Quina és la unitat bàsica de l'energia? Quina és la relació entre treball, calor i energia?
La unitat SI de l'energia és el joule, símbol J, anomenat així pel físic britànic James Joule. 1J=1N·m=1W·s=1kg·m²/s² (treball fet per una força d'1 newton que es mou 1 metre, o energia alliberada per una potència d'1 watt en 1 segon). El treball, la calor i l'energia són fonamentalment la mateixa magnitud física, que es manifesta de manera diferent segons el context: s'anomena treball en mecànica (W=Fs), energia elèctrica en electricitat (W=Pt=UIt), calor en termodinàmica (Q=cmΔT), calories en nutrició — totes mesurades en joules o calories.
Quants joules hi ha en 1 kWh? Quantes quilocalories?
1 kWh = 1 quilovatt-hora = 1000W×3600s = 3.600.000J = 3600kJ ≈ 860 kcal. Aquesta és la conversió més utilitzada per a la facturació i el mesurament elèctric. Amb 1 kWh un aparell d'aire condicionat d'1 HP pot funcionar aproximadament 1 hora, una llum LED de 10W pot brillar 100 hores, es pot carregar un telèfon unes 80 vegades, o un vehicle elèctric pot recórrer 5-8 km. El valor tèrmic d'1 kWh ≈ 860 kcal; per escalfar 1 litre d'aigua de 20°C a 100°C calen 80 kcal ≈ 0,093 kWh.
Quina és la relació entre cal, kcal i Calories? Quina 'caloria' hi ha a les etiquetes dels aliments?
1 cal (caloria petita) = calor necessària per elevar 1 gram d'aigua 1°C ≈ 4,184J; 1 kcal (quilocaloria) = 1000 cal = 4184J = 4,184kJ = 1 Caloria (caloria gran). 'Calories' (majúscula C) a les etiquetes nutricionals significa en realitat kcal: la taxa metabòlica basal és d'aproximadament 1200-1400 kcal/dia per a dones adultes, 1500-1800 kcal/dia per a homes; un bol d'arròs ≈ 200 kcal, un ou ≈ 70 kcal, córrer 1 hora crema unes 500-700 kcal. 'Calories 250' als envasos d'aliments significa 250 kcal = 250.000 calories petites!
Com es converteix kJ a kcal? Per què les etiquetes dels aliments mostren totes dues?
1 kcal ≈ 4,184 kJ, al revés 1 kJ ≈ 0,239 kcal. Les etiquetes d'aliments de la Xina i la UE requereixen tant kJ com kcal; les etiquetes nord-americanes mostren Calories (kcal). Per exemple, un paquet etiquetat 'Energia 2000kJ/100g' ≈ 2000÷4,184 ≈ 478 kcal/100g; una llauna de cola ≈ 140 kcal ≈ 586 kJ. Per a càlculs nutricionals: proteïnes 4kcal/g, hidrats de carboni 4kcal/g, greixos 9kcal/g, alcohol 7kcal/g — multipliqueu per 4,184 per obtenir kJ.
Què és BTU? Per què s'utilitza comunament BTU en climatització?
BTU (British Thermal Unit) es defineix com la calor necessària per elevar 1 lliura d'aigua 1°F; 1 BTU ≈ 1055J ≈ 0,252 kcal ≈ 0,293 Wh. Els aparells d'aire condicionat, calderes, xemeneies, escalfadors d'aigua i altres equips de climatització utilitzen comunament BTU/h (BTU per hora) per a la capacitat de refrigeració/calefacció a Amèrica del Nord i països de la Commonwealth: un aparell d'aire condicionat d'1 HP ≈ 9000 BTU/h ≈ 2,5kW de capacitat de refrigeració; 1 Ton AC = 12000 BTU/h ≈ 3,5kW; les cuines de gas domèstiques solen tenir 10000-15000 BTU per cremador.
Quina és la relació entre Wh i mAh? Com es converteix la capacitat de la bateria en energia?
Wh (Vatt-hora) = Tensió(V) × Capacitat(Ah) = Potència × Temps, i representa l'energia total emmagatzemada en una bateria. Les bateries dels telèfons solen ser de 10-15 Wh (3,8V × 3000-4000 mAh), els portàtils de 45-90 Wh, els vehicles elèctrics de 40-100 kWh. Tingueu en compte que mAh és una unitat de càrrega, no d'energia — heu de multiplicar per la tensió per obtenir energia: Wh = V × mAh/1000. Per exemple, una power bank de 10000 mAh (3,7V) = 37 Wh; el límit per a vols és de 100 Wh (≈ 27000 mAh @ 3,7V).
Què són PS·h i HP·h? Quin és mètric i quin és imperial?
