Единицы измерения внутренней энергии и их измерение (7 видео)

Внутренняя энергия – это мера тепловой энергии, которая содержится в системе или веществе. Знание внутренней энергии является важным для понимания различных физических и химических процессов. Внутренняя энергия может быть измерена в разных единицах, каждая из которых имеет свои особенности.

Одной из основных единиц измерения внутренней энергии является джоуль (Дж). Джоуль – это единица измерения энергии в системе Международных Единиц (СИ). Измерение внутренней энергии в джоулях чаще всего используется в физике и инженерии.

В химии внутреннюю энергию также можно измерить в калориях (кал). Калория – это единица измерения энергии, которая определяется, как количество энергии, необходимое для нагревания одного грамма воды на один градус Цельсия при атмосферном давлении. В химических реакциях и термодинамических процессах часто используется измерение внутренней энергии в калориях.

Содержание

Классическая физика
Калория
Джоуль
Квантовая физика
6. Электрон-вольт
Британская тепловая единица
📸 Видео

Видео:Внутренняя энергия. Способы изменения внутренней энергии. 8 класс.Скачать

Классическая физика

В рамках классической физики одним из основных понятий является внутренняя энергия. Внутренняя энергия – это сумма энергии, связанной с движением и взаимодействием частиц внутри системы. Она включает в себя кинетическую энергию частиц, их взаимодействие между собой и потенциальную энергию, связанную с состоянием частиц.

Для измерения внутренней энергии в классической физике используется единица измерения — калория. Калория определяется как количество теплоты, необходимое для нагрева одного грамма воды на одну градус Цельсия. Эта единица измерения широко применяется в химии и термодинамике.

Однако в классической физике также используется другая единица измерения — джоуль. Джоуль определяется как работа, совершенная при передвижении объекта на один метр под действием силы в один ньютон. Внутренняя энергия в классической физике может быть выражена в джоулях, где 1 калория равна приблизительно 4,184 джоуля.

Классическая физика была основой для развития современной физики и ее применения в различных областях, таких как механика, электродинамика, оптика и другие. Она позволила человечеству получить глубокое понимание законов природы и использовать их для создания различных технологий и улучшения нашей жизни.

Калория

В практическом использовании, калория обычно применяется для измерения энергетической ценности пищевых продуктов. Например, когда мы говорим о калорийности продукта или о количестве калорий, получаемых из определенной пищи.

Для точного измерения энергии в науке и инженерии часто используется Джоуль, однако калория по-прежнему применяется в пищевой промышленности и в повседневной жизни. В таблицах продуктов указывается количество калорий на 100 грамм продукта, что помогает людям контролировать свой рацион и управлять своим весом.

Калория в классической физике обозначается как cal, в отличие от калории в пищевых целях, которая обозначается как Cal. 1 калория равна 4.184 Джоулям, и это соотношение помогает преобразовывать единицы измерения внутренней энергии.

Джоуль

Джоуль определен как работа, совершенная силой в один ньютон при перемещении объекта на один метр в направлении действия силы. Это также равно 1 ватт-секунде, то есть мощность в один ватт, умноженная на время в одну секунду.

Джоуль является основной единицей измерения энергии и тепла в СИ. Он используется для измерения энергетических процессов в физике, химии, инженерии и других областях науки и техники. Например, он используется для измерения тепловой энергии, потребляемой при нагреве воды или газа, а также для измерения энергетических потоков в электрических системах.

Джоуль также является основой для производных единиц измерения энергии, таких как килоджоуль (1 кДж = 1000 джоулей) или мегаджоуль (1 МДж = 1 000 000 джоулей). Эти единицы широко используются в промышленности и энергетике для оценки энергетических потоков и расхода энергии.

Видео:Температура и её измерениеСкачать

Квантовая физика

В квантовой физике внутренняя энергия может измеряться в энергетических единицах, например, в электрон-вольтах (эВ). Электрон-вольт – это энергия, которая приобретается электроном при его перемещении в электрическом поле напряжением один вольт. Один электрон-вольт равен приблизительно 1,6*10^-19 джоуля.

Квантовая физика играет важную роль в современных технологиях, таких как квантовые компьютеры и квантовая криптография. Она также позволяет более точно описывать множество физических явлений, включая световые волны, электрические заряды, магнетизм и тепловое излучение.

Изначально, внутренняя энергия измерялась в единицах, принятых в классической физике, таких как джоули и калории. Однако, в квантовой физике использование электрон-вольта для измерения внутренней энергии позволяет более точно оценить энергетические процессы на атомном и субатомном уровнях.

Единица измерения	Обозначение	Примерная эквивалентность
Электрон-вольт	эВ	1,6*10^-19 джоуля
Джоуль	Дж	1 Дж = 6,2*10^18 эВ
Калория	кКал	1 кКал = 4184 Дж
Британская тепловая единица	BTU	1 BTU ≈ 1055 Дж

Квантовая физика предоставляет фундаментальные знания о внутренней энергии и позволяет более точно измерять и описывать энергетические процессы на уровне атомов и частиц. Это имеет важное значение для разработки новых технологий и понимания мироздания в его фундаментальных аспектах.

6. Электрон-вольт

Величина электрон-вольта очень мала и равна приблизительно 1,6 x 10^-19 Дж. Она была введена для удобства измерения энергий в квантовой физике, где взаимодействия происходят на микроуровне.

Электрон-вольт широко используется в физике частиц, астрофизике и электронике. Он позволяет удобно измерять энергетические уровни элементарных частиц и кинетическую энергию заряженных частиц в различных электронных устройствах.

Для наглядности и удобства сравнения энергий, измеряемых в электрон-вольтах, часто используется таблица, где приводятся значения энергий различных физических процессов и взаимодействий на основе этой единицы. Такая таблица помогает исследователям и инженерам лучше понимать и анализировать энергетические свойства систем на уровне элементарных частиц.

Энергия в электрон-вольтах (эВ)	Описание
0,511	Энергия покоя электрона
1,602 x 10^-19	Заряд электрона
938,272	Энергия покоя протона
1,22 x 10^6	Энергия фотона со световой длиной 1 микрометр
1,6 x 10^-13	Энергия стандартного атома химического вещества

Использование электрон-вольта в квантовой физике позволяет унифицировать и привести к общему измерению различные энергетические значения, связанные с элементарными частицами и квантовыми процессами. Эта единица измерения играет важную роль в научных исследованиях и разработке новых технологий в области физики и электроники.

Британская тепловая единица

Одна BTU определяется как количество теплоты, которое требуется для нагрева одной фунты воды на один градус Фаренгейта. Температура воды на стандартных быть 212 градусов Фаренгейта, и на 32 градуса ниже воды. Таким образом, мы можем рассчитать меру теплоты. BTU используется в различных областях, таких как отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха, а также в промышленности и строительстве.

В Соединенном Королевстве и США BTU была популярной единицей измерения теплоты в течение многих лет, однако сейчас эта единица часто заменяется на систему метрических единиц – джоуль. Одна BTU примерно равна 1055,06 джоулей.

Для удобства преобразования между BTU и джоулями можно использовать таблицы преобразования. Для примера, 1 килоджоуль равен примерно 0,948 BTU, а 1 мегаджоуль равен примерно 947,82 BTU.

BTU	Джоули
1	1055,06
10	10 550,6
100	105 506

Использование таблиц преобразования поможет легко переводить значения теплоты из одной системы измерения в другую. Важно помнить, что BTU и джоули — это единицы измерения энергии, но они могут использоваться для описания разных видов энергии, например, тепловой или механической. В каждом случае, перевод между этими единицами поможет в обмене данными между разными системами измерения.