Ջոուլ

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

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

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

Միավորների միջազգային համակարգի (SI) չափման միավորներով արտահայտված.

${\displaystyle {\text{J}}={\frac {{\text{kg}}\cdot {\text{m}}^{2}}{{\text{s}}^{2}}}={\text{N}}\cdot {\text{m}}={\text{Pa}}\cdot {\text{m}}^{3}={\text{W}}\cdot {\text{s}}={\text{C}}\cdot {\text{V}},}$

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՝

${\displaystyle {\text{Ջ}}={\frac {{\text{կգ}}\cdot {\text{մ}}^{2}}{{\text{վ}}^{2}}}={\text{Ն}}\cdot {\text{մ}}={\text{Պա}}\cdot {\text{մ}}^{3}={\text{Վտ}}\cdot {\text{ս}}={\text{Կլ}}\cdot {\text{Վ}}:}$

Գործնական օրինակներ առօրյա կյանքից

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

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

Կաղապար:SI multiples

Զեպտոջոուլ

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

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

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

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

Կիլոջոուլ

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

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

Գիգաջոուլը՝ անգլ.՝ gigajoule (ԳՋ, GJ) հավասար է մեկ միլիարդ ջոուլին (10⁹) : 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

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

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 : 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

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

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

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

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

• Կալորիա
• Վատտ
• Էրգ
• Էլեկտրոնվոլտ

Ծանոթագրություններ

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 թ․ մարտի 11-ին.
7. «Units of Heat – BTU, Calorie and Joule». Engineeringtoolbox.com. Վերցված է 2013 թ․ սեպտեմբերի 16-ին.
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 ed.). 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 2017 թ․ մայիսի 2-ին.
12. «Construction of a Composite Total Solar Irradiance (TSI) Time Series from 1978 to present». Վերցված է 2005 թ․ հոկտեմբերի 5-ին.
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»)