Ջոուլ (չափման միավոր)

Վիքիպեդիայից՝ ազատ հանրագիտարանից

Ջոուլ (անգլ.՝ Joule; նշանակումը՝ Ջ, J) - աշխատանքի, էներգիայի և ջերմության չափման միավոր Միավորների միջազգային համակարգում։ Ջոուլը հավասար է այն աշխատանքին, որը կիրառվում է 1 նյուտոն ուժի կիրառման կետի 1 մետր ուժի կիրառման ուղղությամբ տեղափոխման համար։ Էլեկտրականության մեջ ջոուլը նշանակում է այն աշխատանքը, որը կատարում է էլեկտրական դաշտի ուժերը 1 վայրկյանի ընթացքում 1 վոլտ լարման և 1 ամպեր հոսանքի ուժի դեպքում[1]: Այս չափման միավորը կոչվում է անգլիացի ֆիզիկոս Ջեյմս Ջոուլի (անգլ.՝ James Prescott Joule) անվամբ (1818–1889)[2][3][4]:

Միավորի ներդրումը Միավորների միջազգային համակարգի (SI) մեջ[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

Ջոուլը ներդրվեց բացարձակ գործնական էլեկտրական միավորների մեջ (absolutely practic electrical units)՝ էլեկտրիկների երկրորդ միջազգային համագումարի (կոնգրեսի) ժամանակ, որը տեղի ունեցավ Ջեյմս Ջոուլի մահվան տարում (1889

Միավորի կիրառումը[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

Քանզի Միավորների միջազգային համակարգի (SI) այս միավորը կոչվում է Ջեյմս Պրեսկոտ Ջոուլի (James Prescott Joule) անունով, ուստի՝ Միավորների միջազգային SI համակարգի առանց բացառության բոլոր մյուս միավորների նման, որոնք կոչվում են որևէ անձի անվամբ, նրա խորհրդանշանի՝ symbol-ի առաջին տառը մեծատառ է (J, Ջ): Այնուամենայնիվ, երբ SI համակարգի որևէ նման տերմին, այդ թվում ջոուլը հեգվում է անգլերեն, նմանապես նաև հայերեն կամ ռուսերեն, այն պետք է միշտ սկսվի փոքրատառով. տվյալ դեպքում՝ joule, ջոուլ, джвоул: Անշուշտ, բացառյալ այն դեպքերը, երբ ցանկացած բառ այդ դիրքում, օրինակ նախադասության ամենասկզբում, գրվում է մեծատառով կամ գլխատառով: Նկատի ունեցեք, որ անգլերենում թվացյալ բացառություն կազմող "degree Celsius", այսինքն՝ «Ցելսիուսի աստիճան» խորհրդանշան տերմինը ևս համապատասխանում է այդ կանոնին, քանզի անգլերենում սկսվում է "d" փոքրատառով, իսկ հայերենում չի համապատասխանում, քանզի գրվում է «Ցելսիուսի աստիճան»: Ջոուլի գրությանը վերաբերող այս կանոնը հիմնված է Միավորների միջազգային համակարգի (SI) կանոնադրության երկրորդ պարագրաֆի վրա:[5]

Ջոուլի արտահայտումը Միավորների միջազգային համակարգի (SI) չափման միավորներով[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

Միավորների միջազգային համակարգի (SI) չափման միավորներով արտահայտված.

որտեղ kg-ն կիլոգրամն է (կգ), m-ն՝ մետրը (մ), s-ն վայրկյանը (վ), N-ն նյուտոնը (Ն), Pa-ն պասկալը (Պա), W-ն վատտը (Վտ), C-ն կուլոնը (Կլ), իսկ V-ն վոլտը (Վ):

Հայերեն՝

Գործնական օրինակներ առօրյա կյանքից[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

Մեկ ջոուլը առօրյա կյանքում ներկայացնում է մոտավորապես հետևյալը.

