Apa satuan dasar energi? Apa hubungan antara kerja, panas, dan energi?
Satuan SI untuk energi adalah joule, simbol J, dinamai menurut fisikawan Inggris James Joule. 1J=1N·m=1W·s=1kg·m²/s² (kerja yang dilakukan oleh gaya 1 newton yang bergerak 1 meter, atau energi yang dilepaskan oleh daya 1 watt dalam 1 detik). Kerja, panas, dan energi pada dasarnya adalah besaran fisik yang sama, yang bermanifestasi berbeda tergantung konteks: disebut kerja dalam mekanika (W=Fs), energi listrik dalam kelistrikan (W=Pt=UIt), panas dalam termodinamika (Q=cmΔT), kalori dalam nutrisi — semuanya diukur dalam joule atau kalori.
Berapa joule dalam 1 kWh? Berapa kilokalori?
1 kWh = 1 kilowatt-jam = 1000W×3600s = 3.600.000J = 3600kJ ≈ 860 kcal. Ini adalah konversi yang paling umum digunakan untuk tagihan dan pengukuran listrik. Dengan 1 kWh, AC 1 HP dapat berjalan sekitar 1 jam, lampu LED 10W dapat menyala 100 jam, ponsel dapat diisi daya sekitar 80 kali, atau kendaraan listrik dapat menempuh 5-8 km. Nilai termal 1 kWh ≈ 860 kcal; untuk memanaskan 1 liter air dari 20°C ke 100°C dibutuhkan 80 kcal ≈ 0,093 kWh.
Apa hubungan antara cal, kcal, dan Calories? 'Kalori' mana yang ada di label makanan?
1 cal (kalori kecil) = panas yang dibutuhkan untuk menaikkan 1 gram air 1°C ≈ 4,184J; 1 kcal (kilokalori) = 1000 cal = 4184J = 4,184kJ = 1 Calorie (kalori besar). 'Calories' (huruf kapital C) pada label nutrisi sebenarnya berarti kcal: laju metabolisme basal sekitar 1200-1400 kcal/hari untuk wanita dewasa, 1500-1800 kcal/hari untuk pria; semangkuk nasi ≈ 200 kcal, sebutir telur ≈ 70 kcal, lari 1 jam membakar sekitar 500-700 kcal. 'Calories 250' pada kemasan makanan berarti 250 kcal = 250.000 kalori kecil!
Bagaimana cara mengonversi kJ ke kcal? Mengapa label makanan menunjukkan keduanya?
1 kcal ≈ 4,184 kJ, sebaliknya 1 kJ ≈ 0,239 kcal. Label makanan Tiongkok dan UE mewajibkan baik kJ maupun kcal; label AS menunjukkan Calories (kcal). Misalnya, paket berlabel 'Energi 2000kJ/100g' ≈ 2000÷4,184 ≈ 478 kcal/100g; sekaleng cola ≈ 140 kcal ≈ 586 kJ. Untuk perhitungan nutrisi: protein 4kcal/g, karbohidrat 4kcal/g, lemak 9kcal/g, alkohol 7kcal/g — kalikan dengan 4,184 untuk mendapatkan kJ.
Apa itu BTU? Mengapa BTU umum digunakan dalam HVAC?
BTU (British Thermal Unit) didefinisikan sebagai panas yang dibutuhkan untuk menaikkan 1 pon air 1°F; 1 BTU ≈ 1055J ≈ 0,252 kcal ≈ 0,293 Wh. AC, tungku, perapian, pemanas air, dan peralatan HVAC lainnya umum menggunakan BTU/h (BTU per jam) untuk kapasitas pendinginan/pemanasan di Amerika Utara dan negara Persemakmuran: AC 1 HP ≈ 9000 BTU/h ≈ 2,5kW kapasitas pendinginan; 1 Ton AC = 12000 BTU/h ≈ 3,5kW; kompor gas rumah tangga biasanya 10000-15000 BTU per tungku.
Apa hubungan antara Wh dan mAh? Bagaimana cara mengonversi kapasitas baterai ke energi?
Wh (Watt-jam) = Tegangan(V) × Kapasitas(Ah) = Daya × Waktu, dan mewakili energi total yang disimpan dalam baterai. Baterai ponsel biasanya 10-15 Wh (3,8V × 3000-4000 mAh), laptop 45-90 Wh, kendaraan listrik 40-100 kWh. Perhatikan bahwa mAh adalah satuan muatan, bukan energi — Anda harus mengalikan dengan tegangan untuk mendapatkan energi: Wh = V × mAh/1000. Misalnya, power bank 10000 mAh (3,7V) = 37 Wh; batas penerbangan adalah 100 Wh (≈ 27000 mAh @ 3,7V).
Apa itu PS·h dan HP·h? Mana yang metrik dan mana yang imperial?
