Калорія, найменш сексуальна одиниця енергії за останні 40 років; Майстерня Зефіра

калорія

Ця стаття є третьою в серії, яка має на меті пояснити основи енергетики. Щоб отримати доступ до першої статті, натисніть ТУТ.

Шукати "дієта" на Екосія 1 .

Ви виявите, що калорія є ворогом № 1 людей, які знаходять великі жертви системи, яка прославляє зовнішній вигляд, одночасно даючи волю звикання до рафінованого цукру, а все для харчування населення, але капіталізму. На жаль ... Я знову прослизнув ... Добре, повернімось до теми.

Перш ніж стати козлом відпущення для дієтологів, калорійність була відповіддю на питання як кількісно визначити енергію. Проблема енергії полягає в тому, що її важко уявити. Як кількісно визначити "Можливість робити", коли його використання - і, отже, фізичні прояви - настільки різноманітні, як випікання торта, серфінг в Інтернеті або рух на велосипеді вперед ?

Для кількісної оцінки відстаней, якщо ви не англосаксонець, метра та його кратних величин більш ніж достатньо. Кількісно визначити енергію не так просто.

Почнемо з хімічна енергія, тобто те, що міститься в речовині, наприклад, нафта або вугілля. Це було давно кількісно визначається за вагою або об’ємом матеріалу, що його містить. Таким чином, ми можемо говорити про «тонни вугілля», про «літри нафти» або навіть про «мега-тонну-еквівалент нафти» (Mtep), щоб говорити про енергоспоживання цілої країни. Але цей метод має недоліки: в залежності від того, звідки він береться, деревне вугілля не має абсолютно однакових властивостей (щільність, чистота тощо), тому має різні здібності робити щось. Штам деревини є найбільш очевидним прикладом того, що використання обсягу або ваги для кількісного визначення енергії не так практично: ви не будете опалювати свій будинок настільки довго "кубічним метром сосни в 1 м", як "кубічним метром дуба в 33 см". Ви все не зрозуміли? Зазвичай це не найінтуїтивніша одиниця енергії.

Тож повернімось до калорійність. Це частина наукової епохи, коли енергія ще не була добре зрозуміла. Тож у 1824 році Ніколас Клемен мав геніальну ідею: використовувати ефект енергія для його кількісної оцінки. Справді, оскільки енергія - це здатність робити, завжди потрібно стільки ж, щоб зробити одне і те ж. Звичайно, це правильно лише в "ідеальній" ситуації, коли відсутні витрати та неефективність у використанні та перетворенні енергії. Ефект, який Ніколас Клемен вибирає для опису своєї енергетичної одиниці, досить легко зрозуміти:

Калорія - це енергія, необхідна для підняття 1 грама води на 1 ° C.

Тоді справа в конверсії. Оскільки потрібно 1 калорія, щоб підняти 1 грам води на 1 ° C, мені знадобиться 1000, щоб підняти в 1000 разів більше води на 1 ° C. Якщо ви хочете знати, скільки калорій в деревині, використовуючи цей пристрій, вам просто потрібно спалити його 2 і використати тепло, яке виробляється, для нагрівання води. Залежно від кількості грамів води, яку ви можете нагріти на 1 ° C, ви тоді дізнаєтесь кількість калорій, що містяться в цій деревині.

Щоб виміряти кубічний метр деревини, вам потрібно зберігати ділянки довжиною 1 м у просторі, що відповідає 1 м³, тобто вирівняти їх шириною 1 м і досягати 1 м висоти. Однак ця ж кількість деревини, якщо її розрізати на більш короткі шматки, поміститься менше ніж 1 м³ (оскільки легше буде гніздитись разом), але все одно буде називатися стером. Крім того, оскільки різні ліси не мають однакової щільності, в кубічному метрі більше кілограмів дуба, ніж сосни, отже, в 1-му більше енергії, ніж у 2-му.

Щоб дізнатись, скільки калорій має Big Mac, просто прочитайте упаковку, покладіть її назад на прилавок, вийдіть з Mac і ніколи не повертайтеся назад. Насправді, ось відповідь: це 510 000 калорій. Вас ласкаво просимо, тому вам навіть не потрібно їхати.

Тому калорія дуже корисна для кількісного визначення теплової енергії або навіть хімічної енергії, але, як кубічний метр або тонна олії, вона також зазнала невдачі міжнародна система одиниць (SI), який воліє набагато простіше використовувати комбінацію:

  • кілограмів,
  • квадратних метрів
  • і обернені секунди в квадраті.

Ви все не зрозуміли? Звичайно, я зробив це навмисно, щоб ви прочитали решту статті. Я обіцяю спробувати зробити все зрозумілішим.

Ця комбінація називається Джоуль (J).

Чесно кажучи, мені було важко знайти оригінальний спосіб пояснити джоули. До речі, мені довелося почати з того, що я сам це зрозумів, оскільки здавалося, що я врешті не так добре зрозумів концепцію. Після стількох років навчання зрозуміти, що це трохи соромно ... але дякую, що дали мені можливість це прояснити. !

