Joule
Joule (símbolo: J, plural "joules") é a unidade tradicionalmente usada para medir energia mecânica (trabalho), também utilizada para medir energia térmica (calor).[1] No Sistema Internacional de Unidades (SI), todo trabalho ou energia são medidos em joules.[2][3]
- 1J=1kg⋅m2s2{displaystyle ,1,mathrm {J} =1,mathrm {kg} cdot {frac {mathrm {m} ^{2}}{mathrm {s} ^{2}}}}
Índice
1 Nomenclatura
2 Equivalências
3 Múltiplos
3.1 Zeptojoule
3.2 Nanojoule
3.3 Microjoule
3.4 Milijoule
3.5 Quilojoule
3.6 Megajoule
3.7 Gigajoule
3.8 Terajoule
3.9 Petajoule
3.10 Exajoule
3.11 Zettajoule
3.12 Yottajoule
3.12.1 Tabela
4 Notas
5 Referências
6 Bibliografia
7 Ver também
Nomenclatura |
James Prescott Joule
A unidade recebeu este nome em homenagem ao físico britânico James Prescott Joule,[4] que, em 1849,[1] demonstrou a equivalência entre trabalho e calor, ao medir o aumento da temperatura de uma amostra de água quando uma roda de pás é rotacionada dentro dela.[5]
Equivalências |
Um joule compreende a quantidade de energia correspondente a aplicação de uma força de um newton durante um percurso de um metro. Ou seja, é a energia que acelera uma massa de 1 kg a 1 m/s² num espaço de 1 m.[1] Essa mesma quantidade poderia ser dita como um newton metro. No entanto, e para se evitar confusões, reservamos o newton metro como unidade de medida de binário (ou torque).
Além disso, o joule é equivalente a um coulomb volt (C·V), ou o trabalho necessário para se mover a carga elétrica de um coulomb através de uma diferença de potencial de um volt. Pode ainda ser definido como o trabalho produzido com a potência de um watt durante um segundo; ou um watt segundo (compare quilowatt-hora), com W·s. Assim, um quilowatt-hora corresponde a 3.600.000 joules ou 4 megajoules. Em energia, é definido pela quantidade de energia necessária para produzir uma aceleração de 1 m/s² em uma massa de 1 kg.[2] ou pela energia potencial de uma massa de 1 kg posta a uma altura de 1 m sobre um ponto de referência, num campo gravitacional de 1 m/s². Como a gravidade terrestre é de 9,81 m/s² ao nível do mar, 1 kg a 1 m acima da superfície da Terra, tem uma energia potencial de 10 joules relativa a ela. Ao cair, esta energia potencial gradualmente passará de potencial para cinética, considerando-se a conversão completa no instante em que a massa atingir o ponto de referência. Enquanto a energia cinética é relativa a um modelo inercial, no exemplo o ponto de referência, energia potencial é relativa a uma posição, no caso a superfície da Terra.
Outro exemplo do que é um joule seria o trabalho necessário para levantar uma massa de 1/9,8 kg na altura de um metro, sob a gravidade terrestre, que também se equivale a um watt durante um segundo. Um joule, portanto, seria a energia potencial de uma maçã a um metro do chão.[6] Embora apropriada para objetos macroscópicos, não é uma boa unidade para as relações da física atômica.[7]
Um joule é exatamente igual a 107ergs[8] e a 1 N × m (1 newton-metro) ou 1 W × s (watt-segundo). É aproximadamente igual a 6,2415 ×1018 eV (elétron-volts), 0,2390 cal (calorias), 2,3901 ×10−4 kcal (quilocalorias[nota 1]), 2,7778 ×10−7quilowatt-hora, 2,7778 ×10−4 watt-hora, 9,8692 ×10−3 litro-atmosfera, 9,4782 ×10−4BTU. Outras unidades definidas em termos de joule são o watt-hora (3600 J), o quilowatt-hora (3,6 ×106 J ou 3,6 MJ) e a ton TNT (4,184 GJ).
Múltiplos |
Zeptojoule |
O zeptojoule (zJ) é igual a 1 sextilionésimo (10-21) de um joule. 160 zeptojoules equivalem a 1 elétron-volt.
Nanojoule |
O nanojoule (nJ) é igual a 1 bilionésimo (10-9) de um joule. A energia cinética de um mosquito a voar é de aproximadamente 160 nJ.[9]
Microjoule |
O microjoule (μJ) é igual a 1 milionésimo (10-6) de um joule. O Grande Colisor de Hádrons (LHC) produz colisões de microjoules da ordem de 7 TeV por partícula.
