns în jouli, utilizați întotdeauna unități științifice standard. "Unitatea termică engleză" este încă utilizată în anumite domenii, dar nu apare în sarcina dumneavoastră fizică.

pași

Metoda 1
Calculul muncii în jouli

Imagine intitulată Calculați Joule Pasul 1
1
Înțelegeți definiția muncii. Lucrarea este definită ca aplicarea forței constante pentru a deplasa un obiect la o anumită distanță. Dacă se exercită o singură forță, ea poate fi calculată ca putere x distanță și se exprimă în unități de jouli (echivalentul unui "newtonmetru"). Ca un prim exemplu, vom folosi o persoană cu o greutate de ridicare podea până la înălțimea pieptului și se calculează cantitatea de muncă pe care persoana are greutate.
  • Forța trebuie aplicată în direcția mișcării. Ținerea unui obiect și mersul înainte nu necesită nici o forță asupra obiectului, deoarece nu împingeți obiectul în direcția mișcării.
  • Imagine intitulată Calculați Joule Pasul 2
    2
    Găsiți masa obiectului care este mutat. Masa unui obiect este indispensabilă pentru a calcula forța necesară pentru mutarea acestuia. În exemplul nostru, să presupunem că greutatea are o masă de 10 kilograme (kg).
    • Evitați utilizarea kilogramelor sau a altor unități non-standard, altfel răspunsul final nu va fi în jouli.
  • Imaginea intitulată Calculați Joule Pasul 3
    3
    Calculați forța. Forța = masa x accelerația. În exemplul nostru, pentru a ridica o greutate, accelerația la care ne opunem se datorează gravitației, care, în condiții normale, accelerează obiectele până la viteza de 9,8 metri / secundă2. Calculați forța necesară pentru a vă deplasa greutatea prin înmulțirea (10 kg) x (9,8 m / s2) = 98 kg m / s2 = 98 newtoni (N).
    • Dacă obiectul este mutat orizontal, gravitatea este irelevantă. Problema vă poate determina să calculați forța necesară pentru a depăși fricțiunea. Dacă problema informează accelerarea obiectului atunci când este împins, puteți înmulți accelerația cu masa.
  • Imagine intitulată Calculate Joules Pasul 4
    4
    Măsurați distanța până la care este mutat obiectul. De exemplu, să presupunem că greutatea este ridicată cu 1,5 metri (m). Distanța trebuie măsurată în metri sau răspunsul final nu va fi exprimat în jouli.
  • Imaginea intitulată Calculați Joule Pasul 5
    5
    Înmulțiți forța cu distanța. Pentru a ridica o greutate de 98 newtoni cu 1,5 metri, trebuie să exerciți 98 x 1,5 = 147 jouli de lucru.
  • Imagine intitulată Calculate Joules Step 6
    6
    Calculați lucrarea obiectelor deplasate sub un unghi. Exemplul de mai sus a fost simplu: cineva a exercitat o forță asupra obiectului și obiectul a urcat. Uneori direcția forței și mișcarea obiectului nu sunt egale, datorită diferitelor forțe care acționează asupra acelui obiect. În următorul exemplu, vom calcula cantitatea de jouli necesare pentru un băiat glisând o sanie de 25 de metri netede l trăgând de o frânghie la un unghi de 30 ° în sus. În acest scenariu, forța = forța x cosinus (θ) x distanța. Simbolul θ este litera greacă "theta" și descrie unghiul dintre direcția forței și direcția mișcării.
  • Imagine intitulată Calculate Joules Pasul 7
    7
    Aflați forța completă aplicată. În această problemă, să presupunem că băiatul trage frânghia cu o forță de 10 newtoni.
    • Dacă problema dă "forța dreaptă", "forța în sus" sau "forța în direcția mișcării", acea parte a problemei "forța x cosinus (θ)" a fost deja calculată și puteți trece pentru multiplicarea valorilor
  • Imagine intitulată Calculate Joules Step 8
    8
    Calculați forța relevantă. Numai o parte a forței împinge sania înainte. Pe măsură ce frânghia este înclinată în sus, restul forței împingă sania spre gravitație. Calculați forța aplicată în direcția mișcării:
    • În exemplu, unghiul θ între zăpada netedă și coarda este de 30 °.
    • Calculați cos (θ) X cos (30 °) = (√3) / 2 = aproximativ 0,866. Puteți utiliza un calculator pentru a găsi această valoare, dar asigurați-vă că calculatorul este setat la aceeași unitate ca și măsurarea unghiului (grade sau radiani).
    • Înmulți forța totală x cos (θ). În exemplu, 10 N x 0,866 = 8,66 N forță în direcția mișcării.
  • Imaginea intitulată Calculate Joules Pasul 9
    9
    Multiplicați rezistența x distanța. Acum, când știm cât de mult este aplicată forța în direcția mișcării, putem calcula munca așa cum facem mereu. Problema noastră informează că sania sa deplasat cu 20 de metri în față, deci calculați 8.66 N x 20 m = 173.2 jouli de lucru.

