J

Jedna od jedinica u fizici za koju su svi čuli a skoro niko ne zna šta je je džul. Uglavnom se kaže da je to jedinica za energiju i rad, ali tu se često pojavljuje struja, energija molekula, kalorije, temperatura i mnogo toga što je u glavi prosečnog čitalaca izazivalo haos i raspad sistema. Šta je džul i šta su njegova nabildovana deca kilo i megadžul?

Iako je svetski poznata jedinica, ona nije uključena u Kuću slavnih, koja je za jedinice tzv. Međunarodno sistem jedinica, već se kaže da je to izvedena jedinica. Kaže se da je džul rad koji izvrši sila od jednog njutna[1]na dužini od jednog metra. Drugačije rečeno, džul je rad potreban da se na površini Zemlje podigne masa od oko 102 grama (recimo, mala jabuka) na visinu od 1 metra. Zbog svega navedenog, ponegde se sreće izraz njutn-metar, sa oznakom Nm. Međutim, da bi se izbegla zabuna, nutn-metar se više koristi kao jedinica za momenat sile a ne energije.

Joule James

James Prescott Joule (1818 – 1889) je bio engleski fizičar i pivar.
Njegov naučni rad se bazirao na proučavanju toplote, i njene veze sa elektricitetom i mehanikom. 
Preko eksperimenata pokazao je da toplota i rad mogu da se pretvaraju jedno u drugo, čuvajući njihovu kumulativnu vrednost. 
Sa Lordom Kelvinom je razvijao temperaturnu skalu.
U njegovu čast današnja SI jedinica za rad i energiju nosi naziv džul (simbol J). (Wikipedia)

Dovde je relativno jasno i može da se zamisli. Ali ima i drugih definicija. Recimo, kaže se da je džul rad potreban da se naelektrisanje od jednog kulona[2]prenese kroz električnu potencijalnu razliku od jednog volta[3]!

Jedan džul predstavlja i rad koji izvrši u jednoj sekundi motor snage jednog vata.

džul= 1 N· 1 m= 1 njutn · 1 metar = 1 kg· 1 m2· 1 s−2

džul= 1 C· 1 V= 1 kulon · 1 volt

džul= 1 W· 1 s= 1 vat · 1 sekunda

Sa džulom se srećemo i u svakodnevnom životu samo to ne znamo. Da ispravim tu grešku navešću kada nam se javlja džul a mi to ne vidimo:

  • Energija koju oslobodi jedan srednji paradajz kada padne sa stola.
  • Toplota potrebna da se temperatura 1 grama vode poveća za 0,24°C.
  • Prosečna energija koju čovek oslobodi u vidu toplote dok spava svake 1/60 sekunde.
  • Kinetička energija koju oslobađa dete od 50 kg kad se kreće brzinom od 20 cm/sec. odn. 0,72 km/h.
  • Kinetička energija koju oslobađa teniska loptica koja leti brzinom od 22 km/h.
  • Kinetička energija tela mase 1 kg koji se kreće brzinom od √2≈ 1,4 m/s.
  • Količina elektriciteta potrebna da jedna LED sijalica od 1 W svetli 1 sec.

Pošto je džul takođe i vat-sekunda a uobičajena jednica za struju koji plaćamo svakog dana iznosi kilovat-sat (kWh), možemo da kažemo da je kWh jednak 1000 W×3600 sec. = 3,6 MJ (megadžula).

Energije ispod 1 J

  • 1,602 × 10−31J — 1 peV (petaelektronvolt).
  • 3,0 × 10−31J (1,8 peV) — Prosečna kinetička energija molekula na najnižoj postignutoj temperaturi[4](najniži postignuti nivo energije) 
  • 1,5 × 10−23J (0,093 meV) — Prosečna kinetička energija molekula na temperaturi od 1K.
  • 1,602 × 10−22J — 1 meV.
  • 4,37 × 10−21J (0,0273 eV) — Prosečna kinetička energija molekula na sobnoj temperaturi.
  • 1,602 × 10−19J — 1 eletron-volt (eV) 
  • 1,602 × 10−19J — Prosečna kinetička energija molekula na 11300°C
  • 2,7–5,2 × 10−19J — Energija fotona vidljive svetlosti.
  • 5,0 × 10−18— 50 eV — Gornja granica mase-energije neutrina.
  • 5,0 × 10−14— 500.000 eV — Gornja granica mase-energije muoonovog neutrina. 
  • 5,1 × 10−14— 510.000 eV — Masa-energija elektrona.
  • 10−13— 1.000.000 eV — 1 MeV— 1,602 × 10−13J.
  • 1,5 × 10−10J (940 MeV) — Masa-energija protona.
  • 1,602 × 10−10J — 1000 MeV.
  • 8 × 10−9J (50 GeV) — Početna operativna energija zraka CERN-ovog pozitronskog kolajdera (1983).
  • 10−7J — 1 erg.
  • 1.602 × 10−7J — 1 TeV.
  • 1.602 × 10−4J — 1000 TeV.
  • 2 × 10−4J (1250 TeV) — Prvobitna očekivana energija prilikom sudara jona u CERN-ovom hadronskom kolajderu.

