Изворни код странице Џул

{{Infobox Unit
| bgcolour =
| name = Џул
| image =
| caption =
| standard = [[Изведене јединице СИ система]]
| quantity = [[Енергија]]
| symbol = J
| namedafter = [[James Prescott Joule|Џејмс Прескот Џул]]
| units1 = [[Основне јединице СИ система]]
| inunits1 = -{[[kilogram|kg]]⋅[[metre|m]]<sup>2</sup>⋅[[second|s]]<sup>−2</sup>}-
| units2 = [[Centimetre–gram–second system of units|ЦГС јединице]]
| inunits2 = {{val|1|e=7}} -{[[erg]]}-
| units3 = [[Joule#Watt-second|Ват-секунде]]
| inunits3 = {{val|1}}[[Watt|W]]⋅[[second|-{s}-]]
| units4 = [[kilowatt-hour|киловат-сати]]
| inunits4 = ≈{{val|2.78|e=-7|u=kW⋅h}}
| units5 = [[kilocalorie|килокалорије]] ([[Thermochemistry|термохемијске]])
| inunits5 = {{val|2.390|e=-4|u=kcal<sub>th</sub>}}
| units6 = [[British thermal unit|БТУ]]
| inunits6 = {{val|9.48|e=-4|u=BTU}}
| units7 = [[electronvolt|електронволти]]
| inunits7 = ≈{{val|6.24|e=18|u=eV}}
}}

'''Џул''' ({{jez-енг|joule}};<ref name="Joule pronunciation">{{cite web |title=joule |work=A new English dictionary on historical principles |year=1901 |page=606 |url=https://archive.org/stream/newenglishdict05murrmiss#page/606/mode/2up |publisher=The Clarendon press |date=January 1901 }}</ref><ref name="Joule pronunciation nature">{{cite journal |title= Nature 152, 354 (1943) |url= https://archive.org/details/sim_nature-uk_1943-09-25_152_3856/page/n17 |journal=Nature |volume=152 |issue=3856 |page=354 |doi=10.1038/152354a0 |date=September 1943 |last1=Allen |first1=H. S. |s2cid=4182911 |doi-access=free }}</ref><ref>{{cite book|last=Wells|first=John|author-link=John C. Wells|title=Longman Pronunciation Dictionary|url=https://archive.org/details/longmanpronuncia0000unse|publisher=Pearson Longman|edition=3rd|year= 2008|isbn=978-1-4058-8118-0}}</ref> симбол: -{J}-; такође '''њутн метар''', '''ват секунд''' или '''кулон волт''') је [[Међународни систем јединица|СИ]] јединица за [[енергија|енергију]] и [[механички рад|рад]].<ref>{{SIbrochure8th|page=120}}</ref> Названа је по физичару [[Џејмс Џул|Џејмсу Прескоту Џулу]] (1818—1889).

Џул је једнак енергији која се преноси на (или [[work (physics)|рад]]) када на објекат делује [[force|сила]] од једног [[Newton (unit)|њутна]] у правцу кретања силе на растојању од једног [[metre|метра]] (1 њутн-метар или -{N⋅m}-). То је такође енергија која се расипа као топлота када [[електрична струја]] од једног [[ампер]]а прође кроз [[Electrical resistance and conductance|отпор]] од једног [[ohm|ома]] за једну секунду. Име је добио по енглеском физичару [[James Prescott Joule|Џејмсу Прескоту Џулу]] (1818–1889).<ref>[https://web.archive.org/web/20060413141420/http://education.yahoo.com/reference/dictionary/entry/joule American Heritage Dictionary of the English Language], Online Edition (2009). Houghton Mifflin Co., hosted by [https://web.archive.org/web/20010502171832/http://education.yahoo.com/ Yahoo! Education].</ref><ref>''The American Heritage Dictionary'', Second College Edition (1985). Boston: Houghton Mifflin Co., p. 691.</ref><ref>''McGraw-Hill Dictionary of Physics'', Fifth Edition (1997). McGraw-Hill, Inc., p. 224.</ref>

== Дефиниција ==

У смислу најпре основних [[International System of Units|СИ јединица]], а затим у смислу других СИ јединица, џул се дефинише као

:<math>\text{J} = \frac{\text{kg}{\cdot}\text{m}^2}{\text{s}^2} = \text{N}{\cdot}\text{m} = \text{Pa}{\cdot}\text{m}^3 = \text{W}{\cdot}\text{s} = \text{C}{\cdot}\text{V} = \text{Ω}{\cdot}\text{A}^2{\cdot}\text{s},</math>