    • Metoda 2
    Calculul energiei cinetice în jouli

    Imaginea intitulată Calculați Joule Pasul 10
    1
    Înțelege ce este energia cinetică. Energia cinetică este cantitatea de energie sub formă de mișcare. Ca orice unitate de energie, ea poate fi exprimată în unități de jouli.
    • Energia cinetică este echivalentă cu cantitatea de muncă efectuată pentru a accelera un obiect oprit la o anumită viteză. Odată ce obiectul a atins acea viteză, va reține cantitatea de energie cinetică până când va fi transformată în căldură (de frecare), energie potențială gravitațională (a mișcării împotriva gravitației) sau alte tipuri de energie.
  • Imaginea intitulată Calculate Joules Pasul 11
    2
    Descoperiți masa obiectului. De exemplu, putem măsura energia cinetică a unei biciclete și a unui ciclist. Să presupunem că ciclistul are o masă de 50 kg, iar bicicleta are o masă de 20 kg, ceea ce face o masă totală m de 70 kg. Le putem trata ca pe un obiect de 70 kg, deoarece se vor mișca împreună la aceeași viteză.
  • Imaginea intitulată Calculate Joules Step 12
    3
    Calculați viteza. Dacă știți deja viteza sau viteza călărețului, trebuie doar să îl scrieți și să mergeți mai departe. Dacă trebuie să-l calculați, utilizați una dintre următoarele metode. Rețineți că suntem preocupați de viteză, nu de viteză (care este viteza într-o anumită direcție), deși abrevierea v să fie utilizate frecvent. Ignorați orice curbă pe care ciclistul o face și pretindeți că toată distanța parcursă este alcătuită dintr-o linie dreaptă.
    • Dacă biciclistul sa mutat la o viteză constantă (nu sa accelerat), măsurați distanța parcursă de călăreț în metri și împărțiți numărul de secunde necesare pentru deplasarea acelei distanțe. Acest calcul dă viteza medie, care în acest scenariu este egală cu viteza în orice moment.
    • Dacă călărețul se mișcă cu o accelerație constantă și nu schimbă direcția, calculați viteza în timp T cu formula "viteza în timp t = (accelerația) (T) + viteza inițială. Utilizați secunde pentru a măsura timpul, metri / secundă pentru a măsura viteza și m / s2 pentru a măsura accelerația.
  • Imagine intitulată Calculați Joule Pasul 13
    4
    Introduceți aceste numere în următoarea formulă: Energia cinetică = (1/2)m `v2. De exemplu, dacă ciclistul se deplasează la 15 m / s, K sale cu energie cinetică = (1/2) (70 kg) (15 m / s)2 = (1/2) (70 kg) (15 m / s) (15 m / s) = 7875 kgm2/ s2 = 7875 newtonmetre = 7875 jouli.
    • Formula de energie cinetică poate fi derivată din definiția de lucru, W = FΔs, și ecuația cinetică v2 = v02 + 2aΔs. unde Δs se referă la "schimbarea poziției" sau la distanța parcursă.

