sedhesrebsit.ru

Calculați Joulele

Joule (J), numit după fizicianul englez James Edward Joule, este una dintre cele mai importante unități ale sistemului metric internațional. Joule-ul este folosit ca unitate de lucru, energie și căldură și este utilizat pe scară largă în știință. Dacă doriți ca răspunsul dvs. să fie în joule, utilizați întotdeauna unitățile științifice standard.

pași

Metoda 1
Calculul forței de muncă în jouli

1
Definiția muncii. Lucrarea este definită ca o forță constantă aplicată unui obiect pentru ao deplasa peste o anumită distanță. Dacă nu se aplică mai mult de o forță, ea poate fi calculată ca putere X distanță, și poate fi scris în unități joule (egal cu unul "Metru Newton"). În primul nostru exemplu, luăm o persoană care dorește să adauge o greutate de la podea la înălțimea pieptului, iar noi calculăm cât de mult a făcut această persoană.
  • Forța trebuie exercitată în direcția mișcării. Când țineți un obiect și mergeți în față, nu se face nici o lucrare asupra obiectului, deoarece nu împingeți obiectul în direcția mișcării acestuia.
  • 2
    Determinați masa obiectului care este mutat. Masa unui obiect este necesară pentru a calcula forța necesară pentru ao muta. În exemplul nostru, afirmăm că greutatea are o masă de 10 kg.
  • Nu utilizați kilograme sau alte unități care nu sunt standard, altfel răspunsul final nu va fi în joule.
  • 3
    Calculați forța. Forța = masa x accelerația. În exemplul nostru, creșterea în sus a unei greutăți este accelerația pe care încercăm să o depășim egală cu gravitatea, 9,8 m / s2 îndreptat în jos. Calculați forța necesară ridicării greutății cu (10 kg) x (9,8 m / s2) = 98 kg m / s2 = 98 Newtons (N).
  • Dacă obiectul este mutat orizontal, gravitatea este irelevantă. În schimb, problema poate cere calcularea forței necesare pentru a depăși rezistența la frecare. Dacă se dă accelerația obiectului atunci când este împins, puteți multiplica accelerația dată de masă.
  • 4
    Măsurați distanța pe care este mutat obiectul. În acest exemplu, menționăm că greutatea este ridicată la 1,5 metri (m). Distanța trebuie măsurată în metri, altfel răspunsul final nu poate fi înregistrat în jouli.
  • 5
    Multiplicați forța cu distanța. Pentru a ridica o greutate de 98 Newton 1,5 metri, va trebui să lucrați la 98 x 1,5 = 147 Jouli.
  • 6
    Calculați forța pentru obiectele care se mișcă într-un unghi. Exemplul nostru de mai sus a fost simplu: cineva a exercitat o forță în sus pe obiect, iar obiectul a urcat. Uneori direcția forței și mișcarea obiectului nu este destul de același lucru, pentru că există mai multe forțe care acționează asupra obiectului. În exemplul următor vom calcula cât de multe jouli sunt necesare pentru a trage o sanie de 25 de yards prin zăpadă, trăgând de o frânghie atașată la sania, la un unghi de 30 ° față de orizontală. Se aplică următoarele: work = forța x cos (θ) x distanța. Simbolul θ este litera grecească "teta," și reprezintă unghiul dintre direcția forței și direcția de mișcare.
  • 7
    Determinați forța totală aplicată. În această problemă afirmăm că cineva trage coarda cu o forță de 10 newtoni.
  • Dacă există deja o forță "la dreapta," "în sus" sau "în direcția mișcării" dat, atunci "putere x cos (θ)" după cum se calculează, și puteți continua să multiplicați valorile.
  • 8
    Calculați forța relevantă. Doar o parte a forței trage carul înainte. Deoarece coarda este ridicată într-un unghi, forța rămasă încearcă să ridice căruciorul în sus, în timp ce gravitația este contracarată. Calculați forța în direcția mișcării:
  • În exemplul nostru, unghiul θ dintre sol și coardă este de 30º.
  • Calculați cos (θ). cos (30º) = (√3) / 2 = aproximativ 0,866. Puteți utiliza un calculator pentru a găsi această valoare, dar asigurați-vă că calculatorul dvs. utilizează unitatea corectă ca cea care specifică unghiul (grade sau radiani).
  • Înmulți forța totală x cos (θ). În exemplul nostru, 10 N x 0,866 = 8,66 N în direcția mișcării.
  • 9
    Multiplicați puterea x distanța. Acum, că știm câtă forță este exercitată în direcția mișcării, putem calcula forța de muncă ca de obicei. Problema noastră ne spune că sania a fost târâtă cu 20 de metri în față, deci calculam 8.66 N x 20 m = 173.2 joule.