  • Այն էներգիան, որը պահանջվում է մոտ 100 գ զանգվածով միջին չափի պոմիդորը Երկրագնդի մակերևույթից ուղղահայաց գծով 1 մետր վերև բարձրացնելու համար:[6],
  • այն էներգիան, որն անջատվում է, երբ նույն այդ պոմիդորը ցած է ընկնում գետնին նույն այդ 1 մ բարձրությունից,
  • այն էներգիան, որը պահանջվում է 1 կգ՝ 1 kg զանգվածով որևէ մարմին 1 մ/վ՝ 1 m⋅s−2 արագությամբ 1 մետր՝ 1 m տարածություն անցնելու համար,
  • այն ջերմությունը, որը անհրաժեշտ է 1 1 g ջուրը տաքացնելու մինչև 0,24°C՝ 0.24 °C[7],
  • այն տիպական էներգիան է, որ անջատվում է ջերմության տեսքով հանգստի վիճակում գտնվող մեկ անձնավորության կողմից յուրաքանչյուր 1/60 վայրկյանի ընթացքում (մոտավորապես՝ 17 ms)[8],
  • 1 ջոուլը 50 կգ՝ 50 kg զանգվածով մարդ արարածի կինետիկ էներգիան է՝ en:kinetic energy, երբ նա ընթանում է շատ դանդաղ՝ (0,2 մ/վ՝ 0.2 m/s or 0.72 կմ/ժ արագությամբ),
  • 1 ջոուլը 56 գ՝ 56 g զանգվածով թենիսի գնդակի կինետիկ արագությունն է, որն ընթանում է 6 մ/վ՝ 6 m/s (22 կմ/ժ) արագությամբ[9],
  • 1 ջոուլը 1 կգ՝ 1 kg զանգվածով որևէ առարկայի կինետիկ էներգիան է, որն ընթանում է 1,4 մ/վ արագությամբ՝ √2 ≈ 1.4 m/s,
  • 1 ջոուլն այն էլեկտրական էներգիայի քանակությունն է, որն անհրաժեշտ է 1 վատտ պայծառությամբ՝ 1 W լուսարձակող դիոդի՝ LED 1 վայրկյան՝ 1 s տևողությամբ լույս արձակելու համար:

Քանզի ջոուլը նաև վատտ-վայրկյան է՝ watt-second և համընդհանուր չափման միավոր էլեկտրական սարքերի վաճառքի և հոսանքի վարձավճարների համար, ապա կիլովատ-ժամը՝ kW⋅h (kilowatt-hour), kW⋅h 1000  Վատտ (W) × 3600  վայրկյան (s) = 3,6 ՄՋ (մեգաջոուլ, MJ):

Ջոուլի մասերը և բազմապատիկները[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

Լրացուցիչ օրինակների համար տես՝ en:Orders of magnitude (energy)
Կաղապար:SI multiples

Զեպտոջոուլ[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

Զեպտոջոուլը` անգլ.՝ zeptojoule (զՋ, zJ) հավասար է մեկ ջոուլի մեկ սեքստիլիոներորդ (10−21) մասին: 160 զՋ-ն հավասար է մոտավորապես մեկ էլեկտրոնվոլտի՝ անգլ.՝ electronvolt:

Նանոջոուլ[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

Նանոջոուլը` անգլ.՝ nanojoule (նՋ, nJ) հավասար է մեկ ջոուլի մեկ միլիարդերորդ (10−9) մասին: 160 նՋ-ն մոտավորապես հավասար է թռչող մոծակի կինետիկ էներգիային:[10]

Միկրոջոուլ[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

Միկրոջոուլը՝ անգլ.՝ microjoule (մկՋ, μJ) հավասար է մեկ ջոուլի մեկ միլիոներորդ (10−6) մասին: Մեծ Հադրոնյան Կոլլիդերը՝ en:Large Hadron Collider, Մեծ Հադրոնյան մասնիկաբախիչը (LHC, ՄՀՄԲ) արտադրում է միկրոջոուլային կարգի բախումներ՝ 7 էլէկտրոն վոլտ մեկ մասնիկին (7 TeV):

Միլիջոուլ[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

Միլիջոուլը՝ անգլ.՝ millijoule (մՋ, mJ) հավասար է ջոուլի մեկ հազարերորդ (10−3) մասին:

Կիլոջոուլ[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

Կիլոջոուլը՝ անգլ.՝ kilojoule (կՋ, kJ) հավասար է հազար ջոուլին (103): Աշխարհի երկրների մեծ մասում սննդամթերթի պիտակների վրա արտահայտվում են կիլոջոուլային (կՋ, kJ) էներգիայուվ:[11]

Երկրագունդն իր մեկ քառակուսի մետրի վրա ստանում է միջինը մոտավորապես 1,4 (մեկ ամբողջ չորս տասներորդական) կիլոջոուլ Արևային էներգիա կամ Արեգակնային ճառագայթում՝ solar radiation` ցերեկվա լիակատար լուսավորության յուրաքանչյուր մեկ վայրկյանի ընթացքում[12]:

Մեգաջոուլ[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

Մեգաջոուլը՝ անգլ.՝ megajoule (ՄՋ, MJ) հավասար է մեկ միլիոն ջոուլին (106), կամ, մոտավորապես՝ 161 կմ/ժ արագությամբ ընթացող ավտոմեքենայի մեկ մեգագրամ (տոննա) կինետիկ էներգիային:

Այն էներգիան, որը պահանջվում է ջեռուցելու 10 լիտր հեղուկ վիճակում գտնվող ջուրը հաստատուն մթնոլորտային ճնշման ներքո սկսած 0 °C (32 °F)-ից մինչև 100 °C (212 °F)-ը գրեթե հավասար է 4,2 մեգաջոուլին՝ 4,2ՄՋ, 4.2 MJ:

Մեկ կիլովատ ժամ էլեկտրաէներգիան հավասար է 3,6 ՄՋ-ի:

Գիգաջոուլ[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

Գիգաջոուլը՝ անգլ.՝ gigajoule (ԳՋ, GJ) հավասար է մեկ միլիարդ ջոուլին (109)&nbsp: 6 գիգաջոուլը՝ 6 GJ մոտավորապես հավասար է այն քիմիական էներգիային, որն անջատվում է 1 barrel (160 l) հում նավթի՝ en:crude oil այրումից[13]: 2 գիգաջոուլը՝ 2 GJ մոտավորապես հավասար է Պլանկի էներգիայի՝ en:Planck energy միավորին:

Տերաջոուլ[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

Տերաջոուլը՝ անգլ.՝ terajoule (ՏՋ, TJ) հավասար է մեկ տրիլիոն ջոուլին (1012), մոտավորապես հավասար է 0,278 Գիգավատ.ժամին՝ անգլ.՝ 0.278 GWh (որը հաճախ օգտագործում են էներգիայի աղյուսակներում): Մոտավորապես 63 տերաջոուլ էներգիա է առաջացել ամերիկյան այն ատոմային ռումբից, որը կոչվում էր «Փոքրիկ տղա»՝ en:Little Boy և 1945 թվականի օգոստոսին ԱՄՆ ՌՕՈՒ-ի ինքնաթիռից նետվեց ճապոնական կայսրություն|ճապոնական կայսրության Հիրոշիմա քաղաքի վրա[14][15][16]: Երկիր մոլորակի շուրջ ներկայումս պտտվող Միջազգային տիեզերակայանը՝ en:International Space Station, որի զանգվածը կազմում է մոտավորապես 450 մեգագրամ՝ en:megagram կամ 450 տոննա և ընթանում է 7,7 կմ/վ ուղեծրային արագությամբ` անգլ.՝ orbital velocity of 7.7 km/s[17][18][19], ունի կոպիտ հաշվարկներով շուրջ 13 ՏՋ կինետիկ էներգիա՝ en:kinetic energy: 2017 թվականին Կարիբյան ծովի կղզային պետություններին և ԱՄՆ-ի հարավային նահանգներին հարվածած Իրմա փոթորիկը՝ (անգլ.՝ Hurricane Irma) որոշ գնահատումների համաձայն ուներ 100 տերաջոուլ էներգիա[20]:

Պետաջոուլ[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

Պետաջոուլը՝ անգլ.՝ petajoule (ՊՋ, PJ) հավասար է մեկ քուադրիլիոն, անգլ.՝ quadrillion, ջոոլին (1015): 210 պետաջոուլը՝ 210 PJ մոտավորապես հավասար է 50 մեգատոն տրոտիլին՝ տրինիտրատոլուոլին (ՏՆՏ, TNT) 50&nbsp: Սա այն էներգիայի քանակությունն է, որը աառաջացել է ԽՍՀՄ-ում արտադրված և պայթեցված այսպես կոչված Ցար Ռումբի՝ en:Tsar Bomba, մարդու կողմից երբևիցէ ստեղծված միջուկային ամենամեծ ռումբի պայթյունից:

Էկզաջոուլ[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

Էկզաջոուլը՝ անգլ.՝ exajoule (ԷՋ, EJ) հավասար է մեկ քուինտիլիոն (անգլ.՝ one quintillion) ջոուլին՝ 1018: 2011 թվականի Տոհոկու երկրաշարժը և ցունամին՝ en:2011 Tōhoku earthquake and tsunami, որոնք եղան Ճապոնիայում ունեին 1,41 էկզաջոուլ՝ անգլ.՝ 1.41  էներգիա, ըստ դրանց 9,0 մագնիտուդային մասշտաբով դասակարգման՝ en:moment magnitude scale: ԱՄՆ-ում էներգիայի տարեկան սպառումը մոտավորապես կազմում է 94 էկզաջոուլ՝ 94 EJ:

Ձետաջոուլ[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

Ձետաջոուլը՝ անգլ.՝ zettajoule (ՁՋ, ZJ) մեկ սեքստիլիոն՝ sextillion ջոուլի (1021): Մարդկության կողմից ստեղծված համաշխարհային էներգետիկ ռեսուրսները և դրանց սպառումը տարեկան կազմում են 0,5 ձետաջոուլ՝ 0.5 ZJ:

Իոտտաջոուլ[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

Իոտտաջոուլը՝ անգլ.՝ yottajoule (ԻՋ, YJ) հավասար է մեկ սեպտիլիոն՝ septillion ջոուլի (1024): Սա մոտավորապես այն էներգիայի քանակությունն է, որը պահանջվում է Երկրագնդի վրայի ամբողջ ջուրը Ցելսիուսի 1°-ով՝ 1 °C տաքացնելու համար: Արեգակի ջերմային արտածումը մոտավորապես կազմում է 400 ԻՋ մեկ վայրկյանում:

Փոխակերպումը մյուս միավորների[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

1 Ջ = 1 կգ·մ²/վ² = 1 Ն·մ = 1 Վտ·վ։
1 Ջ = 107 Էրգ:
1 Ջ ~ 6.2415 x 1018 էՎ:
1 000 000 Ջ = 0.277(7) կՎտ·ժ։
1 կՎտ·ժ = 3 600 000 Ջ։
1 կՎտ·վ = 1000 Ջ։
1 Ջ ~ 0.238846 կալորիա:
1 կալորիա = 4.1868 Ջ[21].
1 կիլոտոննա ТНТ = 4.1840 ՏՋ.

Տես նաև[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

Ծանոթագրություններ[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

  1. Тема 10. Постоянный электрический ток — Учебник 8 класса — Учебники физики 8, 9 кл — Каталог статей — .:: www.dproc.do.am ::
  2. American Heritage Dictionary of the English Language, Online Edition (2009). Houghton Mifflin Co., hosted by Yahoo! Education.
  3. The American Heritage Dictionary, Second College Edition (1985). Boston: Houghton Mifflin Co., p. 691.
  4. McGraw-Hill Dictionary of Physics, Fifth Edition (1997). McGraw-Hill, Inc., p. 224.
  5. The International System of Units, section 5.2.
  6. «How much is 100 grams?»։ HealthAliciousNess։ Վերցված է 2016-03-11 
  7. «Units of Heat – BTU, Calorie and Joule»։ Engineeringtoolbox.com։ Վերցված է 2013-09-16 
  8. .
      • դա կոչվում է հիմնային մետաբոլիկ աստիճան՝ en:basal metabolic rate.
      • այդ համապատասխանում է մոտավորապես օրական 1200 կիլոկալորիայի՝ 5,000 kJ (1,200 kcal). կիլոկալորիայի խորհրդանշանը՝ (կկալ, kcal) նաև հայտնի է որպես կալորիա՝ դիետային կամ սննդակարգային կալորիա՝ dietary calorie.
      • «հանգստի վիճակում» նշանակում է արթուն, սակայն ոչ գործուն վիճակ
  9. Ristinen, Robert A.; Kraushaar, Jack J. (2006). Energy and the Environment (2nd տպ.). Hoboken, NJ: John Wiley & Sons. ISBN 0-471-73989-8. 
  10. CERN – Glossary
  11. «You Say Calorie, We Say Kilojoule: Who’s Right?»։ Վերցված է 2 May 2017 
  12. «Construction of a Composite Total Solar Irradiance (TSI) Time Series from 1978 to present»։ Վերցված է 2005-10-05 
  13. IRS publication
  14. Malik, John (September 1985). "Report LA-8819: The yields of the Hiroshima and Nagasaki nuclear explosions" (PDF). Los Alamos National Laboratory. Archived from the original (PDF) on 11 October 2009. Retrieved 18 March 2015.
  15. https://web.archive.org/web/20091011030043/http://www.mbe.doe.gov/me70/manhattan/publications/LANLHiroshimaNagasakiYields.pdf
  16. https://en.wikipedia.org/wiki/Los_Alamos_National_Laboratory
  17. "International Space Station Final Configuration" (PDF). European Space Agency. Archived from the original (PDF) on 21 July 2011. Retrieved 18 March 2015.
  18. https://web.archive.org/web/20110721012349/http://www.spaceflight.esa.int/users/downloads/factsheets/fs001_12_iss.pdf
  19. https://en.wikipedia.org/wiki/European_Space_Agency
  20. "Irma unleashes its fury on south Florida", Financial Times, accessed 2017-09-10
  21. Физический энциклопедический словарь, М., 1983, стр. 241 (статья «Калория»)