где је
{| class="wikitable"
|-
! Симбол
! Значење
|-
| -{J}-
| -{joule}-
|-
| -{kg}-
| [[килограм]]
|-
| -{m}-
| [[метар]]
|-
| -{s}-
| [[секунда]]
|-
| -{N}-
| [[newton (unit)|њутн]]
|-
| -{Pa}-
| [[pascal (unit)|паскал]]
|-
| W
| [[watt|ват]]
|-
| -{C}- 
| [[coulomb|кулон]]
|-
| -{V}- 
| [[волт]]
|-
| Ω 
| [[Ом (јединица)|ом]]
|-
| -{A}- 
| [[ампер]]
|}

== Историја ==

[[cgs system|Цгс систем]] је проглашен званичним 1881. године, на првом [[International Electrical Congress|Међународном конгресу електротехнике]]. [[Ерг (јединица)|Ерг]] је усвојен као јединица за енергију 1882. [[Carl Wilhelm Siemens|Вилхелм Сименс]] је у свом инаугурационом говору као председавајући [[British Association for the Advancement of Science|Британске асоцијације за унапређење науке]] (23. августа 1882) први предложио ''џул'' као јединицу [[Топлота|топлоте]], која се изводи из електромагнетних јединица [[ампер]] и [[Ом (јединица)|ом]], у цгс јединицама еквивалентним са {{val|e=7|u=erg}}. Назив јединице дат у част [[James Prescott Joule|Џејмса Прескота Џула]] (1818–1889), у то време пензионисаног, који је тада имао 63 године, по Сименсовом предлогу:
:„Таква топлотна јединица, ако се сматра прихватљивом, могла би се са великом исправношћу, по мом мишљењу, назвати џул, по човеку који је толико учинио да развије динамичку теорију топлоте.“<ref>"The unit of heat has hitherto been taken variously as the heat required to raise a pound of water at the freezing-point through 1°&nbsp;Fahrenheit or Centigrade, or, again, the heat necessary to raise a kilogramme of water 1°&nbsp;Centigrade. The inconvenience of a unit so entirely arbitrary is sufficiently apparent to justify the introduction of one based on the electro-magnetic system, viz. the heat generated in one second by the current of an Ampère flowing through the resistance of an Ohm. In absolute measure its value is 10<sup>7</sup> C.G.S. units, and, assuming Joule's equivalent as 42,000,000, it is the heat necessary to raise 0.238&nbsp;grammes of water 1°&nbsp;Centigrade, or, approximately, the {{frac|1|1000}}th part of the arbitrary unit of a pound of water raised 1°&nbsp;Fahrenheit and the {{frac|1|4000}}th of the kilogramme of water raised 1°&nbsp;Centigrade. Such a heat unit, if found acceptable, might with great propriety, I think, be called the Joule, after the man who has done so much to develop the dynamical theory of heat."Carl Wilhelm Siemens, [http://gallica.bnf.fr/ark:/12148/bpt6k781656 ''Report of the Fifty-Second Meeting of the British Association for the Advancement of Science.''] S.&nbsp;6&nbsp;f.</ref>

На другом Међународном конгресу електротехнике, 31. августа 1889, џул је званично усвојен уз [[watt|ват]] и ''квадрант'' (касније преименован у [[Henry (unit)|хенри]]).<ref>Pat Naughtin: [http://www.metricationmatters.com/docs/MetricationTimeline.pdf ''A chronological history of the modern metric system.''] {{Wayback|url=http://www.metricationmatters.com/docs/MetricationTimeline.pdf |date=20110218121425 }}, metricationmatters.com, 2009.</ref> Џул је преминуо исте године, 11. октобра 1889. На четвртом конгресу (1893) дефинисани су „међународни ампер“ и „међународни ом“, уз незнатне промене у спецификацијама за њихово мерење, при чему је „међународни џул“ јединица изведена из њих.