PS (Pferdestärke, cavall de força mètric) = 75 kgf·m/s ≈ 735,5W; HP (Horsepower, cavall de força imperial/mecànic) = 550 ft·lbf/s ≈ 745,7W. 1 PS·h = 735,5W × 3600s ≈ 2,648×10⁶J ≈ 2,648MJ ≈ 0,7355 kWh; 1 HP·h ≈ 2,685MJ ≈ 0,7457 kWh. La Xina, Europa i el Japó utilitzen comunament el PS mètric; el Regne Unit i els Estats Units utilitzen l'HP imperial — la diferència és d'aproximadament un 1,4%. La potència dels motors d'automòbils sovint s'indica en kW o PS/HP, el consum de combustible en L/100km o MPG (milles per galó); la conversió d'energia es pot utilitzar per a càlculs d'eficiència del motor.
Quins són els ordres de magnitud de l'energia cinètica, potencial, elèctrica, química i nuclear?
1 J és aproximadament l'energia necessària per aixecar una poma (100g) 1 metre; 1 kJ és l'energia potencial per aixecar 1 kg uns 102 metres; 1 kcal pot elevar 1 kg d'aigua 1°C; 1 kWh pot fer brillar un LED de 10W durant 100 hores; 1 litre de gasolina ≈ 32MJ ≈ 8,9kWh ≈ 7700 kcal; 1 kg d'explosió de TNT ≈ 4,2MJ; 1 kg de fissió d'urani-235 ≈ 83TJ ≈ 23 milions de kWh (equivalent a més de 2000 tones de carbó); 1 gram de massa totalment convertit E=mc² ≈ 9×10¹³J ≈ 25 milions de kWh.
Com s'estimen les calories cremades durant l'exercici?
Estimacions aproximades (per a adults de 60-70 kg): caminar ràpid (5 km/h) ≈ 300 kcal/hora, trotar (8 km/h) ≈ 500-600 kcal/hora, córrer (12 km/h) ≈ 700-850 kcal/hora, anar en bicicleta (15 km/h) ≈ 350 kcal/hora, nedar ≈ 500-700 kcal/hora, saltar a la corda ≈ 700 kcal/hora, ioga ≈ 200 kcal/hora, feines de casa ≈ 150-250 kcal/hora. L'eficiència energètica humana és d'aproximadament un 20%-25%; una sortida mecànica de 100-200W correspon a cremar 500-800W de calor.
Quin és el contingut calòric (kcal) dels aliments comuns?
Valors de referència (per 100g): verdures 15-50 kcal (cogombre 15, tomàquet 18, pastanaga 37, patata 77); fruites 30-90 kcal (poma 52, plàtan 89, alvocat 160); aliments bàsics: arròs 116, fideus 110, pa al vapor 223, pa 265; carn/ous: pit de pollastre 165, vedella 190, porc (magre) 143, (ventresca) 395, ou 144, salmó 208; aperitius: patates fregides 540, xocolata 550, galetes 450-500; begudes: cola 43/100ml, cervesa 43/100ml, licors 230-300/100ml; olis ≈ 900 kcal/100g. Un bol d'arròs (150g cuit) ≈ 175 kcal.
Com es calculen les factures elèctriques a partir de kWh?
Factura elèctrica = Consum (kWh) × Tarifa elèctrica (moneda/kWh). Les tarifes residencials escalonades a la Xina són d'aproximadament 0,5-0,8 iuan/kWh, comercials/industrials 0,6-1,5 iuan/kWh. El consum dels aparells = Potència (kW) × Temps d'ús (h). Exemple: un aparell d'aire condicionat d'1,5 HP amb una potència de refrigeració ≈ 1,2kW, funcionant 8 hores consumeix 1,2×8 ≈ 9,6 kWh ≈ 5-8 iuan; un escalfador d'aigua de 2000W escalfant 1 hora consumeix 2 kWh ≈ 1-1,6 iuan; un encaminador de 10W amb un consum mensual = 0,01×24×30 ≈ 7,2 kWh ≈ 4 iuan; un televisor de 50 polzades de 100W veient 2 hores consumeix 0,2 kWh. Aneu amb compte amb el consum en mode espera — molts aparells consumeixen 1-5W en espera, cosa que suposa uns quants kWh a l'any.
Quines unitats d'energia admet aquesta eina? Per què no hi ha eV, erg, ft·lb?
Aquesta eina admet 9 unitats d'energia: J, kJ, Wh, kWh, cal, kcal, BTU, PS·h (cavall de força mètric-hora), HP·h (cavall de força imperial-hora), cobrint més del 90% dels escenaris diaris en física, electricitat, nutrició, climatització i enginyeria de l'automòbil. eV (electró volt = 1,6×10⁻¹⁹J) s'utilitza en física de partícules i teoria de bandes de semiconductors, una unitat física especialitzada; l'erg (10⁻⁷J) és una unitat CGS antiga que rarament s'utilitza en enginyeria; ft·lb (peu-lliura = 1,356J) és una unitat de treball imperial — BTU i HP·h ja cobreixen les principals necessitats imperials per als escenaris diaris d'energia/calor. Altres unitats es poden afegir segons la demanda futura.
