焦耳(簡稱焦)是國際單位制中能量、功或熱量的導出單位,符號為J。焦耳是因紀念物理學家詹姆斯·焦耳而命名[1][2]。
1焦耳可以定義為:
- 移動1庫侖電荷通過1伏特電壓差所需做的功,或1庫侖·伏特。這關係也可以逆反過來定義伏特。
- 產生1瓦特功率1秒時間所需做的功,或1瓦特·秒。這關係也可以逆反過來定義瓦特。
用單位表示可表示為:
符號
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單位
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意涵
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J
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焦耳
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能量
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N
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牛頓
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力
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kg
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公斤
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重量
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m
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公尺
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長度
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s
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秒
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時間
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Pa
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帕
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壓力
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W
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瓦
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功率
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C
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庫倫
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電量
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V
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伏特
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電壓
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與力矩單位的混淆
雖然在單位方面,表示焦耳為牛頓·公尺是正確的,為了避免與力矩單位發生混淆,國際度量衡局並不鼓勵這種用法[3]。力矩與能量的物理意義完全不同。
就物理量本身来说,能量由力和距離內積得到,是純量;力矩由力和距離外積得到,是向量,兩者有根本的不同。
實際例子
一焦耳能量相等於施加一牛頓的作用力於任意物件,使之移動一米距離;也等於在重力影響下將一個質量為102克的蘋果抬高一公尺;或是1瓦特的功率作1秒所释放的能量。
單位轉換
一焦耳相等於:
- 1×107 爾格
- 6.24150974×1018 電子伏特
- 0.239 (小)卡路里
- 9.4782×10−4 英國熱量單位(British thermal unit,BTU)
- 0.737 呎·磅力(foot-pounds force)
- 23.7 呎·磅(foot-pounds)
- 2.7778×10−7 千瓦·時
- 2.7778×10−4 瓦·時
以焦耳定義的單位:
應用範圍
「熱量」與「熱能」並不相同,兩者之間的關係,就好比是做功與機械能之間的關係一樣。
參閱
參考文獻
- ^ The American Heritage Dictionary, Second College Edition (1985). Boston: Houghton Mifflin Co., p. 691.
- ^ McGraw-Hill Dictionary of Physics, Fifth Edition (1997). McGraw-Hill, Inc., p. 224.
- ^ 國際度量衡局官方網頁 (页面存档备份,存于互联网档案馆)表明:"通過綜合幾個基本單位,衍生單位通常可以以不同方式表達。例如,焦耳可以正式地寫為牛頓·公尺或公斤·公尺2/秒2。但是,這種代數自由還必須考慮到符合實際狀況;在某種狀況,使用某特定形式所得到的益處會比較多。實際而言,為了區分擁有同樣因次的不同物理量,有些物理量必須取特定的衍生單位為其單位。"
- ^ 一篇關於將營養單位從卡路里改變到焦耳的報告:The adoption of joules as units of energy (页面存档备份,存于互联网档案馆), FAO/WHO Ad Hoc Committee of Experts on Energy and Protein, 1971.
外部連結
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线性(平动)的量 |
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角度(转动)的量 |
量纲 |
— |
L |
L2 |
量纲 |
— |
— |
— |
T |
时间: t s |
位移积分: A m s |
|
T |
时间: t s |
|
|
— |
|
距离: d, 位矢: r, s, x, 位移 m |
面积: A m2 |
— |
|
角度: θ, 角移: θ rad |
立體角: Ω rad2, sr |
T−1 |
頻率: f s−1, Hz |
速率: v, 速度: v m s−1 |
面積速率: ν m2 s−1 |
T−1 |
頻率: f s−1, Hz |
角速率: ω, 角速度: ω rad s−1 |
|
T−2 |
|
加速度: a m s−2 |
|
T−2 |
|
角加速度: α rad s−2 |
|
T−3 |
|
加加速度: j m s−3 |
|
T−3 |
|
角加加速度: ζ rad s−3 |
|
|
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M |
质量: m kg |
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|
ML2 |
轉動慣量: I kg m2 |
|
|
MT−1 |
|
动量: p, 冲量: J kg m s−1, N s |
作用量: 𝒮, actergy: ℵ kg m2 s−1, J s |
ML2T−1 |
|
角动量: L, 角衝量: ι kg m2 s−1 |
作用量: 𝒮, actergy: ℵ kg m2 s−1, J s |
MT−2 |
|
力: F, 重量: Fg kg m s−2, N |
能量: E, 功: W kg m2 s−2, J |
ML2T−2 |
|
力矩: τ, moment: M kg m2 s−2, N m |
能量: E, 功: W kg m2 s−2, J |
MT−3 |
|
加力: Y kg m s−3, N s−1 |
功率: P kg m2 s−3, W |
ML2T−3 |
|
rotatum: P kg m2 s−3, N m s−1 |
功率: P kg m2 s−3, W |
|