Године 1935. [[International Electrotechnical Commission|Међународна електротехничка комисија]] (као организација наследница Међународног електричног конгреса) усвојила је „[[Giovanni Giorgi|Џорџијев]] систем“, који је на основу претпоставке дефинисане вредности за [[magnetic constant|магнетну константу]] подразумевао и редефинисање џула. Џорџијев систем је одобрио [[International Committee for Weights and Measures|Међународни комитет за тегове и мере]] 1946. Џул сада више није био дефинисан на основу електромагнетне јединице, већ као јединица [[Work (physics)|рада]] коју обавља једна јединица силе (у то време још није била названа [[Newton (unit)|њутн]]) на удаљености од 1 [[метар]]. Џул је изричито замишљен као јединица енергије која се користи у електромагнетном и у механичком контексту.<ref>[http://www.bipm.org/en/CIPM/db/1946/2/ ''CIPM, 1946, Resolution 2, Definitions of electric units.''] ''bipm.org.''</ref> Ратификација дефиниције на деветој [[General Conference on Weights and Measures|Генералној конференцији за тегове и мере]], 1948. године, додала је спецификацију да џул такође треба да буде пожељан као јединица топлоте у контексту [[calorimetry|калориметрије]], чиме се званично застарева употреба [[калорија]].<ref>[http://www.bipm.org/en/CGPM/db/9/3/ ''9th CGPM, Resolution 3: Triple point of water; thermodynamic scale with a single fixed point; unit of quantity of heat (joule).''], ''bipm.org.''</ref> Ова дефиниција је била директна претеча џула који је усвојен у модерном [[International System of Units|Међународном систему јединица]] 1960. године.

Дефиниција џула као -{J=kg⋅m²⋅s<sup>−2</sup>}- остала је непромењена од 1946. године, али је џул као изведена јединица наследио промене у дефиницијама [[second|секунде]] (1960. и 1967), [[metre|метра]] (1983) и [[килограм]]а ([[2019 redefinition of the SI base units|2019]]).

== Практични примери ==

Један џул представља (приближно):
* Количина електричне енергије потребна за {{val|1|ul=W}} уређај током {{val|1|ul=s}}.
* Енергија потребна за убрзање масе од {{val|1|ul=kg}} при {{val|1|ul=m/s2}} на растојању од {{val|1|ul=m}}.
* [[Кинетичка енергија]] [[mass|масе]] од {{val|2|ul=kg}} која путује брзином од {{val|1|ul=m/s}}.
* Енергија потребна да се парадајз средње величине подигне на {{convert|1|m}}, под претпоставком да парадајз има масу од {{convert|101,97|g}}.
* [[Топлота]] потребна за подизање температуре 0,239 g воде са 0&nbsp;°C на 1&nbsp;°C, или са 32&nbsp;°-{F}- на 33,8&nbsp;°-{F}-.<ref>{{cite web |url = http://www.engineeringtoolbox.com/heat-units-d_664.html |title=Units of Heat – BTU, Calorie and Joule |website=Engineering Toolbox |access-date=2021-06-14 }}</ref>
* Типична енергија коју особа у мировању ослобађа у облику топлоте сваких 1/60 -{s}- ({{val|17|ul=ms}}).{{NoteTag|Ово се зове [[basal metabolic rate|базални метаболизам]]. То oдговара око {{convert|1200|kcal|kJ|abbr=on|order=flip}} дневно. Килокалорија (симбол -{kcal}-) је такође позната као [[Calorie|дијетарна калорија]]. }}
* [[Кинетичка енергија]] човека од {{val|50|u=kg}} који се креће веома споро ({{convert|0,2|m/s|km/h|abbr=on}}).
* Кинетичка енергија тениске лоптице масе {{val|56|u=g}} која се креће брзином од {{convert|6|m/s|km/h|abbr=on}}.<ref>{{cite book |last1=Ristinen |first1=Robert A. |first2=Jack J. |last2=Kraushaar |title=Energy and the Environment |edition=2nd |location=Hoboken, NJ |publisher=John Wiley & Sons |year=2006 |isbn=0-471-73989-8 |url-access=registration |url=https://archive.org/details/energyenvironmen00rist }}</ref>
* Енергија хране (-{kcal}-) у нешто више од половине кристала шећера ({{val|0,102|ul=mg}}/кристал).