Energija između 1 J i 1 E15 J

  • 1 J — Energija potrebna da se paradajz (102 grama) podigne na 1 metar.
  • 1 džul je jednak: 
  • 4,184 J — 1 termohemijska kalorija (mala kalorija) 
  • 4,1868 J — 1 Međunarodna stona kalorija (mala kalorija) 
  • 8 J = 5x1019eV — GZK limit za energiju kosmičkog zračenja 
  • 48 J = 3x1020eV — najjači kosmički zrak ikad izmeren 
  • 1000 J — Energija prosečnog svetla u foto-studiju.
  • 1360 J — Energija sa Sunca koju prima kvadratni metar Zemlje svake sekunde.
  • 3600 J — 0,001 kWh
  • 4184 J — Energija oslobođena u eksploziji 1 grana TNT-a.
  • 4186 J — 1 kcal, odnosno kalorija hrane.
  • 1,7 × 104J, ili 4 dijetne kalorije — energija koju proizvodi metabolizam sagorevanjem 1 grama šećera ili proteina.
  • 3,8 × 104J, ili 9 dijetnih kalorija — energija koju proizvodi metabolizam sagorevanjem 1 grama masti.
  • 44.742 J — Snaga 1 konjske snage u trajanju od 1 minuta.
  • 5,0 × 104J — Energijakoja nastaje sagorevanjem 1 grama benzina.
  • 60.000 J — Snaga od 1 milovata u trajanju od 1 minuta.
  • 200.000–500.000 J — Kinetička energija automobila na autoputu.
  • 745.700 J — Snaga od 100 konjskih snaga u trajanju od 10 sekundi.
  • 2.684.520 J — Snaga od 1 konjske snage u trajanju od 1 sata.
  • 3.600.000 J (odn. 3,6 MJ) — 1 kW·h (kilovat-čas
  • 4,184 × 106J — Energija koju oslobodi eksplozija 1 kg TNT-a.
  • 106J = 239 kcal — Nutriciona vrednost 'Mars' čokoladice, ili 150 gr pirinča, ili 200 gr hleba.
  • 1500 kcal = 6,3 × 106je preporučena dnevna nutritivna energija za žene (2000 kcal = 8,4 × 106za muškarce). 
  • 2,68 × 107J — Snaga 10 KS u trajanju od 1 sata.
  • 4,8 × 107J — Energija koju oslobodi sagorevanje 1 kg benzina.
  • 1,5 × 109J — Energija prosečne munje.
  • 1,6 × 109J — Energija prosečnog rezervoara (45 l) benzina.
  • 3,2 × 109J — 900 kW·h: Približna godišnja snaga standardnog drajera za rublje.
  • 3,6 × 109J — 1000 kW·h. 
  • 4,184 × 109J — Energija oslobođena eksplozijom 1 tone TNT-a.
  • 7,2 × 1010J — Energija koju je trošio prosečni automobil u SAD (2000.).
  • 8,64 × 1010J — 1 MW·d (megavati-dan), jedinica za proizvodnju u centralama.
  • 3,6 × 1012J — 1.000.000 kW·h, ili 0,001 TW·h
  • 4,184 × 1012J — Energija koju oslobađa eksplozija 1 kilotona TNTa.
  • 9,0 × 1014— 90 GW·h — Godišnja proizvodnja struje u Togou.

