Energia
Energia-asioiden suureet
Energialaskujen keskeiset suureet on esitetty taulukossa 1.
EnergianSI-yksikkö on joule, mutta monesti ihmisten arjessa kuulee puhuttavan muista energian yksiköistä. Ravitsemusasioissa käytetään paljon yksikköä kilokalori eli kcal ja vaikkapa sähköyhtiön perimästä sähkömaksusta voi löytää yksikön kWh eli kilowattitunti. Kaloreista keskusteltaessa ihmiset monesti tarkoittavat kilokaloreita, vaikka puhuvatkin vain kaloreista. Esim. ihmisen päivittäinen energiatarve suuruusluokka on 2000 kcal eli 2000 kilokaloria eikä 2000 kaloria.
Muuntokerroin joulejen ja kalorien välillä on 4,1868 J = 1 cal. 2000 kcal on siis noin 8400 kJ. Muuntokerroin kilojoulejen ja kilowattituntien välillä on 3600 kJ = 1 kWh. Tämä tulee ajatuksesta, että tunti on 3600 sekuntia. Yksi joule on wattisekunti.
Energia-asioissa on paljon käytössä etuliitteet kilo, mega, giga, tera ja jopa peta. Kilo on tuhat, mega on miljoona, giga miljardi jne. SI-järjestelmässä näiden etuliitteiden vaihtaminen toiseksi tarkoittaa aina vain desimaalierottimen siirtoa. Taulukossa 2 on esitetty etuliitteiden käyttöä energiasuureilla.
Kuva Pixabay.
EnergianSI-yksikkö on joule, mutta monesti ihmisten arjessa kuulee puhuttavan muista energian yksiköistä. Ravitsemusasioissa käytetään paljon yksikköä kilokalori eli kcal ja vaikkapa sähköyhtiön perimästä sähkömaksusta voi löytää yksikön kWh eli kilowattitunti. Kaloreista keskusteltaessa ihmiset monesti tarkoittavat kilokaloreita, vaikka puhuvatkin vain kaloreista. Esim. ihmisen päivittäinen energiatarve suuruusluokka on 2000 kcal eli 2000 kilokaloria eikä 2000 kaloria.
Muuntokerroin joulejen ja kalorien välillä on 4,1868 J = 1 cal. 2000 kcal on siis noin 8400 kJ. Muuntokerroin kilojoulejen ja kilowattituntien välillä on 3600 kJ = 1 kWh. Tämä tulee ajatuksesta, että tunti on 3600 sekuntia. Yksi joule on wattisekunti.
Energia-asioissa on paljon käytössä etuliitteet kilo, mega, giga, tera ja jopa peta. Kilo on tuhat, mega on miljoona, giga miljardi jne. SI-järjestelmässä näiden etuliitteiden vaihtaminen toiseksi tarkoittaa aina vain desimaalierottimen siirtoa. Taulukossa 2 on esitetty etuliitteiden käyttöä energiasuureilla.
Kuva Pixabay.
Kaavoja
Energia-asioissa otetaan tässä käyttöön kolme kaavaa, joista ensimmäinen sanoo, että energia on yhtä suuri kuin teho kertaa aika. Tästä kaavasta on helppo nähdä mistä tulee yksikkö kWh. Kilowatti on tehon yksikkö ja tunti on ajan yksikkö. Kaksi seuraavaa kaavaa liittyvät mekaniikkaan. Kaava (2) on liike-energian kaava ja kaava (3) on nostotyön kaava. Molemmista tulee yksiköksi joule, koska joule koostuu yksiköistä J = Nm = kg× m × m /s2. Nimittäjässä oleva s2 on siis sekunti potenssiin kaksi, joka voidaan kirjoittaa myös s2 = s × s. Potenssi kertoo, kuinka monta kertaa asia on kerrottu itsellään. Myös osoittajan m × m voitaisiin kirjoittaa muotoon m2.
(1)
(2)
(3)
Kaavassa (2) alaindeksi ”kin” viittaa kineettiseen energiaan, eli liike-energiaan. Tällä kaavalla voidaan siis laskea esim. liikkeellä olevan auton liike-energia, kun sijoitetaan kaavaan auton massa m ja vauhti v. Kaavasta huomataan, että jos vauhti kaksinkertaistuu, niin liike-energia nelinkertaistuu. Tämä tarkoittaa myös jarrutusmatkan nelinkertaistumista. Kaavassa (3) on ”W”, joka viittaa ajatukseen työ. Työ on energian muutos, eli tässäkin ollaan saman asian äärellä. Kaavassa h on korkeuden muutos ja g on putoamiskiihtyvyys, joka Maapallolla on keskimäärin noin 9,81 m/s2.
Esimerkki 1.
Alla esimerkkejä energiaan liittyvistä laskutoimituksista.