آیا با واحد های انرژی آشنایی دارید؟ در این مقاله با واحد های معمول و همچنین پر کاربرد دنیا آشنا خواهید شد.
از آنجا که انرژی به واسطه ی کار تعریف می شود، واحد استاندارد SI برای انرژی مشابه واحد کار در سیستم SI است. به این ترتیب، ژول با نماد J به عنوان واحد انرژی در نظر گرفته می شود، که به افتخار جیمز پرسکات ژول ( James Prescott Joule ) و آزمایش های وی که بر روی تعادل مکانیکی گرما انجام شده، نامگذاری شده است. از نظر بنیادی، ۱ ژول برابر است با ۱ نیوتون متر و اگر بخواهیم آن را به وسیله ی واحد های پایه SI شرح دهیم به صورت زیر است:
واحد انرژی پر کاربردی که در فیزیک اتمی، فیزیک ذرات و فیزیک انرژی بالا مورد استفاده قرار می گیرد، واحد انرژی الکترون ولت ( eV ) است.
یک الکترون ولت معادل است با:
۱٫۶۰۲۱۷۶۵۳×۱۰−۱۹ J
در طیف سنجی واحد cm−۱ که معادل است با ۰٫۰۰۰۱۲۳۹۸۶ eV برای نشان دادن انرژی استفاده می شود زیرا بر اساس معادله ی زیر، انرژی در تناسب معکوس با طول موج ( با نماد λ ) قرار دارد:
در بحث تولید و مصرف انرژی، اغلب از واحد های بشکه به عنوان واحدی برای نفت و از تن به عنوان واحد سوخت استفاده می شود. مایل مکعب نیز گاهی به عنوان واحد دیگری برای سوخت به عنوان واحد انرژی در مباحث اقتصادی انرژی، در مقیاس جهانی مورد استفاده است.
هنگام بحث در مورد مقادیر انرژی آزاد شده در انفجار ها یا حوادث ناشی از ضربه، اغلب از واحد معادل TNT استفاده می شود. با این وجود، همچنان ژول پر کاربرد ترین واحد انرژی است.
واحدهای سلطنتی انگلیس و واحدهای معمول در ایالات متحده آمریکا که برای انرژی و کار استفاده می شوند، شامل: نیروی پوند ( معادل با ۱٫۳۵۵۸ ژول )، واحد حرارتی انگلیس ( با نماد BTU ) است که دارای ارزشی در حدود ۱۰۵۵ ژول می باشد و اسب بخار ساعت ( که برابر است با ۲٫۶۸۴۵ مگا ژول ) و واحدی معادل گالن گازوئیل ( با انرژی در حدود ۱۲۰ مگا ژول ) می باشند.
واحد انرژی برای برق که به صورت روزمره مورد استفاده قرار می گیرد، به ویژه برای قبض های آب و برق، کیلو وات ساعت ( با نماد kWh) است. یک کیلو وات ساعت معادل با ۳٫۶×۱۰۶ ژول (برابر با ۳۶۰۰ کیلو ژول یا ۳٫۶ مگا ژول) است.
مصرف برق اغلب در واحد کیلو وات ساعت در سال ( kWh / yr ) اندازه گیری می شود. این در واقع اندازه گیری میزان مصرف متوسط انرژی است که هر مصرف کننده در طی یک سال مصرف کرده است. به معنای دیگر، میانگین نرخ انتقال انرژی در یک سال می باشد. یک کیلو وات ساعت در سال حدود ۰٫۱۱ وات است.
گاز طبیعی در ایالات متحده در واحد های ترم (Therms) یا ۱۰۰ فوت مکعب ( ۱۰۰ft۳ = ۱ Cc) به فروش می رسد. یک ترم برابر است با مقداری حدود ۱۰۵٫۵ مگا ژول. در استرالیا، گاز طبیعی با واحد متر مکعب فروخته می شود (MJ ۱m3 = 38) . در بیشتر دنیا گاز طبیعی با واحد گیگا ژول به فروش می رسد.
یک کالری برابر است با مقدار انرژی حرارتی لازم برای بالا بردن دمای یک گرم آب به میزان ۱ درجه سانتیگراد، از دمای اولیه ی ۱۴٫۵ درجه سانتیگراد، در محیطی با فشار ۱ اتمسفر. برای مطالعات ترمو شیمیایی از کالری با مقدار ۴٫۱۸۴ ژول استفاده می شود، اما کالری دیگری نیز تعریف شده است. مانند کالری بین المللی جدول بخار آب که مقدار آن ۴٫۱۸۶۸ ژول است. انرژی غذایی در مواد غذایی معمولا با واحد های بزرگ کالری یا کیلو کالری اندازه گیری می شود. کیلو کالری نیز اغلب برای سادگی با عنوان “Calories” با C بزرگ نوشته می شود که معادل با ۱۰۳ کالری (calorie) با c کوچک است.
در فیزیک و شیمی، هنوز اندازه گیری انرژی در مقیاس های اتمی در واحد های غیر SI ، اما استاندارد و مورد استفاده برای همگان، به وسیله ی واحد الکترون ولت (eV) معمول است. هارتری (Hartree) به عنوان یکی دیگر از واحد اتمی انرژی نیز در محاسبات استفاده می شود. از لحاظ تاریخی از واحد ریدبرگ (Rydberg) نیز برای این مقیاس ها استفاده شده است که امروزه دیگر استفاده از آن مرسوم نیست.
در طیف سنجی و زمینه های مربوط به آن معمولاً اندازه گیری سطح انرژی در واحد های سانتیمتر با توان منفی انجام می شود. این واحدها مانند واحد cm−۱ را نمی توان به طور دقیق واحد انرژی دانست. بلکه این واحد ها حدودی و تنها متناسب با مقدار انرژی مورد نظر می باشند.
یک گرم TNT انرژی به میزان ۹۸۰ الی ۱۱۰۰ کالری را در اثر انفجار آزاد می کند. برای تعریف یک تن TNT ، به طور قراردادی در نظر گرفته می شود که ۱۰۰۰ کالری ترمو شیمیایی معادل با ۱ گرم TNT است که برابر با ۴۱۸۴ ژول می باشد.