Milijoule |
O milijoule (mJ) é igual a 1 milésimo (10-3) de um joule.
Quilojoule |
O quilojoule (kJ) é igual a mil (103) joules. Tabelas de nutrição em vários países mostram a energia em quilojoules (kJ).
Megajoule |
O megajoule (MJ) é igual a 1 milhão (106) joules. Aproximadamente a energia cinética de um megagrama (tonelada) de um veículo movendo-se a 161 km/h.
Gigajoule |
o gigajoule (GJ) é igual a 1 bilhão (109) joules. 6 GJ são aproximadamente a mesma quantidade do potencial de energia química em 160 litros de óleo, quando combustado.[10] 2 GJ corresponde a unidade de Energia de Planck.
Terajoule |
O terajoule (TJ) é igual a 1 trilhão (1012) de joules; aproximadamente 0,278 GWh. Aproximadamente 63 TJ de energia foi liberado pela bomba atômica lançada sobre Hiroshima.[11] A Estação Espacial Internacional, com uma massa de aproximadamente 450 toneladas e velocidade orbital de 7,7 km/s,[12] tem uma energia cinética de aproximadamente 13 TJ.
Petajoule |
O petajoule (PJ) é igual a 1 quadrilhão (1015) de joules. 210 PJ é equivalente a aproximadamente 50 megatons de TNT. Isto é a quantidade de energia liberada pela Tsar Bomba, a maior explosão nuclear feita pelo homem de todos os tempos.
Exajoule |
O exajoule (EJ) é igual a 1 quintilhão (1018) de joules. O Sismo e tsunami de Tohoku de 2011 liberou cerca de 1.41 EJ de energia de acordo com a escala de 9.0 graus da Escala de magnitude de momento. Anualmente o consumo de energia dos Estados Unidos equivale a aproximadamente 94 EJ.
Zettajoule |
O zettajoule (ZJ) é igual a 1 sextilhão (1021) de joules. O consumo anual de energia da humanidade é equivalente a aproximadamente 0.5 ZJ.
Yottajoule |
O yottajoule (YJ) e igual a 1 septilhão (1024) de joules. Isto é aproximadamente a quantidade de energia necessária para esquentar toda a água da Terra em 1 °C. A liberação térmica do Sol é equivalente a aproximadamente 400 YJ por segundo.
Tabela |
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Notas
↑ Conhecido popularmente por "Calorias", quando se refere a energia
Referências
↑ abc Barrow 1982, p. 141.
↑ ab Dossat 2004.
↑ Hewitt 2002, p. 664.
↑ Dias 2006, p. 39.
↑ Hindrich 2003, p. 81.
↑ Hindrich 2003, p. 40.
↑ Knight 2009, p. 1196.
↑ Gardini 1982, p. 228.
↑ Glossário do CERN.
↑ publicação da IRS
↑ Malik, John (September 1985). "Report LA-8819: The yields of the Hiroshima and Nagasaki nuclear explosions". Los Alamos National Laboratory.
↑ "International Space Station Final Configuration". Agência Espacial Européia.
Bibliografia |
Barrow, Gordon M (1982). Físico-Química. Rio de Janeiro: Reverté. ISBN 9788585006051
Dias, Rubem Alves; Mattos, Cristiano Rodrigues de; Balestieri, José Antônio Perrella (2006). O uso racional da energia. São Paulo: Editora UNESP. ISBN 9788571396814 A referência emprega parâmetros obsoletos|coautores=(ajuda)
Dossat, Roy J (2004). Princípios de refrigeração. [S.l.]: Hemus. 884 páginas. ISBN 9788528901597
Gardini, Giácomo; Lima, Norberto de Paula (1982). Dicionário de eletrônica inglês/português 2 ed. [S.l.]: Hemus. 480 páginas. ISBN 9788528902143 A referência emprega parâmetros obsoletos|coautores=(ajuda)
Hewitt, Paul G (2002). Física Conceitual 9 ed. [S.l.]: Bookman. 685 páginas. ISBN 9788536300405
Hindrich, Roger; Kleinbach, Merlin (2003). Energia e Meio Ambiente. São Paulo: Pioneira Thomson Learning. ISBN 9788522103379 A referência emprega parâmetros obsoletos|coautores=(ajuda)
Knight, Randall (2009). Física: Uma Abordagem Estratégica. 4 2ª ed. [S.l.]: Bookman. ISBN 9788577805976
Ver também |
- James Prescott Joule
