Spesifik enerji - Specific energy

Spesifik enerji
Ortak semboller
SI birimiJ /kilogram
Diğer birimler
kcal / g, W⋅h / kg, kW⋅h / kg, Btu / lb
İçinde SI temel birimlerim2/ s2
Yoğun ?Evet
Türetmeler
diğer miktarlar
Boyut
Enerji yoğunluğu cihazların ve malzemelerin belirli enerji tablolarına sahiptir.

Spesifik enerji veya kütle enerjisi dır-dir enerji birim başına kitle. Bazen de denir gravimetrik enerji yoğunluğu, ya da sadece enerji yoğunluğu enerji yoğunluğu daha kesin olarak birim hacim başına enerji. Örneğin depolanan verileri ölçmek için kullanılır. sıcaklık ve diğeri termodinamik özellikler gibi maddelerin özgül iç enerji, özgül entalpi, özel Gibbs serbest enerjisi ve belirli Helmholtz serbest enerjisi. Ayrıca şunlar için de kullanılabilir: kinetik enerji veya potansiyel enerji bir vücudun. Özgül enerji bir yoğun mülk enerji ve kütle ise kapsamlı özellikleri.

Sİ özgül enerji birimi joule başına kilogram (J / kg). Bazı bağlamlarda hala kullanımda olan diğer birimler, kilokalori gram başına (Cal / g veya kcal / g), çoğunlukla gıda ile ilgili konularda, watt saat pil alanında kilogram başına ve İmparatorluk birimi BTU başına pound (Btu / lb), bazılarında mühendislik ve uygulamalı teknik alanlar.[1]

Spesifik enerji kavramı ile ilgilidir ancak ondan farklıdır. kimyasal kavramı azı dişi enerji, yani enerji köstebek Mol başına enerji birimlerini kullanan bir maddenin J /mol, kJ / mol veya daha eski (ancak yine de yaygın olarak kullanılmaktadır) kcal / mol.[2]

Bazı SI olmayan dönüşümlerin tablosu

Aşağıdaki tablo SI olmayan bazı birimlerin J / kg'ye dönüştürülmesi için faktörleri göstermektedir. :

BirimSI eşdeğeri
kcal / g[3]4,184 MJ / kg
Wh / kg3.6 kJ / kg
kWh / kg3,6 MJ / kg
Btu / lb[4]2,326 kJ / kg
Btu / lb[5]CA. 2,32444 kJ / kg

Pillerin yanı sıra birçok farklı yakıtın özgül enerjisini veren bir tablo için makaleye bakın Enerji yoğunluğu.

İyonlaştırıcı radyasyon

İçin iyonlaştırıcı radyasyon, gri olarak bilinen madde tarafından emilen özgül enerjinin SI birimidir emilen doz SI biriminin Sievert olarak bilinen dokular üzerindeki stokastik sağlık etkisi için hesaplanır doz eşdeğeri. Uluslararası Ağırlıklar ve Ölçüler Komitesi "Emilen doz arasında herhangi bir karışıklık riskinden kaçınmak için D ve doz eşdeğeri Hilgili birimler için özel isimler kullanılmalıdır, yani absorbe edilen doz birimi için kilogram başına joule yerine gri adı kullanılmalıdır. D ve isim Sievert eşdeğer doz birimi için kilogram başına joule yerine H."[6]

Gıdanın enerji yoğunluğu

Ana makale: Gıda enerjisi

Enerji yoğunluğu, yiyeceğin kütlesi veya hacmi başına enerji miktarıdır. Bir yiyeceğin enerji yoğunluğu, porsiyon başına enerjiyi bölerek etiketten belirlenebilir (genellikle kilojul veya yemek kalorileri ) porsiyon boyutuna göre (genellikle gram, mililitre veya sıvı ons cinsinden). Enerji yoğunluğu böylece cal / g, kcal / g, J / g, kJ / g, cal / mL, kcal / mL, J / mL veya kJ / mL olarak ifade edilir. Beslenme bağlamlarında yaygın olarak kullanılan "kalori", kilokaloridir ("Cal" olarak kısaltılır ve bazen "diyet kalorisi", "gıda kalorisi" veya "C" ile "Kalori" olarak adlandırılır). Bu, bin kaloriye (kısaltılmış "cal") veya bir kilokaloriye (kcal) eşdeğerdir. Yiyecek enerjisi genellikle Kalori cinsinden ölçüldüğünden, gıdanın enerji yoğunluğu genellikle "kalori yoğunluğu" olarak adlandırılır.[7]

