Џул

Извор: testwiki
Пређи на навигацију Пређи на претрагу

Шаблон:Infobox Unit

Џул (Шаблон:Jez-енг;[1][2][3] симбол: -{J}-; такође њутн метар, ват секунд или кулон волт) је СИ јединица за енергију и рад.[4] Названа је по физичару Џејмсу Прескоту Џулу (1818—1889).

Џул је једнак енергији која се преноси на (или рад) када на објекат делује сила од једног њутна у правцу кретања силе на растојању од једног метра (1 њутн-метар или -{N⋅m}-). То је такође енергија која се расипа као топлота када електрична струја од једног ампера прође кроз отпор од једног ома за једну секунду. Име је добио по енглеском физичару Џејмсу Прескоту Џулу (1818–1889).[5][6][7]

Дефиниција

У смислу најпре основних СИ јединица, а затим у смислу других СИ јединица, џул се дефинише као

J=kg⋅m2s2=N⋅m=Pa⋅m3=W⋅s=C⋅V=Ω⋅A2⋅s,

где је

Симбол Значење
-{J}- -{joule}-
-{kg}- килограм
-{m}- метар
-{s}- секунда
-{N}- њутн
-{Pa}- паскал
W ват
-{C}- кулон
-{V}- волт
Ω ом
-{A}- ампер

Историја

Цгс систем је проглашен званичним 1881. године, на првом Међународном конгресу електротехнике. Ерг је усвојен као јединица за енергију 1882. Вилхелм Сименс је у свом инаугурационом говору као председавајући Британске асоцијације за унапређење науке (23. августа 1882) први предложио џул као јединицу топлоте, која се изводи из електромагнетних јединица ампер и ом, у цгс јединицама еквивалентним са Шаблон:Val. Назив јединице дат у част 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.“[8]

На другом Међународном конгресу електротехнике, 31. августа 1889, џул је званично усвојен уз ват и квадрант (касније преименован у хенри).[9] 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. Међународна електротехничка комисија (као организација наследница Међународног електричног конгреса) усвојила је „Џорџијев систем“, који је на основу претпоставке дефинисане вредности за магнетну константу подразумевао и редефинисање џула. Џорџијев систем је одобрио Међународни комитет за тегове и мере 1946. Џул сада више није био дефинисан на основу електромагнетне јединице, већ као јединица рада коју обавља једна јединица силе (у то време још није била названа њутн) на удаљености од 1 метар. Џул је изричито замишљен као јединица енергије која се користи у електромагнетном и у механичком контексту.[10] Ратификација дефиниције на деветој Генералној конференцији за тегове и мере, 1948. године, додала је спецификацију да џул такође треба да буде пожељан као јединица топлоте у контексту калориметрије, чиме се званично застарева употреба калорија.[11] Ова дефиниција је била директна претеча џула који је усвојен у модерном Међународном систему јединица 1960. године.

Дефиниција џула као -{J=kg⋅m²⋅s−2}- остала је непромењена од 1946. године, али је џул као изведена јединица наследио промене у дефиницијама секунде (1960. и 1967), метра (1983) и килограма (2019).

Практични примери

Један џул представља (приближно):

Умношци

1 џул = 1 -{N}- · 1 -{-{m}-}- = 1 њутн · 1 метар = 1 -{-{kg}-}- · 1 -{-{m}-}-2 · 1 -{s}-2
1 џул = 1 -{C}- · 1 -{V}- = 1 кулон · 1 волт
1 џул = 1 W · 1 -{s}- = 1 ват · 1 секунда

Један џул је рад који изврши сила од једног њутна на путу од једног метра; тако се срећу и изрази њутн метар или њутн-метар, симболи -{N·m}- или -{N m}-. Међутим, да би се избегла забуна, њутн метар се најчешће користи као мера 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 кулона кроз електричну потенцијалну разлику од једног волта.

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

1 џул је:

Килоџул

Килоџул (скраћено: -{kJ}-) је јединица за енергију једнака 1000 џула.