Щоб показати вам, що я зробив все можливе, використовуючи підручні засоби, спершу ось визначення, яке міститься в результатах пошукової системи для "визначення Джоуля":

Ця одиниця визначається як робота рушійної сили одного ньютона, точка прикладання якої рухається на один метр у напрямку сили: 1 Дж = 1 Нм = 1 кг · м². s −2

Вікіпедія, Джоуль, https://fr.wikipedia.org/wiki/Joule, 03.02.20

Легко! Або ні, якщо нас не влаштовує поняття рушійної сили, Ньютона або той факт, що ми ставимо негативні сили на секунди ... Ну, якщо ми більш-менш люди, що !

Тому я скоріше почну з прикладу що можна зробити з 1 Дж:

1 Джоуль - це енергія, необхідна для підняття 102 г. (один середній помідор) висотою 1 м

У цьому прикладі ми застосовуємо силу 1 ньютон (N) на відстані 1 м. Ця сила 1 Н - це сила, яку рука повинна надавати, щоб підтримувати помідор, тобто "протидіяти силі тяжіння", якій він піддається.

Якби ми хотіли підняти 1 кг помідорів, потрібно було б більше зусилля, щоб утримати його (знадобилося б 9,8 N, оскільки в 1 кг 9,8 помідора). Отже, маючи лише 1 Дж енергії, ми могли б піднятися на неї лише на 10,2 см. І якби ми хотіли насправді встановити його на 1 м, нам знадобилося б 9,8 Дж.

З іншого боку, якби ми використали 1 Дж, щоб підняти помідор на Місяць, він піднявся б у 6 разів вище, отже, 6 м. Оскільки сила тяжіння (сила, якій слід протистояти, виміряна в ньютонах) на Місяці в 6 разів менш сильна.

Тому ми можемо кількісно визначити енергію механічні, такі як енергія, необхідна для руху, з Джоулями. Але ми також можемо використовувати Джоулі для кількісного визначення енергії тепловий (скільки Джоулів потрібно, щоб підняти мій помідор на 1 ° C?); а також енергія хімічна (скільки Джоулів я з'їдаю з помідором?).

Дійсно, навіть якщо ці різні одиниці є корисними, вони не змінюють того, що в теорії, завжди потрібно рівно стільки ж енергії, щоб зробити те саме. Чи вважаєте ви в кілограмах деревного вугілля, помідорів чи джоулів, неважливо.

Але навіть якщо ми тепер розуміємо, що таке енергія, і як рахувати її стандартизованим чином, нам все одно доведеться говорити про ключову одиницю енергії сьогодні, ту, яку ми використовуємо щодня, я назвав ... " кіловат-година "! Дійсно, якщо ми використовуємо Mtoe у великих кількостях, кВт-год є зіркою побутового споживання.

Давайте розберемо це слово:

  • Кіло: тобто в 1000 разів більше базової одиниці.
  • Ватт: ватт також є одиницею виміру сам по собі, тільки він не визначає кількісно енергію, а а потужність. Потужність - це число від 1 до 10 ваших електроплит. Щоб закип’ятити 1 л води, потрібна певна кількість енергії. Але залежно від обраної цифри знадобиться більше чи менше часу, щоб отримати результат.
  • Година: це час, протягом якого застосовується потужність.

Енергія (кип’ятити воду) = Потужність (встановлюючи мою тарілку) x Час

1000 = 2000 х 0,5

1 кВт-год - енергія, яка використовується для подачі потужності 1000 Вт протягом 1 год

Або 2000 Вт протягом 30 хвилин, або 100 Вт протягом 10 годин. І так далі.

КВт-год, очевидно, можна порівняти з іншими одиницями вимірювання енергії. Перетворення на Джоуль є таким: 1 кВт-год = 3600000 Джоулів. Насправді, щоб мати Джоуль енергії, потрібно застосовувати 1 Вт протягом 1 с 3. Якщо ми застосовуємо цей Вт протягом 3600 с (що еквівалентно 1 год), ми отримаємо 3600 Дж або 1 Вт · год.

Зрештою, саме кВт-год використовується найбільше щодня. Наприклад, ми знаємо, що середньостатистичне французьке домогосподарство (тобто 2,2 людини на 90 м²) споживає близько 15 000 кВт-год на рік у своєму середовищі проживання (отже, це виключає, серед іншого, транспорт та споживання). Ми також знаємо, що з цієї загальної кількості 61% використовується для опалення. Ми також знаємо, що залежно від випадку, застосовуючи відомі методи ізоляції та ефективного нагрівання, ми могли б заощадити від 60 до 80% цієї енергії опалення, або від 35% до 50% від загального споживання.

З іншого боку, ми не знаємо, що ми очікуємо, щоб зрушити сідниці, і усвідомити, що надзвичайна ситуація з кліматом більше не може чекати політичних напівзаходів, щоб люб’язно заохотити оновлення.

1. Ні, не в Google, навіть якщо це означає забруднення через Інтернет, ви також можете спробувати компенсувати, посадивши дерева. Посилання на пошукову систему Écosia. ↩

2. Деревина повинна бути ідеально спалена, тобто отримати всю енергію, яку вона містить. Щоб краще зрозуміти, як енергія видаляється з деревини під час горіння, прочитайте наші ресурси на цю тему (ПОСИЛАННЯ). ↩

3. Оскільки вати визначаються як джоулі в секунду, тобто 1 Вт - це потужність, необхідна для отримання еквівалента 1 Дж за 1 с ↩