Enerji yoğunluğu, yemek olduğunda salınan enerjiyi ölçer. metabolize sağlıklı bir organizma tarafından yiyecekleri yutarken (bkz. besin enerjisi hesaplama için) ve gıda oksijenle metabolize edilerek atık ürünlere dönüştürülür. karbon dioksit ve su. dışında alkol tek gıda enerjisi kaynakları karbonhidratlar, yağlar ve proteinler gıdanın kuru ağırlığının yüzde doksanını oluşturan.[8] Bu nedenle, Su içerik, enerji yoğunluğundaki en önemli faktördür. Karbonhidratlar gram başına dört kalori sağlar (17 kJ / g) ve proteinler 16 kJ / g'de biraz daha az sunarken, yağ gram başına dokuz kalori (38 kJ / g) sağlar,[8] ​2 1⁄4 kat daha fazla enerji. Yağlar, karbonhidratlardan veya proteinlerden daha fazla karbon-karbon ve karbon-hidrojen bağı içerir ve bu nedenle enerji bakımından daha zengindir.[9] Enerjisinin çoğunu yağdan alan yiyecekler, su içeriği aynı olsa bile enerjilerinin çoğunu karbonhidratlardan veya proteinlerden elde edenlere göre çok daha yüksek enerji yoğunluğuna sahiptir. Daha düşük emilimine sahip besinler, örneğin lif veya şeker alkolleri, yiyeceklerin enerji yoğunluğunu da düşürür. Orta derecede bir enerji yoğunluğu gram başına 1,6 ila 3 kalori (7-13 kJ / g) olacaktır; somon, yağsız et ve ekmek bu kategoriye girer. Yüksek enerjili yiyecekler gram başına üçten fazla kaloriye sahiptir ve kraker, peynir, bitter çikolata ve fıstık içerir.[10]

Yakıt

Ana makale: Enerji yoğunluğu

Enerji yoğunluğu bazen yakıtları karşılaştırmak için yararlıdır. Örneğin, sıvı hidrojen yakıt, daha yüksek özgül enerjiye (birim kütle başına enerji) sahiptir. benzin yapar, ancak çok daha düşük hacimsel enerji yoğunluğu.

Astrodinamik

Özgül mekanik enerji, basitçe enerjiden ziyade, genellikle astrodinamik çünkü yerçekimi, bir aracın kinetik ve potansiyel spesifik enerjilerini aracın kütlesinden bağımsız şekillerde değiştirir. enerjinin korunumu içinde Newton yerçekimi sistemi.

Gibi bir nesnenin özgül enerjisi göktaşı yerçekimi kuyusunun dışından yeryüzüne düşme, en az karenin yarısı kadardır. kaçış hızı 11,2 km / sn. Bu 63 MJ / kg'a (15 kcal / g veya 15 ton) gelir TNT eşdeğeri ton başına). Kuyruklu yıldızlar daha da fazla enerjiye sahiptir, tipik olarak güneşe göre, yakınlarımızdayken, dünyanın iki katı hızın karekökünde hareket eder. Bu 42 km / s'ye veya 882 MJ / kg özgül enerjiye denk gelir. Dünyaya göre hız, yöne bağlı olarak az ya da çok olabilir. Dünyanın güneş etrafındaki hızı yaklaşık 30 km / s olduğundan, bir kuyruklu yıldızın dünyaya göre hızı 12 ila 72 km / s arasında değişebilir, ikincisi 2592 MJ / kg'a karşılık gelir. Bu hıza sahip bir kuyruklu yıldız yeryüzüne düşerse, 63 MJ / kg daha kazanır ve 72,9 km / s hızla toplam 2655 MJ / kg verir. Ekvator yaklaşık 0,5 km / sn hızla hareket ettiğinden, çarpma hızının üst sınırı 73,4 km / sn'dir ve bu, dünyaya çarpan bir kuyruklu yıldızın özgül enerjisi için yaklaşık 2690 MJ / kg'lık bir üst sınır verir.

Eğer Hale-Bopp kuyruklu yıldız (50 km çapında) dünyaya çarpmış olsaydı, okyanusları buharlaştırır ve yeryüzünü sterilize ederdi.[11]

Çeşitli

Ayrıca bakınız

Referanslar

  1. ^ Kenneth E. Heselton (2004), "Kazan Operatörünün El Kitabı". Fairmont Press, 405 sayfa. ISBN  0881734357
  2. ^ Jerzy Leszczynski (2011), "Hesaplamalı Kimya El Kitabı". Springer, 1430 sayfa. ISBN  940070710X
  3. ^ Termokimyasal kaloriyi kullanma.
  4. ^ Uluslararası Buhar Tablosu kalorisine dayalı tanımı kullanarak.
  5. ^ Termokimyasal kaloriye dayalı tanımı kullanmak.
  6. ^ "CIPM, 2002: Öneri 2". BIPM.
  7. ^ Stevens, Heidi (19 Nisan 2010). "Kilo kaybı için kalori yoğunluğunu düşünün". Chicago Tribune.
  8. ^ a b "Karbonhidratlar, Proteinler ve Yağlar: Beslenmeye Genel Bakış". Merck Kılavuzu.
  9. ^ Wilson, David L. (2009). 11. Saat: Biyolojiye Giriş. John Wiley & Sons. s. 40. ISBN  9781444313222.
  10. ^ "Okinawa Diyeti: Kalorik Yoğunluk Piramidi" (PDF). Arşivlenen orijinal (PDF) 9 Mayıs 2009.
  11. ^ "Dünyadaki yaşamın sonu". Yeni Bilim Adamı. 4 Haziran 2016.
  • Çengel, Yunus A .; Turner, Robert H. (2005). Termal Akışkan Bilimlerinin Temelleri. McGraw Hill. ISBN  0-07-297675-6.