    • Metoda 2
    Calculul energiei cinetice în jouli

    1
    Înțelegeți o anumită energie cinetică. Energia cinetică este cantitatea de energie sub formă de mișcare. Ca și în cazul oricărei forme de energie, acest lucru poate fi exprimat în Joules.
    • Energia cinetică este egală cu cantitatea de muncă efectuată pentru a accelera un obiect staționar la o anumită viteză. În cazul în care viteza de-a atins obiectul atunci reține această cantitate de energie cinetică până la care energia este transformată în căldură (din cauza frecării), prin gravitație energie (mergând împotriva forței de gravitație), sau a altor tipuri de energie.
  • 2
    Determinați masa obiectului. De exemplu, putem măsura energia cinetică a unei biciclete și a unui ciclist. Să presupunem că ciclistul are o masă de 50 kg, iar bicicleta are o masă de 20 kg. Aceasta se adaugă la o masă totală m de 70 kg. Acum le putem trata împreună ca un obiect de 70 kg, deoarece se mișcă împreună la aceeași viteză.
  • 3
    Calculați viteza. Dacă știți deja viteza sau viteza vectorului ciclistului, scrieți-l jos și continuați. Dacă totuși trebuie să calculați acest lucru, utilizați una dintre metodele de mai jos. Aceasta este viteza, nu viteza vectorului (care este viteza într-o anumită direcție), chiar dacă abrevierea este adesea litera v folosit pentru viteză. Ignorați orice coturi pe care ciclistul le face și pretindeți că întreaga distanță este parcursă în linie dreaptă.
  • Pe măsură ce se deplasează ciclist la o viteză constantă (fără accelerație), apoi măsurarea distanței pe care a parcurs ciclistul și împărțiți-l de numărul de secunde pe care le-a costat să călătorească distanța. Aceasta calculează viteza medie, care în acest scenariu este aceeași cu viteza la un moment dat.
  • Dacă ciclistul se mișcă cu o accelerație constantă și nu schimbă direcția, calculați viteza la acel moment T cu formula "viteza (timpul t) = (accelerația) (T) + viteza inițială. Timpul este în secunde, viteza în metri / secundă și accelerația în m / s2.
  • 4
    Introduceți următoarele numere în următoarea formulă. Energia cinetică = (1/2)m `v2. De exemplu, dacă ciclistul se mișcă cu o viteză de 15 m / s, atunci energia lui cinetică este K = (1/2) (70 kg) (15 m / s)2 = (1/2) (70 kg) (15 m / s) (15 m / s) = 7875 kgm2/ s2 = 7875 newton metri = 7875 jouli.
  • Formula pentru energia cinetică poate fi derivată din definiția muncii, W = FΔs, și ecuația v2 = v02 + 2aΔs. Δs se referă la "deplasare," sau de asemenea distanța parcursă.