== Умношци ==
:1 '''џул''' = 1 [[њутн (јединица)|-{N}-]] · 1 -{[[метар|-{m}-]]}- = 1 њутн · 1 метар = 1 -{[[килограм|-{kg}-]]}- · 1 -{[[метар|-{m}-]]}-<sup>2</sup> · 1 -{[[секунд|s]]}-<sup>2</sup>

:1 '''џул''' = 1 [[кулон (јединица)|-{C}-]] · 1 [[волт|-{V}-]] = 1 кулон · 1 волт

:1 '''џул''' = 1 [[ват|W]] · 1 [[секунд|-{s}-]] = 1 ват · 1 секунда

Један џул је рад који изврши [[сила]] од једног [[њутн (јединица)|њутна]] на путу од једног метра; тако се срећу и изрази '''њутн метар''' или '''њутн-метар''', симболи '''-{N·m}-''' или '''-{N&nbsp;m}-'''. Међутим, да би се избегла забуна, њутн метар се најчешће користи као мера [[момент силе|момента силе]], а не енергије.

На други начин представљен, један џул је рад потребан да се на површини Земље подигне маса од око 102 -{g}- (нпр. мала јабука) за један метар.

Такође, један џул је рад потребан да се пренесе [[наелектрисање]] од једног [[кулон (јединица)|кулона]] кроз електричну потенцијалну разлику од једног [[волт]]а.

Један џул представља и рад који изврши у једној секунди машина снаге једног вата.

1 џул је:
* ≈ 2,78 × 10<sup>−7</sup> -{kW·h}- ([[киловат час]])
* ≈ 0,239 -{cal}- ([[калорија]])
* ≈ 0,000 948 -{BTU}- ([[Британска топлотна јединица]])
* ≈ 0,738&nbsp;ft·lbf (стопа [[фунтна сила]])
* = 1 W·-{s}- ([[ват]] [[секунд]])
* = 1 -{N·m}- ([[њутн (јединица)|њутн]] [[метар]])
* ≈ 23,7 -{ft·pdl}- (стопа [[фунтал]])
* = 10.000.000 -{erg}- ([[Ерг (јединица)|ерг]])

=== Килоџул ===
'''Килоџул''' (скраћено: '''-{kJ}-''') је [[физичка јединица|јединица]] за [[енергија|енергију]] једнака 1000 '''џула'''.
* Један -{kJ}- је рад који машина снаге једног [[киловат]]а изврши за једну [[секунд]]у.
* Један -{kJ}- је потребно да се истопи 3 [[грам]]а [[лед]]а на 0&nbsp;°C
* Отприлике један kJ рада се изврши када се 100 [[килограм]]а подигне за један метар на [[Земља|Земљиној]] површини (или ако се један килограм подигне 100 метара).
* Један -{kJ}- је једнак 5/18 (отприлике 0,2778) [[ват-час|ват часова]]

=== Мегаџул ===
'''Мегаџул''' (скраћено: '''-{MJ}-''') је [[физичка јединица|јединица]] за [[енергија|енергију]] једнака 1.000.000 тј. 10<sup>6</sup> '''џула'''.
* Један -{MJ}- је приближна вредност рада коју изврши машина снаге једног [[киловат]]а за петнаест [[минут]]а.
* Један -{MJ}- је довољно да истопи 3 [[килограм]]а [[лед]]а на 0&nbsp;°C
* Један -{MJ}- је једнак 5/18 (отприлике 0,2778) [[киловат-час|киловат часова]]
* Један -{MJ}- је приближна хранљива вредност пола [[литар|литре]] сока од наранџе.

== Конверзије ==

1 џул је једнак (приближно осим ако није другачије наведено):
* {{val|e=7|ul=erg}} (тачно)
* {{val|6.24150974|e=18|ul=eV}}
* {{val|0.2390|ul=cal}} (грам калорија)
* {{val|2.390|e=-4|ul=kcal}} (дијетарних калорија)
* {{val|9.4782|e=-4|ul=BTU}}
* {{val|0.7376|ul=ft⋅lb}} (стопа-фунта)
* {{val|23.7|ul=ftpdl}} (стопа-фунтал)
* {{val|2.7778|e=-7|ul=kW⋅h}} (киловат-сат)
* {{val|2.7778|e=-4|u=W⋅h}} (ват-сат)
* {{val|9.8692|e=-3|ul=latm}} (литра-атмосфера)
* {{val|11.1265|e=-15|ul=g}} (путем еквиваленције [[Једнакост масе и енергије|масе и енергије]])
* {{val|e=-44|ul=foe}} (тачно) <!-- Please note that this is the number of foes (a very large unit) equal to one joule, not the other way round. As the list header says: "1 joule is equal to..." -->