    • Metoda 3
    Calculul jourilor ca energie electrică

    Imaginea intitulată Calculate Joules Pasul 14
    1


    Calculați energia folosită ca putere x timp. Puterea este definită ca energie pe secundă, astfel încât să putem converti înapoi în energie prin înmulțirea puterii x timp. Acest lucru este foarte util pentru măsurarea puterii în wați, deoarece 1 watt = 1 joule / secundă. Pentru a afla cât de multă energie consumă o lampă de 60 W în 120 de secunde, înmulțiți simplu (60 wați) x (120 secunde) = 7200 jouli.
    • Această formulă funcționează pentru orice formă de energie măsurată în wați, dar electricitatea este cea mai comună aplicație.
  • Imaginea intitulată Calculate Joules Pasul 15
    2
    Utilizați pașii de mai jos pentru a calcula fluxul de energie într-un circuit electric. Pașii de mai jos reprezintă un exemplu practic, însă puteți folosi metoda pentru a înțelege problemele fizice. Mai întâi, calculăm puterea P folosind formula P = I2 x R, unde I este curentul în amperi și R este rezistența în ohmi. Aceste unități furnizează putere în wați, deci de acolo putem folosi formula din pasul anterior pentru a calcula energia în jouli.
  • Imaginea intitulată Calculate Joules Step 16
    3
    Alegeți un rezistor. Rezistoarele sunt evaluate în ohmi, clasificarea fiind indicată direct de etichetă sau de o serie de benzi colorate. De asemenea, puteți testa rezistența unui rezistor conectându-l la un contor de ohme sau multimetru. În acest exemplu, vom folosi un rezistor de 10 ohmi.
  • Imaginea intitulată Calculate Joules Pasul 17
    4
    Conectați rezistorul la o sursă de alimentare. Conectați firele la rezistență cu cleme de tip fahnestock sau alligator sau conectați rezistența la o placă de testare.
  • Imaginea intitulată Calculați Joulele Pasul 18
    5
    Treceți un curent prin circuit pentru o perioadă de timp definită. În acest exemplu, vom folosi o perioadă de 10 secunde.
  • Imagine intitulată Calculate Joules Step 19
    6
    Măsurați forța lanțului. Faceți acest lucru cu un ampermetru sau multimetru. Actualele cele mai multe case este miliamperi sau, prin urmare, un Amperi miime presupunem că curentul este de 100 de miliamperi sau 0,1 amperi.
  • Imagine intitulată Calculate Joules Step 20
    7
    Utilizați formula P = I2 x R. Pentru a găsi puterea, înmulțiți pătratul curentului cu rezistența. Acest calcul are ca rezultat puterea de ieșire în wați. Pătratul de 0,1 este de 0,01, care, înmulțit cu 10, are o putere de ieșire de 0,1 wați sau 100 milliwați.
  • Imaginea intitulată Calculate Joules Pasul 21
    8
    Înmulțiți puterea cu timpul scurs. Acest calcul oferă ieșirea energiei în jouli: 0,1 watt x 10 secunde este egal cu 1 joule de energie electrică.
    • Deoarece joulele sunt unități mici și deoarece aparatele electrice folosesc în mod uzual wați, milliwați și kilowați pentru a indica puterea în care lucrează, companiile energetice măsoară puterea de ieșire în kilowați. Un watt este egal cu 1 joule pe secundă sau 1 joule este egal cu 1 watt-second-1 kilowatt este egal cu 1 kilojoule pe secundă și 1 kilojoule este egal cu 1 kilowatt-secundă. Deoarece există 3600 de secunde într-o oră, 1 kilowatt-oră este egală cu 3.600 kilowați-secunde, 3.600 kilojoule sau 3.600.000 jouli.

