جول

التصوير الفوتوغرافي

علاوةً على ذلك، الطاقة التصنيفية للفلاش ليست مؤشر موثوق على الضوء الخارج منه، لأن هناك عوامل كثيرة تؤثر على كفاءة تحويل الطاقة. مثلًا، بنية الأنبوب تؤثر على الكفاءة، واستخدام العاكسات والفلاتر يُغيّر من الضوء الخارج نحو الجسم. بعض الشركات تحدد منتجاتها بواط-ثانية «حقيقي»؛ وبعضها تحدد منتجاتها بواط-ثانية «إسمي».

علاوةً على ذلك، في التصوير الفوتوغرافي، الوحدة المستعملة في الفلاشات هي الواط-ثانية. يمكن للفلاش أن يكون مصنف بالواط-ثانية (مثل 300 W⋅s) أو بالجول (أسماء مختلفة للشيء نفسه)، ولكن تاريخياً تم استخدام مصطلح واط-ثانية وهو مستمر في الاستخدام. بالنسبة لفلاش كاميرا، استخدام مكثف بسعة 1000 مايكرو فاراد عند 300 فولت ستكون 45 واط-ثانية. فلاشات الإستديوهات التي تستعمل مكثفات أكبر وجهود أعلى، تقع في نطاق 200-2000 واط-ثانية.

• انظر كذلك
• إلكترون فولت
• نيوتن
• وحدة طاقة

s ثانية

من جانب آخر، من هذه العلاقات يتضح أن الطاقة يمكن أن تتخذ صورا مختلفة: طاقة حرارية، طاقة كهربائية، طاقة حركة، ويمكن بواسطة تلك العلاقات التحويل بين وحدات الطاقة.

يوتَّا جول

من جانب آخر، الطاقة الحرارية الخارجة من الشمس تبلغ على وجه التقريب 400 يوتَّا جول كل ثانية.

ومن جهة أخرى، اليوتَّا جول (YJ) يساوي سيبتليون (1024) جول. هذا يعادل على وجه التقريب كمية الطاقة اللازمة لتسخين كل الماء الموجود على الأرض بمقدار درجة مئوية واحدة.

جيجا جول

وفي هذا الصدد، الجيجا جول (GJ) يساوي مليار (109) جول. 6 جيجا جول هي على وجه التقريب الطاقة الكيميائية الناتجة عن حرق برميل واحد (159 لتر) من النفط الخام. 2 جيجا جول هي على وجه التقريب طاقة بلانك.

ميغا جول

ومن جهة أخرى، الميغا جول (MJ) يساوي مليون (106) جول. أو على وجه التقريب طاقة الحركة لسيارة تزن 1 طن تسير بسرعة 161 كم/ساعة.

وفي السياق ذاته، الطاقة اللازمة لتسخين 10 لترات من الماء السائل تحت ضغط ثابت من 0 درجة مئوية (32 فهرنهايت) إلى 100 درجة (212 فهرنهايت) تبلغ قرابة 4.2 ميغا جول.

واحد كيلوواط ساعي من الكهرباء يساوي 3.6 ميغا جول.

نانو جول

كذلك، النانو جول (nJ) يساوي واحد على مليار (9-10) من الجول. 160 نانو جول هي على وجه التقريب طاقة الحركة لطيران بعوضة.

بيتا جول

من جانب آخر، البيتا جول (PJ) يساوي كوادريليون (1015) جول. 210 بيتا جول هي على وجه التقريب طاقة 50 مليون طن من مادة TNT، والتي تعادل الطاقة الناتجة عن انفجار قنبلة القيصر، أكبر انفجار صنعه الإنسان على الإطلاق.

كيلو جول

كذلك، الكيلو جول (kJ) يساوي ألف (103) جول. ملصقات أغذية الطعام في أغلب الدول تكتب الطاقة بالكيلو جول.

في هذا الإطار، المتر المربع الواحد من سطح الأرض يستقبل قرابة 1.4 كيلو جول من الإشعاع الشمسي كل ثانية في منتصف النهار.

ميللي جول

الميللي جول (mJ) يساوي واحد على ألف (3-10) من الجول.

زيتَّا جول

من جانب آخر، الزيتَّا جول (ZJ) يساوي سكستليون (1021) جول. معدل استهلاك الطاقة العالمي السنوي يبلغ على وجه التقريب 0.5 زيتَّا جول.

إكسا جول

من جهة ثانية، الإكسا جول (EJ) يساوي كوينتليون (1018) جول. زلزال وتسونامي توهوكو 2011 في اليابان كان له 1.41 إكسا جول من الطاقة طبقاً لشدته التي بلغت 9.0 على مقياس درجة العزم. معدل استهلاك الطاقة السنوي في الولايات المتحدة يُقدَّر بحوالي 94 إكسا جول.