Јединице дефинисане тачно у смислу џула укључују:
* 1 термодинамичка [[калорија]] = 4,184{{nbsp}}-{J}-<ref name="FAO">[http://www.fao.org/docrep/meeting/009/ae906e/ae906e17.htm The adoption of joules as units of energy], FAO/WHO Ad Hoc Committee of Experts on Energy and Protein, 1971. A report on the changeover from calories to joules in nutrition.</ref>
* 1 међународна табеларна калорија = 4,1868{{nbsp}}-{J}-<ref>{{cite web|last=Feynman|first=Richard|author-link=Richard Feynman|title=Physical Units|url=http://www.numericana.com/answer/feynman.htm|work=Feynman's Lectures on Physics|year=1963|access-date=2014-03-07}}</ref>
* 1{{nbsp}}-{W⋅h}- = 3600{{nbsp}}J (или 3,6{{nbsp}}-{kJ}-)
* 1{{nbsp}}-{kW⋅h}- = {{val|3.6|e=6|u=J}} (или 3,6{{nbsp}}-{MJ}-)
* 1{{nbsp}}-{W⋅s}- = {{val|1|u=J}}
* 1{{nbsp}}[[ton TNT|тона ТНТ]] = {{val|4.184|u=GJ}}

== Њутн-метар и обртни моменат ==

У [[mechanics|механици]], концепт [[force|силе]] (у неком правцу) има блиски аналог у концепту [[torque|обртног момента]] (око неког угла):

{| class="wikitable"
|-
! Линеарно   !! Угаоно
|-
| Сила    || Обртни моменат
|-
| [[Маса]] || [[Момент инерције]]
|-
| Померање
| Угао
|}

Резултат ове сличности је да је СИ јединица за обртни момент [[newton-metre|њутн-метар]], који [[algebra|алгебарски]] функционише тако да има исте [[dimensional analysis|димензије]] као џул, али нису заменљиве. [[General Conference on Weights and Measures|Генерална конференција за тегове и мере]] дала је јединици енергије назив ''џул'', али јединици обртног момента није дала никакво посебно име, те је то једноставно њутн-метар (-{N⋅m}-) – сложени назив који потиче од њених саставних делова.<ref name="BIPM2"/> Коришћење њутн-метара за обртни момент и џула за енергију помаже да се избегну неспоразуми и погрешне комуникације.<ref name="BIPM2"/>

Разлика се може видети и у чињеници да је енергија [[scalar (physics)|скаларна]] величина – [[dot product|скаларни производ]] [[Euclidean vector|вектора]] силе и вектора померања. Насупрот томе, обртни момент је вектор – [[cross product|векторски производ]] вектора силе и вектора удаљености. Обртни момент и енергија су међусобно повезани једначином

:<math>E = \tau \theta\, </math>

где је -{''E''}- енергија, ''τ'' је ([[Изведене јединице СИ система|векторска величина]]) обртног момента, а ''θ'' је захваћени угао (у [[радијан]]има). Пошто су равни углови бездимензионални, следи да обртни момент и енергија имају исте димензије.

== Види још ==
* [[Конверзија мерних јединица]]
* [[Електронволт]]
* [[Киловат час]]

== Напомене ==
{{NoteFoot}}

== Референце ==
{{reflist|refs =
<ref name="BIPM2">{{cite web |url = http://www.bipm.org/en/si/si_brochure/chapter2/2-2/2-2-2.html |title=Units with special names and symbols; units that incorporate special names and symbols |publisher=[[International Bureau of Weights and Measures]] |access-date=18. 3. 2015. |archive-url = https://web.archive.org/web/20090628084157/http://www.bipm.org/en/si/si_brochure/chapter2/2-2/2-2-2.html |archive-date=28. 6. 2009. |quote = A derived unit can often be expressed in different ways by combining base units with derived units having special names. Joule, for example, may formally be written newton metre, or kilogram metre squared per second squared. This, however, is an algebraic freedom to be governed by common sense physical considerations; in a given situation some forms may be more helpful than others. In practice, with certain quantities, preference is given to the use of certain special unit names, or combinations of unit names, to facilitate the distinction between different quantities having the same dimension.}}</ref>

}}

== Литература ==
{{Литература|}}
* {{GreenBook3rd}}
* {{GreenBook2nd}}
{{Литература крај}}

== Спољашње везе ==
{{Commons category|Joule}}

{{СИ јединице}}
{{нормативна контрола}}

[[Категорија:СИ изведене јединице]]
[[Категорија:Јединице за енергију]]