    • Metoda 3
    Calcularea joului ca energie electrică

    1
    Calculați energia utilizând puterea x timp. Puterea este definită ca energia consumată pe unitate de timp, astfel încât să putem calcula energia consumată prin puterea de timp în unitatea de timp. Acest lucru este util atunci când se măsoară puterea în wați, deoarece 1 watt = 1 Joule / secundă. Pentru a afla cât de multă energie consumă un bec de 60W în 120 de secunde, înmulțiți următoarele: (60 wați) x (120 secunde) = 7200 jouli.
    • Această formulă poate fi utilizată pentru orice fel de putere, măsurată în wați, dar electricitatea este cea mai evidentă.
  • 2


    Utilizați pașii de mai jos pentru a calcula debitul de energie într-un circuit electric. Pașii de mai jos au fost scrise ca un exemplu practic, dar puteți folosi și această metodă pentru a înțelege problemele fizice teoretice. Mai întâi calculam puterea P cu formula P = I2 x R, unde I este curentul în amperi și R rezistența în ohmi. Aceste unități ne dau puterea în wați, deci din acest punct putem aplica formula folosită în etapa anterioară pentru a calcula energia în jouli.
  • 3
    Alegeți o rezistență. Rezistoarele sunt indicate în ohmi, unde valoarea lor este indicată direct pe rezistor sau este indicată printr-o serie de inele colorate. De asemenea, puteți testa un rezistor cu un ohmmetru sau multimetru. În acest exemplu, presupunem că rezistența pe care o folosim este de 10 ohmi.
  • 4
    Conectați rezistorul la o sursă de alimentare (baterie). Utilizați clemele pentru aceasta sau plasați rezistența într-un circuit de testare.
  • 5
    Lăsați un curent să curgă pentru un anumit timp. În acest exemplu, vom lua 10 secunde ca o unitate de timp.
  • 6
    Măsurați puterea curentului. Faceți acest lucru cu un debitmetru sau cu un multimetru. Cele mai multe forme de putere a gospodăriei merg în miliampe, deci presupunem că curentul este de 100 miliamperi sau de asemenea 0,1 amperi.
  • 7
    Utilizați formula P = I2 x R. Pentru a găsi puterea acum, multiplicați puterea puterii cu rezistența. Aceasta vă dă puterea acestui circuit în wați. Pătratul de 0,1 dă 0,01. Înmulțiți acest lucru cu 10 și obțineți o putere de ieșire de 0,1 wați sau 100 milliwați.
  • 8
    Multiplicați puterea cu timpul. Aceasta asigură energia în jouli. 0,1 watt x 10 secunde reprezintă 1 joulu de energie electrică.
  • Deoarece Joule este o unitate mică, și pentru că consumul de energie al aparatelor este, de obicei, se menționează în wați, miliwați și kilowați, este adesea mai ușor de calculat ceea ce numărul de kWh (kilowatt oră) este consumată de un dispozitiv. 1 watt = 1 joule pe secundă, sau 1 Joule este egal cu 1 kilowatt wattseconde- a este egal cu 1 kilojoule pe secundă și un kilojoule este egal cu 1 kilowatt secundă. Nu merge la 3600 de secunde într-o oră, așa că susține că un kilowat-oră este egal cu 3,600 kilowatt-a doua, 3600 kj, sau 3,6 milioane de jouli.