    • Metoda 4
    Calcularea căldurii în jouli

    Imagine intitulată Calculate Joules Step 22
    1
    Găsiți masa obiectului încălzit. Utilizați o scară sau o scară de primăvară. Dacă obiectul este lichid, cântăriți mai întâi recipientul gol al lichidului și descoperiți masa acestuia. Va trebui să scăpați valoarea respectivă din masa recipientului și lichidul împreună pentru a descoperi masa lichidului. În acest exemplu, să presupunem că obiectul are 500 de grame de apă.
    • Utilizați grame, nu orice altă unitate, sau rezultatul nu va fi în jouli. Pentru obiecte mari,
  • Imaginea intitulată Calculate Joules Step 23
    2
    Aflați capacitatea specifică de căldură a obiectului. Aceste informații pot fi găsite într-o referință de chimie, fie că este vorba despre o carte sau un site web. Pentru apă, capacitatea specifică de căldură c este de 4.19 jouli pe gram pentru fiecare grad Celsius de încălzire - sau 4.1855 dacă trebuie să fii foarte precis.
    • Capacitatea specifică de căldură variază într-o oarecare măsură în funcție de temperatură și presiune. Organizațiile distincte și cărțile folosesc diferite "temperaturi standard", astfel încât să puteți găsi capacitatea specifică de căldură a apei listată la 4.179.
    • Puteți utiliza scara Kelvin în loc de Celsius deoarece diferența de temperatură este aceeași în ambele unități (încălzirea la 3 ° C este aceeași cu încălzirea cu 3 Kelvin). Nu utilizați scara Fahrenheit sau rezultatul nu va fi în jouli.
  • Imagine intitulată Calculate Joules Step 24
    3
    Aflați temperatura curentă a obiectului. Dacă obiectul este un lichid, puteți folosi un termometru cu becuri. Pentru unele obiecte, este posibil să aveți nevoie de un termometru pentru sonde.
  • Imagine intitulată Calculate Joules Pasul 25
    4
    Încălziți obiectul și măsurați din nou temperatura. Astfel, puteți măsura cantitatea de căldură adăugată obiectului în timpul încălzirii.
    • Dacă doriți să măsurați cantitatea totală de energie stocată sub formă de căldură, pretindeți că temperatura inițială a fost zero zero: 0 Kelvin sau -273,15 ° C. Această măsură nu este de obicei utilă.
  • Imaginea intitulată Calculate Joules Step 26
    5
    Se scade temperatura inițială de la temperatura încălzită. Acest calcul va produce modificarea în grade a temperaturii în obiect. Presupunând că apa a fost inițial la 15 grade Celsius și a fost încălzită la 35 de grade Celsius, schimbarea temperaturii va fi de 20 de grade Celsius.
  • Imagine intitulată Calculate Joules Step 27
    6
    Înmulțiți masa obiectului cu capacitatea specifică de căldură și cu valoarea schimbării temperaturii. Această formulă este exprimată ca H = mcΔT, unde ΔT reprezintă "schimbarea temperaturii". În acest exemplu, ar fi 500g x 4,19x20 sau 41900 jouli.
    • În general, căldura este exprimată în sistemul metric în termeni de calorii sau kilocalorii. Caloria este definită ca fiind cantitatea de căldură necesară pentru a ridica temperatura de 1 gram de apă cu un grad Celsius, in timp ce un kilocalorie este cantitatea de căldură necesară pentru a ridica temperatura de 1 kg de apă cu un grad Celsius. In exemplul de mai sus, ridicând 500 de grame de apă la 20 de grade Celsius, sau caloriile consumate 10.000 10 kilocalorii.

    • sfaturi

    • Există o altă unitate metrică de lucru și energie legată de joula numită erg-erg este egală cu 1 dinam al timpului de 1 cm. Un jouu este egal cu 10.000.000 de ergs.

    avertismente

    • Deși termenii „Joule“ și „newton-metri“ descrie aceeași unitate, în practică, „Joule“ este folosit pentru a reprezenta orice formă de energie și de muncă efectuate într-o linie dreaptă, ca în exemplul de mai sus care rulează un zbor de scări. Pentru măsurarea cuplului, aplicarea forței în rotația unui obiect este preferat termenul "Newtonmetru".

    Materiale necesare

    Energie cinetică sau de lucru:

    • timer
    • echilibru
    • Calculator cu funcție cosinus (numai pentru muncă, nu întotdeauna necesar)

    electricitate:

    • rezistor
    • Fire sau cadre de testare
    • Multimetru (sau ohmmetru și ampermetru separat)
    • Clipuri de tip fahnestock sau alligator

    căldură:

    • Obiect la căldură
    • Sursa de căldură (cum ar fi o duză Bunsen)
    • Termometru (termometru bulb sau sonde)
    • Repere chimice (pentru a afla capacitatea specifică de căldură a obiectului care este încălzit)
    Distribuiți pe rețelele sociale:

    înrudit
    Cum se calculează lungimea de undăCum se calculează lungimea de undă
    Cum se calculează forțaCum se calculează forța
    Cum se calculează lucrareaCum se calculează lucrarea
    Cum se calculează distanța parcursă de un obiect utilizând kinematica vectorialăCum se calculează distanța parcursă de un obiect utilizând kinematica vectorială
    Cum se calculează energia cineticăCum se calculează energia cinetică
    Cum se calculează energia obligatorieCum se calculează energia obligatorie
    Cum se calculează forța gravitațieiCum se calculează forța gravitației
    Cum se calculează variațiaCum se calculează variația
    Cum se calculează căldura specificăCum se calculează căldura specifică
    Cum se calculează centrul de greutate al unui triunghiCum se calculează centrul de greutate al unui triunghi
    » » Cum se calculează jouliile
    © 2021 itholoinfo.com.com