محوّل الطاقة

عوامل التحويل الدقيقة إلى الجول

الجول (J) هو وحدة الطاقة في النظام الدولي. تُعرَّف كل وحدة أخرى نسبة إليه.

معالم على السلم

• 1 J: رفع تفاحة 1 m.
• 1 kcal: القيمة الأيضية لحبة فول سوداني.
• 1 kWh: تشغيل مدفأة 1 kW لساعة واحدة.
• 1 BTU: الطاقة اللازمة لرفع 1 lb من الماء درجة F واحدة (نحو 1 kJ).
• 1 كيلوطن TNT: 4.184 TJ؛ ناتج نووي تكتيكي صغير.
• 1 MeV: مميّز للعمليات النووية.

التباس السعرة الحرارية

• سعرة (c صغيرة، “سعرة الغرام”) = 4.184 J.
• سعرة أو كيلوسعرة (C كبيرة، سعرة طعام) = 4,184 J = 1 kcal.

غالبا ما تكتب بطاقات الطعام خارج الولايات المتحدة “kcal” صراحة لتجنّب الالتباس. في الولايات المتحدة، “Calories” على البطاقة تعني كيلوسعرات. وجبة “200 سعرة” هي فعليا 200 كيلوسعرة، أو 836,800 جول.

تحويلات هندسية

• التدفئة: BTU/ساعة قدرة، لا طاقة. مدفأة بسعة 10,000 BTU/h تقدّم 10,000 BTU في الساعة (نحو 2.93 kWh/ساعة).
• الطعام مقابل الرياضة: 100 kcal = 418 kJ. الجري بوتيرة معتدلة يحرق نحو 60 kcal لكل km لشخص وزنه 70 kg، فجولة 7 km تقابل نحو 420 kcal.
• البنزين: 1 جالون = 33.7 kWh (مكافئ EPA لمقارنة السيارات الكهربائية).
• الغاز الطبيعي: 1 therm = 100,000 BTU = 29.3 kWh.

لماذا تبقى كل هذه الوحدات

تحجّرت اختيارات الوحدات في صناعات مختلفة قبل أن يوحّد النظام الدولي الأمور:

• الكهرباء تستخدم واط-ساعة لأن الفواتير تتراكم من العدّادات التي تقرأ الواط الآني.
• التدفئة وتكييف الهواء في الولايات المتحدة يستخدمان BTU لأن الصناعة سابقة للمتري وتكاليف التحديث تمنع التحويل.
• الكيمياء والتغذية يستخدمان السعرة لأن 1 cal ترفع 1 g من الماء 1 C؛ ملائمة للاستدلال الترموديناميكي.
• فيزياء الجسيمات تستخدم الإلكترون-فولت لأن الجول أكبر بكثير من أن يصلح لعمل جسيم منفرد.

دقيق مقابل تقريبي

بعض التحويلات دقيقة بالتعريف (1 J = 10^7 erg، 1 kWh = 3.6 MJ). أخرى قيم معرّفة (1 cal = 4.184 J بالضبط حسب اتفاق IUPAC الكيميائي الحراري). وقليل منها ثوابت مقاسة (1 eV مرتبطة بالشحنة الأولية، دقيقة منذ إعادة تعريف النظام الدولي 2019). يستخدم المحوّل القيم المعرّفة حيث تتوفر.