أتُّو جول

الأتُّو جول (aJ) يساوي (18-10) من الجول.

تفسير ومقارنة

في هذا الإطار، الطاقة اللازمة لتسيير تيار كهربائي قدره 1 أمبير بين فرق جهد قدره 1 فولت مدة 1 ثانية. أي (فولت. متر. ثانية)

رفع قالب شوكولاته وزنه 0.102 كيلوجرام مسافة 1 متر.

ومن ناحية أخرى، تعادل الطاقة التي تكتسبها شحنة كهربية مقدارها 1 كولوم عند تسريعها بين فرق جهد مقداره 1 فولت.

ومن جهة أخرى، (أي أن الحرارة اللازمة لرفع درجة حرارة 1 جرام ماء من 15 إلى 16 درجة مئوية تعادل 4.18 جول أو 1 سعرة صغيرة).

وفي هذا السياق، تشغيل قدرة قدرها 1 واط مدة 1 ثانية. هذه طاقة تعادل قدرة قلب الإنسان  - (1 واط.ثانية)

في النظام العالمي للوحدات يُحسب الجول كالآتي:

علاوةً على ذلك، الطاقة اللازمة لرفع 1 جرام ماء في درجة حرارة 15 درجة مئوية إلى درجة 15.239 درجة مئوية.

أو 1 جول هي الطاقة اللازمة لعمل أحد العمليات الآتية:

في هذا الإطار، نرى من ذلك أن الطاقة لها صور مختلفة: حرارة، أو طاقة كهربائية، أو طاقة حركية، وجميعها يمكن حسابها بالجول.

وهي تعادل التعريف الأول (أعلى الصفحة)، حيث:

• 1 جول يعادل:
• تسليط قوة قدرها 1 نيوتن عبر مسافة 1 متر.
• تشغيل قدرة قدرها 1 واط لمدة 1 ثانية.

الواط ثانية

وفي هذا الصدد، الواط ثانية (كذلك: واط-ثانية، رمز: W s، أو: W•s) هي وحدة دولية مشتقة للطاقة تعادل الجول. الواط-ثانية هي الطاقة التي تعادل قوة واحد واط لمدة ثانية واحدة. في حين أن الواط-ثانية يعادل الجول من حيث الوحدة والمعنى، هناك بعض السياقات التي يُستعمل فيها مصطلح واط-ثانية بدلاً من الجول.

J جول

• N نيوتن (وحدة)
• m متر
• W واط

يوكتو جول

اليوكتو جول (yJ) يساوي (24-10) من الجول.

سعرة

كواد (وحدة)

بيكو جول

البيكو جول (pJ) يساوي واحد على تريليون (12-10) من الجول.

العلاقة بين الجول والسعرة الحرارية

من جهة ثانية، الجول والسعرة الحرارية هي وحدات الحرارة التي يجري استخدامها عند التعامل مع المحتوى الحراري للمواد الغذائية، وتجدها أحيانا مكتوبة على عبوات المواد الغذائية لكل 100 جرام.

1 سعرة حرارية (صغيرة) = 4.18 جول.

الإرج

• وتوجد علاقة بين الجول والإرج (erg)؛ حيث:
• 10 مليون إرج = 1 جول
• قواسم ومضاعفات

وفي السياق ذاته، عندما نتعامل مع الذرات والجزيئات في الكيمياء نجد أن وحدة «جول» تكون كبيرة جدا لها، لذلك نسنخدم في تلك الحالة وحد أصغر للطاقة، وهي الإرج (erg):

العلاقة بين الجول والإلكترون فولت

من جانب آخر، عند التعامل مع الذرة والجسيمات الأولية نجد أن وحدة الجول كبيرة جدا. لذلك لتسهيل الحسابات على المستوى الذري ابتكر الفيزيائيون وحدة إلكترون فولت لحساب طاقة الجسيمات الأولية ومنها الإلكترون.

1 إلكترون فولت = 1.602×10-19 جول

والعلاقة بين الجول والإلكترون فولت تبلغ:

مللي جول

الميللي جول = 1 / 1000 من الجول.

تاريخ

في هذا الإطار، «أعتقد أن وحدةً كهذه للحرارة إذا وجدت مقبولة، يمكن أن تسمى مع كثير من الأدب:» جول«، بعد الرجل الذي فعل الكثير لتطوير نظرية الديناميكا الحرارية».