PS (Pferdestärke, tenaga kuda metrik) = 75 kgf·m/s ≈ 735,5W; HP (Horsepower, tenaga kuda imperial/mekanis) = 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. Tiongkok, Eropa, dan Jepang umum menggunakan PS metrik; Inggris dan AS menggunakan HP imperial — selisihnya sekitar 1,4%. Daya mesin otomotif sering dinyatakan dalam kW atau PS/HP, konsumsi bahan bakar dalam L/100km atau MPG (mil per galon); konversi energi dapat digunakan untuk perhitungan efisiensi mesin.
Berapa orde magnitudo energi untuk energi kinetik, potensial, listrik, kimia, dan nuklir?
1 J adalah sekitar energi yang dibutuhkan untuk mengangkat apel (100g) setinggi 1 meter; 1 kJ adalah energi potensial untuk mengangkat 1 kg sekitar 102 meter; 1 kcal dapat menaikkan 1 kg air 1°C; 1 kWh dapat menyalakan LED 10W selama 100 jam; 1 liter bensin ≈ 32MJ ≈ 8,9kWh ≈ 7700 kcal; 1 kg ledakan TNT ≈ 4,2MJ; 1 kg fisi uranium-235 ≈ 83TJ ≈ 23 juta kWh (setara dengan lebih dari 2000 ton batu bara); 1 gram massa yang dikonversi sepenuhnya E=mc² ≈ 9×10¹³J ≈ 25 juta kWh.
Bagaimana cara memperkirakan kalori yang terbakar selama berolahraga?
Perkiraan kasar (untuk orang dewasa 60-70 kg): jalan cepat (5 km/jam) ≈ 300 kcal/jam, lari santai (8 km/jam) ≈ 500-600 kcal/jam, lari cepat (12 km/jam) ≈ 700-850 kcal/jam, bersepeda (15 km/jam) ≈ 350 kcal/jam, berenang ≈ 500-700 kcal/jam, lompat tali ≈ 700 kcal/jam, yoga ≈ 200 kcal/jam, pekerjaan rumah tangga ≈ 150-250 kcal/jam. Efisiensi energi manusia sekitar 20%-25%; output mekanis 100-200W sesuai dengan pembakaran panas 500-800W.
Berapa kandungan kalori (kcal) makanan umum?
Nilai referensi (per 100g): sayuran 15-50 kcal (mentimun 15, tomat 18, wortel 37, kentang 77); buah-buahan 30-90 kcal (apel 52, pisang 89, alpukat 160); makanan pokok: nasi 116, mi 110, roti kukus 223, roti 265; daging/telur: dada ayam 165, daging sapi 190, daging babi (tanpa lemak) 143, (samcan) 395, telur 144, salmon 208; camilan: keripik kentang 540, cokelat 550, biskuit 450-500; minuman: cola 43/100ml, bir 43/100ml, minuman keras 230-300/100ml; minyak ≈ 900 kcal/100g. Semangkuk nasi (150g matang) ≈ 175 kcal.
Bagaimana cara menghitung tagihan listrik dari kWh?
Tagihan listrik = Konsumsi (kWh) × Tarif listrik (mata uang/kWh). Tarif bertingkat residensial di Tiongkok sekitar 0,5-0,8 yuan/kWh, komersial/industri 0,6-1,5 yuan/kWh. Konsumsi peralatan = Daya (kW) × Waktu penggunaan (jam). Contoh: AC 1,5 HP dengan daya pendingin ≈ 1,2kW, berjalan 8 jam mengonsumsi 1,2×8 ≈ 9,6 kWh ≈ 5-8 yuan; pemanas air 2000W memanaskan 1 jam mengonsumsi 2 kWh ≈ 1-1,6 yuan; router 10W penggunaan bulanan = 0,01×24×30 ≈ 7,2 kWh ≈ 4 yuan; TV 50 inci 100W menonton 2 jam mengonsumsi 0,2 kWh. Waspadai konsumsi siaga — banyak peralatan mengonsumsi 1-5W saat siaga, yang menghabiskan beberapa kWh per tahun.
Satuan energi mana yang didukung alat ini? Mengapa tidak ada eV, erg, ft·lb?
Alat ini mendukung 9 satuan energi: J, kJ, Wh, kWh, cal, kcal, BTU, PS·h (tenaga kuda metrik-jam), HP·h (tenaga kuda imperial-jam), mencakup lebih dari 90% skenario sehari-hari dalam fisika, kelistrikan, nutrisi, HVAC, dan teknik otomotif. eV (elektron volt = 1,6×10⁻¹⁹J) digunakan dalam fisika partikel dan teori pita semikonduktor, satuan fisik khusus; erg (10⁻⁷J) adalah satuan CGS lama yang jarang digunakan dalam teknik; ft·lb (kaki-pon = 1,356J) adalah satuan kerja imperial — BTU dan HP·h sudah mencakup kebutuhan imperial utama untuk skenario energi/panas sehari-hari. Satuan lain dapat ditambahkan berdasarkan permintaan di masa mendatang.