    • Metoda 4
    Calcularea căldurii în jouli

    1
    Determinați masa obiectului la care se adaugă căldura. Utilizați un echilibru sau scară pentru acest lucru. Dacă obiectul este un lichid, cântăriți mai întâi recipientul gol în care intra lichidul. Va trebui să deduceți acest lucru din masa recipientului și lichidul împreună pentru a găsi masa lichidului. În acest exemplu, presupunem că obiectul este 500 de grame de apă.
    • Utilizați grame, nu o altă unitate, altfel rezultatul nu va fi dat în Joules.
  • 2
    Determinați căldura specifică a obiectului. Această informație poate fi găsită în cărțile de referință pentru chimie din binas, dar o puteți găsi și online. Aceasta este căldura specifică pentru apă c este egal cu 4.19 jouli pe gram pentru fiecare grad Celsius sau 4.1855, dacă vrei să fii foarte precis.
  • Căldura specifică variază ușor în funcție de temperatură și presiune. Diferitele organizații și cărți de studiu folosesc altele diferite "temperaturi standard"Deci, puteți găsi 4.179 pentru căldura specifică a apei.
  • Puteți utiliza, de asemenea, Kelvin în loc de Celsius, deoarece un grad este același pentru ambele scale (încălzirea a ceva cu 3 ° C este aceeași ca și cu 3 Kelvin). Nu utilizați Fahrenheit, altfel rezultatul nu va fi dat în Joules.
  • 3
    Determinați temperatura curentă a obiectului. Dacă obiectul este lichid, puteți utiliza un termometru obișnuit (mercur). Pentru alte obiecte este posibil să aveți nevoie de un termometru cu o sondă.
  • 4
    Încălziți obiectul și măsurați din nou temperatura. Acest lucru vă permite să măsurați cantitatea de căldură adăugată unui obiect în timpul încălzirii.
  • Dacă doriți să cunoașteți cantitatea totală de energie stocată sub formă de căldură, puteți pretinde că temperatura inițială a fost zero zero: 0 Kelvin sau -273,15ºC.
  • 5
    Trageți temperatura inițială a temperaturii după încălzire. Astfel rezultă schimbarea temperaturii obiectului. Presupunând că apa a fost inițial de 15 grade Celsius și după încălzire a fost de 35 de grade Celsius, schimbarea temperaturii este, prin urmare, de 20 de grade Celsius.
  • 6
    Înmulțiți masa obiectului cu căldura specifică și cu schimbarea temperaturii. Scrieți această formulă ca H = mcΔT, unde ΔT este "schimbarea temperaturii" reprezintă. În acest exemplu, acesta va fi de 500g x 4,19 x 20 = 41,900 jouli.
  • În general, căldura este exprimată în calorii sau kilocalorii. Caloria este definită ca fiind cantitatea de căldură care este necesară pentru un gram de apă cu un grad Celsius pentru a ridica la temperatură, în timp ce un kilocalorii (sau calorii) este cantitatea de căldură necesară pentru a ridica temperatura de la 1 kg de apă cu un grad Celsius . În exemplul de mai sus, creșterea temperaturii a 500 de grame de apă cu 20 de grade Celsius necesită 10.000 de calorii sau 10 kilocalorii.

    • sfaturi

    • În ceea ce privește joula, o altă unitate de muncă și energie, numită erg-1 erg, este egală cu 1 forță dyne ori pe o distanță de 1 cm. Un Joule este egal cu 10.000.000.

    avertismente

    • Deși termenii "joule" și "newtonmetru" despre aceeași unitate, "joule" utilizate în practică pentru a indica orice formă de energie și pentru lucrul efectuat în linie dreaptă, ca în exemplul de mai sus al scărilor de alpinism. Atunci când acest lucru este folosit pentru a calcula cuplul (forța pe un obiect rotativ), preferăm termenul "newtonmetru".

    accesorii

    Calculul energiei muncii sau cinetice:

    • Cronometru sau cronometru
    • Balanta sau balanta
    • Calculator cu funcție cosinus (numai pentru muncă, nu este întotdeauna necesar)

    Calculul energiei electrice:

    • rezistență
    • Firuri sau o placă de testare
    • Multimetru (sau un ohmmetru și un debitmetru)
    • Clipuri de tip fahnestock sau alligator

    căldură:

    • Obiect la căldură
    • Sursa de căldură (cum ar fi un arzător Bunsen)
    • Termometru (un termometru lichid sau un termometru cu o sondă)
    • Chimie de referință / chimie (pentru a găsi căldura specifică a obiectului încălzit)
    Distribuiți pe rețelele sociale:

    înrudit
    Determinați viteza finală a unui obiectDeterminați viteza finală a unui obiect
    Calculați forța normalăCalculați forța normală
    Calculați viteza unui obiectCalculați viteza unui obiect
    Determinați densitateaDeterminați densitatea
    Utilizați o riglă în mod corectUtilizați o riglă în mod corect
    Calculați viteza vectorială medieCalculați viteza vectorială medie
    Convertiți gramul la kilogrameConvertiți gramul la kilograme
    Calculați volumul unei sfereCalculați volumul unei sfere
    Calculați centrul de greutateCalculați centrul de greutate
    Calculați energia cineticăCalculați energia cinetică
    » » Calculați Joulele

    © 2011—2021 sedhesrebsit.ru