Kas ir īpatnējā enerģija?

Īsā atbilde

Vienkārši sakot, īpatnējā enerģija ir veids, kā izmērīt precīzu enerģijas daudzumu noteiktā vienībā, ko parasti izsaka svara izteiksmē. Tas būtībā ir enerģijas daudzums uz masas vienību — piemēram, uz džoulu vai mazāk precīzos apstākļos uz vienu kaloriju vai Lielbritānijas termisko vienību (BTU). Izpratne par vielas vai savienojuma izmērīto un kvantitatīvo enerģiju bieži vien ir patiešām noderīga pētniekiem un inženieriem. Tas var palīdzēt noteikt tādas lietas kā sadegšanas laiks dzinējos un citās lielās mehānikās, kā arī palīdz pārtikas pētniekiem izdarīt secinājumus par dažādu ēdienu un pārtikas produktu uzturvielu sastāvu un enerģijas profiliem. Parasti ir iespējams aprēķināt jebkura materiāla īpatnējo enerģiju, kam ir masa vai svars. Bezsvara lietām, piemēram, gaismai, bieži ir nepieciešama nedaudz atšķirīga aprēķinu un mērīšanas rubrika.

Veidi, kā domāt par enerģiju plašāk

Zinātniekam vai inženierim termins enerģija ir sistēmas potenciāls veikt darbu vai ražot siltumu. Enerģija kopumā ir svarīgs un diezgan visuresošs jēdziens, un tās mērīšana padara to vieglāk izmērāmu pētniecībai un citiem uz aprēķiniem balstītiem mērķiem. Koncentrācija pēc masas ir daudzuma mērīšana uz masas vienību, un šādā mērā īpašo enerģiju var uzskatīt par enerģijas koncentrāciju uz masas vienību.

Īpašo aprēķinu galvenās priekšrocības

Parasti ir vairāki iemesli, kāpēc ir svarīgi izmērīt enerģijas daudzumu uz masas vienību. To bieži izmanto kā salīdzināšanas punktu, jo līdzīgus produktus, elementus vai savienojumus bieži var atšķirt, pamatojoties uz enerģijas blīvumu, ko tie spēj izdalīt. Tas bieži ir īpaši svarīgi, ja runa ir par degvielas gradāciju. Koncepcija parasti ir svarīga arī aerodinamikai un automobiļu rūpniecībai, kā arī pārtikas zinātniekiem un pētniekiem.

Izvades mērīšana

Džouls ir metrisks vai, precīzāk, Starptautiskās mērvienību sistēmas (SI) enerģijas mērījums. To iegūst no kinētiskās enerģijas formulas: Ek = ½ mv2, kur m ir kustīgā objekta masa un v ir tā ātrums. Džouls ir enerģija, kas nepieciešama, lai paātrinātu viena kilograma masu ar ātrumu viens metrs sekundē, rēķinot viena metra attālumā. Izmērīto enerģiju bieži izsaka SI vienībās kā džoulos uz gramu (J/g), kilodžoulos uz kilogramu (kJ/kg) vai džoulos uz kilogramu (J/kg), atkarībā no pētāmās sistēmas.

Kaloriju kontekstā

Iepriekšējais ķīmiķu mēģinājums definēt enerģiju bija kalorijas, enerģija, kas nepieciešama, lai viena grama ūdens temperatūru paaugstinātu par 1°C. Tomēr tas nav precīzs mērījums, jo nepieciešamā enerģija ir nedaudz atkarīga no ūdens sākuma temperatūras. SI kaloriju definīcija tagad ir 1 kalorija ir vienāda ar 4.184 džouliem. Konkrētāk, enerģiju parasti mēra kā kalorijas/gram (cal/g), kilokalorijas/kg (kcal/kg) vai kilokalorijas uz gramu (kcal/g).

Britu termiskā mērvienība (BTU) ir kaloriju analogs un ir neprecīzs mērījums. BTU ir enerģija, kas nepieciešama vienas mārciņas ūdens temperatūras paaugstināšanai par 1°F. BTU ir nedaudz mazāk enerģijas nekā 1 kilodžouls. Konkrēti izmērītā enerģija šajā sistēmā parasti tiek izteikta kā BTU uz mārciņu (BTU/lb).

Attiecības ar gaismu

Gaismai, citam enerģijas veidam, nav masas. Tāpēc īpašajai gaismas enerģijai nav termina. Apspriežot ķīmisko enerģiju, bieži vien ir lietderīgāk pievērsties konkrētiem mērījumiem, pamatojoties uz molekulu, nevis masu. Ķīmiķis var izmantot džoulus uz molu (J/mol), nevis džoulus uz kilogramu, jo šajā lietojumprogrammā ir noderīgs reaģējošo molekulu skaits.

Īsā atbilde

Saistītie jautājumi