إضافةً إلى ذلك، تم الإعلان عن نظام وحدات سنتيمتر غرام ثانية رسميًا في سنة 1881م في أول مؤتمر دولي للكهرباء. وتم اعتماد وحدة إرج كوحدة للطاقة له في عام 1882. اقترح فيلهلم سيمنز، في كلمته الافتتاحية كرئيس الجمعية البريطانية لتقدم العلوم (23 أغسطس 1882) لأول مرة الجول كوحدة للحرارة، ليتم اشتقاقها من الوحدات الكهرومغناطيسية الأمبير والأوم، والتي (الجول) تعادل 10 ملايين إرج في هذا النظام. تعود تسمية الوحدة تكريماً لجيمس بريسكوت جول (1818-1889)، في الوقت الذي كان قد تقاعد فيه لكن لا يزال حياً (63 عامًا)، قال سيمنز فيه:

ومن ناحية أخرى، في سنة 1935، تبنت اللجنة الكهروتقنية الدولية (بصفتها المنظمة الخلف للمؤتمر الدولي للكهرباء) «نظام جيورجي»، وذلك استناداً إلى افتراض قيمة محددة لثابت الفراغ المغناطيسي تضمنت كذلك إعادة تعريف للجول. تمت الموافقة على نظام جيورجي من قبل اللجنة الدولية للأوزان والمقاييس في عام 1946. منذ ذلك الحين لم يعد يتم تحديد الجول استناداً إلى وحدة كهرومغناطيسية، ولكن بدلاً من ذلك كوحدة للشغل يتم بذلها عن طريق وحدة واحدة من القوة (في ذلك الوقت لم يتم تسميتها بنيوتن بعد) لمسافة 1 متر. كان المقصود من الجول بوضوح هو أن يكون وحدة الطاقة التي سيتم استخدامها في كلا السياقات الكهرومغناطيسية والميكانيكية. أضاف التصديق على التعريف في المؤتمر العام التاسع للأوزان والمقاييس في عام 1948، تعيين الجول ليكون مفضلاً كذلك كوحدة للحرارة في سياق قياس المسعرية، مما يقلل بشكل رسمي استخدام السعرة. كان هذا التعريف هو التعريف التالي المباشر للجول كما تم اعتماده في نظام الوحدات الدولي الحديث في سنة 1960.

من جانب آخر، بقي تعريف الجول على أنه = كيلوغرام.متر 2.ثانية −2 دون تغيير منذ عام 1946. لكن الجول كوحدة مشتقة قد شهِدَ تغييرات على تعريفات الثانية (في 1960 و 1967)، والمتر (في 1983)، والكيلوغرام (في 2019).

وفي هذا الصدد، في المؤتمر الدولي الثاني للكهرباء، في 31 أغسطس 1889، تم اعتماد الجول رسميًا جنبًا إلى جنب مع الواط، والكوادرانت (أعيد تسميته لاحقًا إلى هنري). توفي جول في نفس العام في 11 أكتوبر 1889. في المؤتمر الرابع (1893)، تم تعريف «الأمبير الدولي» و«الأوم الدولي» مع تغييرات طفيفة في تعيين قياسهم، مع «الجول الدولي» الوحدة المشتقة منهما.

مايكرو جول

وفي السياق ذاته، المايكرو جول (μJ) يساوي واحد على مليون (6-10) من الجول. مصادم الهدرونات الكبير يُنتج تصادمات في نطاق المايكرو جول (7 تيرا إلكترون فولت) لكل جسيم.

تيرا جول

ومن جهة أخرى، التيرا جول (TJ) يساوي تريليون (1012) جول. أو قرابة 0.278 جيجاواط ساعي (والتي تستعمل عادةً في لوحات الطاقة). قرابة 63 تيرا جول هي الطاقة الناتجة عن انفجار القنبلة النووية التي أُلقيت على هيروشيما. محطة الفضاء الدولية التي تزن 450 طن والتي تبلغ سرعتها المدارية 7.7 كم/الثانية لها طاقة حركة نحو 13 تيرا جول. في سنة 2017 إعصار إيرما قُدّر أن طاقته الريحية القصوى بلغت 112 تيرا جول.

زيبتو جول

في هذا الإطار، أدنى طاقة مطلوبة لتغيير بت (في جهاز كمبيوتر) في درجة حرارة الغرفة تبلغ نحو 2.75 زيبتو جول.

من جهة ثانية، الزيبتو جول (zJ) يساوي واحد على سكستليون (21-10) من الجول. 160 زيبتو جول تعادل على وجه التقريب 1 إلكترون فولت.

فيمتو جول

الفيمتو جول (fJ) يساوي (15-10) من الجول.