Przelicznik jednostek: energia

O jednostkach

• Dżule (J) – Dżul to spójna jednostka energii, pracy i ilości ciepła w układzie SI: kilogram razy metr kwadratowy na sekundę do kwadratu, czyli praca siły jednego niutona na drodze jednego metra. Jest jednostką legalną w całej Unii i oczywistą w fizyce, chemii i technice, choć etykieta żywności liczy w kilodżulach. Jeden elektronowolt to 1,602176634 × 10⁻¹⁹ dżula. Pułapką jest niutonometr: ta sama wymiarowość, ale moment siły nie jest energią. Oznaczenie to J.
• Kilodżule (kJ) – Kilodżul to 1000 dżuli, bo przedrostek kilo oznacza 10³, więc jako dziesiętna wielokrotność dżula jest jednostką legalną w całej Unii. To obowiązkowa jednostka energii w informacji o wartości odżywczej: unijne rozporządzenie o informacjach o żywności wymaga podania energii i w kilodżulach, i w kilokaloriach. Współczynniki, z których liczy się tę wartość, stoją w tym samym rozporządzeniu – tłuszcz 37 kJ na gram, węglowodany i białko 17, alkohol 29. Kilokaloria to 4,184 kilodżula. Współczynniki zaokrąglono osobno, więc obu liczb z opakowania nie da się dokładnie przeliczyć na siebie.
• Megadżule (MJ) – Megadżul to milion dżuli, bo przedrostek mega oznacza 10⁶, i jako dziesiętna wielokrotność dżula jest jednostką legalną w całej Unii. Podaje się w nim wartość opałową paliw, bilanse energetyczne i surowe dane o żywności. Najprostszy punkt odniesienia: kilowatogodzina to dokładnie 3,6 megadżula. Dwie pułapki: megadżul i megawatogodzina różnią się 3600 razy, a megadżul na kilogram to nie megadżul na litr – węgiel, olej i gaz mają różne gęstości, więc obie miary nie są proporcjonalne.
• Kalorie (cal) – Kaloria nie jest jedną jednostką. Kaloria termochemiczna to dokładnie 4,184 dżula, a kaloria tablicy międzynarodowej 4,1868 dżula; przeliczenie na tej stronie używa termochemicznej. Kalorii nie ma w załączniku unijnej dyrektywy o jednostkach miar, nie jest więc legalną jednostką miary, podczas gdy kilokaloria może stać na opakowaniu razem z kilodżulem. Największą pułapką jest nazwa: „kalorie” w jedzeniu to w rzeczywistości kilokalorie, tysiąc razy większe. Banan o 100 kaloriach ma 100 000 kalorii w dosłownym sensie jednostki.
• Kilokalorie (kcal) – Kilokaloria to 1000 kalorii, czyli dokładnie 4184 dżule przy kalorii termochemicznej, na której opiera się to przeliczenie. To jednostka, którą konsument naprawdę czyta, ale w Unii wolno ją podawać tylko razem z kilodżulem: rozporządzenie o informacjach o żywności wymaga obu. Wartości odżywcze liczy się ze stałych współczynników – tłuszcz 9 kilokalorii na gram, węglowodany i białko 4, alkohol 7. W Stanach Zjednoczonych tę samą jednostkę pisze się „Calories” z wielkim C. Między kilokalorią a kalorią leży czynnik tysiąc.
• Watogodziny (Wh) – Watogodzina to energia jednego wata przez godzinę, dokładnie 3600 dżuli. Polskie rozporządzenie o legalnych jednostkach miar wymienia ją wprost, obok amperogodziny, wśród jednostek stosowanych w specjalnych dziedzinach. W watogodzinach opisuje się akumulatory, a przepisy lotnicze się na nich opierają: akumulatory litowo-jonowe do 100 Wh mogą lecieć w kabinie, powyżej 100 do 160 Wh wymagają zgody przewoźnika, a zapasowe baterie i powerbanki nigdy nie trafiają do luku. Same miliamperogodziny nie wystarczą: 20 000 mAh przy 3,7 V to 74 Wh.
• Kilowatogodziny (kWh) – Kilowatogodzina to energia jednego kilowata w ciągu godziny, czyli dokładnie 3,6 megadżula. Nie potrzebuje własnej definicji: wat i godzina są jednostkami legalnymi, a złożenia jednostek legalnych też są legalne. To jednostka rachunku za prąd – taryfy zatwierdzane przez Prezesa Urzędu Regulacji Energetyki rozliczają sprzedaż i dystrybucję energii w kilowatogodzinach, a gospodarstwo w grupie taryfowej G11 zużywa ich średnio 1800 rocznie. Pułapką jest kW wobec kWh: kilowat to moc, kilowatogodzina energia. Megawatogodzina to 1000 kilowatogodzin, nie milion.
• Megawatogodziny (MWh) – Megawatogodzina to 1000 kilowatogodzin, dokładnie 3,6 gigadżula. To jednostka hurtowego rynku energii: na Rynku Dnia Następnego Towarowej Giełdy Energii ceny i indeks TGeBase podaje się w złotych za megawatogodzinę, a rachunek za prąd liczy kilowatogodziny. Cena 600 zł/MWh to więc 60 groszy za kilowatogodzinę, jeszcze bez dystrybucji, opłat i podatków. Roczną produkcję liczy się w jednostkach jeszcze większych: terawatogodzina to milion megawatogodzin. Pułapką jest megawat wobec megawatogodziny, czyli moc wobec energii.
• BTU (BTU) – Brytyjska jednostka ciepła występuje w kilku wariantach, różniących się do 0,5%. Przeliczenie tutaj używa BTU tablicy międzynarodowej, dokładnie 1055,05585262 dżula; wariant termochemiczny jest o 0,067% mniejszy. To powszechna jednostka energii w Stanach Zjednoczonych – galon benzyny to około 120 000 BTU, a therm dokładnie 100 000 – a w załączniku unijnej dyrektywy o jednostkach miar jej nie ma. Do Polski trafia z klimatyzacją: „12 000 BTU” znaczy BTU na godzinę, a więc moc, i różni się od energii 3600 razy.
• Stopofunty (ft·lb) – Stopofunt to praca funta-siły na drodze jednej stopy, zdefiniowana dokładnie, bo funt i stopa są dokładne: około 1,356 dżula. W polskim rozporządzeniu o legalnych jednostkach miar go nie ma, ale przetrwał w amerykańskiej i brytyjskiej technice oraz w brytyjskim prawie o broni. W Anglii i Walii wiatrówka jest uznawana za szczególnie niebezpieczną i wymaga pozwolenia, jeśli energia śrutu u wylotu lufy przekracza 12 stopofuntów, a pistolet pneumatyczny 6. To 16,3 i 8,1 dżula. Pułapką jest kolejność: „ft-lb” to energia, a „lb-ft” moment siły.
• Elektronowolty (eV) – Elektronowolt to energia kinetyczna, jaką elektron uzyskuje po przejściu w próżni różnicy potencjałów jednego wolta. Odkąd w 2018 r. ustalono ładunek elementarny, 1 eV to dokładnie 1,602176634 × 10⁻¹⁹ dżula, choć dyrektywa EWG z 1971 r. pisała, że wartość nie jest dokładnie znana. Polskie rozporządzenie o legalnych jednostkach miar dopuszcza go z przedrostkami. Pracuje w fizyce i medycynie: lampa rentgenowska przy 80 kilowoltach daje fotony o energii najwyżej 80 keV, a LHC w CERN zderzał protony przy 13,6 TeV. Pułapka: elektronowolt to energia, nie napięcie.