Energije 1 E15 J pa naviše

  • 3,6 × 1015J — 1 TW·h 
  • 4,184 × 1015J — Energija koju oslobađa eksplozija 1 megatona TNT-a.
  • 1,74 × 1016J — Ukupna energija kojom Sunce pogađa Zemlju u 1 sekundi.
  • 8,403 TW·h (3,03 × 1016J) — Potrošnja struje u Zimbabveu 1998.
  • 9,0 × 1016J — Teorijska ukupna masa-energija 1 kg materije.
  • 1,5 × 1017J (150 PJ) — Procena oslobođene energije u erupciji Krakatau.
  • 2,5 × 1017J — Energija oslobođena pri najvećoj do sadašnjoj nuklearnoj test-eksploziji.
  • 4 × 1017J — 111 TW·h — Potrošnja struje u Norveškoj 1998
  • 3,6 × 1018J — 1000 TW·h 
  • 1,04 × 1019J — Ukupna energija Sunca koja pogodi Zemlju za 1 minut.
  • 1,339 × 1019J — 3719,5 TWh — Ukupna proizvodnja struje u SAD u 2001.
  • 9,0 × 1019J — Ukupna masa-energija 1000 kg materije.
  • 1,05 × 1020J — Energija potrošena u SAD u jednoj godini (2001) 
  • 1,33 × 1020J — Energija oslobođena 2004. u zemljotresu u Indijskom okeanu. 
  • 4,26 × 1020J — Energija potrošena u SAD u jednoj godini u svetu (2001).
  • 6,2 × 1020J — Ukupna energija sa Sunca koja pogodi Zemlju za 1 sat.
  • 3,6 × 1021J — 1.000.000 TWh.
  • 6,0 × 1021J — Energija svetskih rezervi zemnog gasa u svetu (2003). 
  • 7,4 × 1021J — Energija svetskih rezervi nafte u svetu (2003). 
  • 2,6 × 1022J — Energija svetskih rezervi uglja u svetu (2003). 
  • 3,9 × 1022J — Energija svetskih rezervi fosilnih goriva u svetu (2003). 
  • 1,5 × 1023J — Ukupna energija Sunca koja pogodi Zemlju za 24 časa.
  • 3,6 × 1024J — 1.000.000.000 TWh.
  • 3,827 × 1026J — Izbačena energija iz Sunca za 1 sekundu.
  • 3,6 × 1027J — 1012TWh.
  • 2,30 × 1028J — Izbačena energija iz Sunca za 1 minut.
  • 3,6 × 1030J — 1015TWh.
  • 2,4 × 1032J — Zarobljena gravitaciona energija Zemlje. 
  • 3,6 × 1033J — 1018TWh.
  • 1,2 × 1034J — Izbačena energija iz Sunca za 1 godinu.
  • 3,6 × 1036J — 1021TWh.
  • 1,2 × 1037J — Izbačena energija iz Sunca za 1 milenijum.
  • 3,6 × 1039J — 1024TWh.
  • 1,2 × 1040J — Izbačena energija iz Sunca za milion godina.
  • 5,37 × 1041J — Procenjena ukupna masa-energija Zemlje.
  • 6,9 × 1041J — Zarobljena gravitaciona energija Sunca.
  • 3,6 × 1042J — 1027TWh.
  • 3,6 × 1045J — 1030TWh.
  • 1047J — Energija koju oslobađa udar gama zračenja.
  • 1.8 × 1047J — Procenjena ukupna masa-energija Sunca.
  • 1070J — Procenjena ukupna masa-energija univerzuma (najviši nivo energije).

 

[1] Za one koji su bežali iz škole: to je sila kojom je potrebno delovati na telo mase 1 kg da bi se ono svake sekunde ubrzalo za 1 metar u sekundi. f1.

[2] Kaže se da je kulon količina naelektrisanja koju prenese struja od 1 ampera za 1 sekundu. Kulon je 6,24150974×1018puta veći od naelektrisanja 1 elektrona.

[3] Jedinica za električku razliku potencijala. U suštini, volt meri koliko kinetičke energije poseduje elektron. Broj elektrona se meri kao naboj, u kulonima. Stoga volt pomnožen s tokom struje, merna jedinica amper(što je kulon po sekundi), daje ukupnu električnu snagustruje, u vatima. U vreme kad se u fizici reč sila koristila dosta slobodno, razlika potencijala je nazvana kao elektromotorna silaili ems– pojam koji se i danas koristi u nekim kontekstima. (E ovo ko shvati…)

[4] U laboratoriji je postignuto 100 pikokelvina, tj. 0,0000000001 K.

Draško Dragović
Author: Draško Dragović
Dipl inž. Drago (Draško) I. Dragović, napisao je više naučno popularnih knjiga, te više stotina članaka za Astronomski magazin i Astronomiju, a učestvovao je i u nekoliko radio i TV emisija i intervjua. Interesuje ga pre svega astronautika i fizika, ali i sve teme savremenih tehnologija XXI veka, čiji detalji i problematika često nisu poznati široj čitalačkoj publici. Izgradio je svoj stil, lak i neformalan, često duhovit i lucidan. Uvek je spreman na saradnju sa svojim čitaocima i otvoren za sve vidove komunikacije i pomoći. Dragovićeve najpoznatije knjige su "KALENDAR KROZ ISTORIJU", "MOLIM TE OBJASNI MI" i nova enciklopedija "NEKA VELIKA OTKRIĆA I PRONALASCI KOJA SU PROMENILA ISTORIJU ČOVEČANSTVA"

Zadnji tekstovi:


Dodaj komentar


 


leksikon 190


 

stranica posmatraci2019


 

CURRENT MOON


tvastronomija18