Jednotky práce a energie
Práce a energie jsou fyzikální veličiny se stejnou jednotkou. Práce je výsledek působení síly po dráze, energie je schopnost konat práci. Odvozenou jednotkou SI pro práci a energii je joule [J]. Platí 1 J = 1 N·m = 1 W·s = 1 kg·m2·s−2.
Nejčastější převody energie
- 1 kJ = 1000 J,
- 1 MJ = 1 000 000 J,
- 1 Wh = 3600 J,
- 1 kWh = 3,6 MJ = 3 600 000 J,
- 1 kcal = 4,1868 kJ,
- 1 eV = 1,602 176 634 × 10−19 J.
Převodní tabulka práce (energie)
| Jednotka | Zkr. | Koeficient | Poznámka |
|---|---|---|---|
| joule | J | 1 | Joule je práce, kterou vykoná stálá síla 1 newtonu působící po dráze 1
metru ve směru síly. Je to odvozená jednotka SI (kg·m2·s−2). Jednotka joule je pojmenovaná podle anglického fyzika Jouleho (James Prescott Joule, 1818–1889). |
| kilojoule | kJ | 1 000 | |
| megajoule | MJ | 1 000 000 | |
| kilopondmetr | kp·m | 9,806 65 | Dříve používaná jednotka práce. |
| pondcentimetr | p·cm | 9,806 65 × 10−5 | Dříve používaná jednotka práce. |
| kalorie | cal | 4,186 8 | Tzv. malá kalorie. Původně to bylo teplo potřebné k ohřátí 1 g vody o 1 °C. Tato formulace je jen přibližná, protože velikost kalorie závisí na teplotním intervalu. Zde je použita běžná mezinárodní kalorie. |
| koňská síla hodina | KS·h | 2 647 796 | Metrická koňská síla krát hodina; u horsepower existují i jiné varianty. |
| termochemická kalorie | calth | 4,184 | Termochemická kalorie. |
| Btu (Steam Table British Thermal Unit) | Btu | 1 055,066 | |
| Btu (British Thermal Unit) | Btu | 1 054,35 | |
| Btu (International Steam Table) | Btu | 1 055,04 | |
| Btu (mean) | Btu | 1 055,87 | |
| Btu (39°F) | Btu | 1 059,67 | |
| Btu (60°F) | Btu | 1 054,68 | |
| therm | 105 505 600 | ||
| stopa·libra síly | ft·lbf | 1,355 818 | Angloamerická jednotka práce a energie. |
| Celsiova tepelná jednotka | Chu | 1 899,118 8 | 1 Chu = 1,8 Btu. |
| erg | erg | 0,000 000 1 | Odvozená jednotka pro energii z dříve používané absolutní soustavy jednotek CGS (soustava centimetr, gram, sekunda). |
| watthodina | Wh | 3 600 | |
| elektronvolt | eV | 1,602 176 634 × 10−19 | Elektronvolt je vedlejší jednotka pro energii; hodnota je přesná, protože vychází z přesně definovaného elementárního náboje. |
| hartree | Eh | 4,359 744 722 206 × 10−18 | Jednotka používaná např. v atomové a molekulární fyzice. Douglas Rayner Hartree (1897–1958). |
| rydberg | Ry | 2,179 872 361 103 × 10−18 | Johannes Robert Rydberg (1854–1919). |
- Koeficient
- Udává, kolikrát je daná jednotka větší nebo menší než základní jednotka uvedená v tabulce. Například 1000 u jednotky práce kilojoule znamená, že 1 kilojoule = 1000 joulů.
Podrobná nápověda – další informace, jak převádět jednotky pomocí tabulky převodních koeficientů.
Energie v praxi
Kinetická energie chůze: asi 50 J na krok. Energetický obsah potravin se běžně uvádí v kilokaloriích (kcal) nebo kilojoulech (kJ); 1 kcal ≈ 4,187 kJ. Spotřeba elektrické energie domácností se měří v kilowatthodinách (kWh); 1 kWh = 3,6 MJ. Elektronvolt (eV) se používá v atomové a jaderné fyzice; 1 eV ≈ 1,602 × 10−19 J.
Vzorec mechanické práce: W = F·s, pokud síla působí ve směru dráhy. Obecněji:
W = F · s · cos α
- W
- práce (energie) v joulech [J]
- F
- síla v newtonech [N]
- s
- dráha v metrech [m]
- α
- úhel mezi silou a směrem pohybu
Příklad: síla 10 N na dráze 5 m = práce 50 J.
Časté otázky
- Jaká je jednotka práce a energie?
- Odvozenou jednotkou SI pro práci i energii je joule (zkratka J). Platí 1 J = 1 N·m = 1 W·s = 1 kg·m2·s−2. Joule je pojmenován po anglickém fyzikovi Jamesu Prescottu Jouleovi (1818–1889).
- Jak se vypočítá práce ve fyzice?
- Mechanická práce W = F · s, kde F je síla v N a s je dráha v m. Výsledek je v joulech. Obecněji: W = F · s · cos α, kde α je úhel mezi silou a směrem pohybu.
- Jak převést kWh na jouly [J]?
- 1 kWh = 3 600 000 J = 3,6 MJ. Hodnotu v kWh vynásobte 3 600 000. Příklad: 5 kWh = 18 000 000 J = 18 MJ. Zpět: hodnotu v J vydělte 3 600 000.
- Jak převést elektronvolty [eV] na jouly [J]?
- 1 eV = 1,602 176 634 × 10−19 J. Hodnota je přesná, protože vychází z přesně definovaného elementárního náboje. Zpět: 1 J ≈ 6,242 × 1018 eV. Elektronvolt se používá v atomové a jaderné fyzice, kde jsou energie v joulech velmi malá čísla.
- Jaký je rozdíl mezi joulem [J] a wattem [W]?
- Joule [J] je jednotka energie – udává množství energie. Watt [W] je jednotka výkonu – udává, jak rychle se energie přenáší. Vztah: P = E/t; při použití značky práce lze psát také P = W/t, kde W zde označuje práci, nikoli watt. Platí 1 W = 1 J·s−1. Žárovka 60 W spotřebuje za 1 sekundu 60 J.
- Jaký je rozdíl mezi J a kWh?
- Joule [J] je jednotka energie v soustavě SI. Kilowatthodina [kWh] je praktická jednotka pro spotřebu elektřiny: 1 kWh = 3 600 000 J = 3,6 MJ.
- Je kalorie totéž co kilokalorie?
- Ne. Malá kalorie [cal] = přibližně 4,1868 J. Kilokalorie [kcal] = 1 000 cal = 4 186,8 J. V potravinářství se na obalech uvádějí kilokalorie, ale zkráceně se říká „kalorie" – tedy „100 kalorií" znamená 100 kcal.
- Kdy se používá elektronvolt?
- Elektronvolt [eV] se používá hlavně v atomové, jaderné a částicové fyzice, kde jsou energie vyjádřené v joulech velmi malé. 1 eV je energie, kterou získá částice s elementárním nábojem při průchodu napětím 1 V. Typické energie chemických vazeb jsou řádově jednotky eV.
Související
- Výkon – P = W/t
- Síla
- Teplota – tepelná energie
- Měrná energie – energie na kilogram
- Konstanty – elektronvolt, Planckova konstanta
- James Prescott Joule – životopis
Viz též
- Termoemise – výstupní práce v elektronvoltech