  • Један -{kJ}- је рад који машина снаге једног киловата изврши за једну секунду.
  • Један -{kJ}- је потребно да се истопи 3 грама леда на 0 °C
  • Отприлике један kJ рада се изврши када се 100 килограма подигне за један метар на Земљиној површини (или ако се један килограм подигне 100 метара).
  • Један -{kJ}- је једнак 5/18 (отприлике 0,2778) ват часова

Мегаџул

Мегаџул (скраћено: -{MJ}-) је јединица за енергију једнака 1.000.000 тј. 106 џула.

  • Један -{MJ}- је приближна вредност рада коју изврши машина снаге једног киловата за петнаест минута.
  • Један -{MJ}- је довољно да истопи 3 килограма леда на 0 °C
  • Један -{MJ}- је једнак 5/18 (отприлике 0,2778) киловат часова
  • Један -{MJ}- је приближна хранљива вредност пола литре сока од наранџе.

Конверзије

1 џул је једнак (приближно осим ако није другачије наведено):

Јединице дефинисане тачно у смислу џула укључују:

Њутн-метар и обртни моменат

У механици, концепт силе (у неком правцу) има блиски аналог у концепту обртног момента (око неког угла):

Линеарно Угаоно
Сила Обртни моменат
Маса Момент инерције
Померање Угао

Резултат ове сличности је да је СИ јединица за обртни момент њутн-метар, који алгебарски функционише тако да има исте димензије као џул, али нису заменљиве. 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.[16] Коришћење њутн-метара за обртни момент и џула за енергију помаже да се избегну неспоразуми и погрешне комуникације.[16]

Разлика се може видети и у чињеници да је енергија скаларна величина – скаларни производ вектора силе и вектора померања. Насупрот томе, обртни момент је вектор – векторски производ вектора силе и вектора удаљености. Обртни момент и енергија су међусобно повезани једначином

E=τθ

где је -{E}- енергија, τ је (векторска величина) обртног момента, а θ је захваћени угао (у радијанима). Пошто су равни углови бездимензионални, следи да обртни момент и енергија имају исте димензије.

Види још

Напомене

Шаблон:NoteFoot

Референце

Шаблон:Reflist

Литература

Шаблон:Литература

Шаблон:Литература крај

Спољашње везе

Шаблон:Commons category

Шаблон:СИ јединице Шаблон:Нормативна контрола

  1. ↑ Шаблон:Cite web
  2. ↑ Шаблон:Cite journal
  3. ↑ Шаблон:Cite book
  4. ↑ Шаблон:SIbrochure8th
  5. ↑ American Heritage Dictionary of the English Language, Online Edition (2009). Houghton Mifflin Co., hosted by Yahoo! Education.
  6. ↑ The American Heritage Dictionary, Second College Edition (1985). Boston: Houghton Mifflin Co., p. 691.
  7. ↑ McGraw-Hill Dictionary of Physics, Fifth Edition (1997). McGraw-Hill, Inc., p. 224.
  8. ↑ "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° Fahrenheit or Centigrade, or, again, the heat necessary to raise a kilogramme of water 1° 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 107 C.G.S. units, and, assuming Joule's equivalent as 42,000,000, it is the heat necessary to raise 0.238 grammes of water 1° Centigrade, or, approximately, the Шаблон:Fracth part of the arbitrary unit of a pound of water raised 1° Fahrenheit and the Шаблон:Fracth of the kilogramme of water raised 1° 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, Report of the Fifty-Second Meeting of the British Association for the Advancement of Science. S. 6 f.
  9. ↑ Pat Naughtin: A chronological history of the modern metric system. Шаблон:Wayback, metricationmatters.com, 2009.
  10. ↑ CIPM, 1946, Resolution 2, Definitions of electric units. bipm.org.
  11. ↑ 9th CGPM, Resolution 3: Triple point of water; thermodynamic scale with a single fixed point; unit of quantity of heat (joule)., bipm.org.
  12. ↑ Шаблон:Cite web
  13. ↑ Шаблон:Cite book
  14. ↑ 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.
  15. ↑ Шаблон:Cite web
  16. ↑ 16,0 16,1 Грешка код цитирања: Неважећа ознака <ref>; нема текста за референце под именом BIPM2.
Преузето из „https://sr.wiki.beta.math.wmflabs.org/w/index.php?title=Џул&oldid=176”