Omvandla energienheter

Vad är energi?

Energi är förmågan hos ett föremål eller system att utföra arbete. Den kan finnas i många former -- kinetisk energi (rörelse), potentiell energi (läge), termisk energi, kemisk energi och elektrisk energi -- och kan, enligt energiprincipen, omvandlas från en form till en annan utan att den totala mängden skapas eller förstörs.

Energi är en härledd storhet, som fas via produkten av en kraft och en förskjutning (arbete), och dess SI-dimension anges som ML²T⁻² (massa × längd i kvadrat / tid i kvadrat).

SI-enheten för energi: joulen

Joulen är SI:s härledda enhet för energi, med symbolen J; uppkallad efter den brittiske fysikern James Prescott Joule från 1800-talet. En joule motsvarar den energi som krävs för att flytta ett föremål 1 meter under påverkan av en kraft på 1 newton.

Eftersom joulen fortfarande är en mycket liten enhet för att uttrycka många vardagliga energimängder, föredras inom teknik och vardagsbruk dess multiplar: kilojoule (tusen joule) och megajoule (en miljon joule).

För mer information om enheten Joule, se informationssidan för Joule.

Kilowattimmen: elräkningarnas enhet

Kilowattimme (kWh) är den mängd energi som förbrukas av en effekt på en kilowatt under en timme, och utgör den globala standardenheten för elfakturering. 1 kWh motsvarar exakt 3 600 000 joule (3,6 megajoule).

För att beräkna en elektrisk apparats energiförbrukning räcker det att multiplicera dess effekt (i watt) med användningstiden (i timmar); en apparat på 2000 watt som går i 3 timmar förbrukar till exempel 6 kWh energi.

Kalorin och kilokalorin: energi inom näring

Kalorin definierades ursprungligen som den mängd energi som krävs för att höja temperaturen hos ett gram vatten med 1 °C, och 1 kalori motsvarar exakt 4,184 joule.

Värdet 'kalorier' som står på livsmedelsetiketter är i vetenskaplig mening egentligen kilokalorier (1000 kalorier) -- denna namnkonvention inom näringslära skapar ofta förvirring; när man säger att ett livsmedel har '200 kalorier', rör det sig egentligen om 200 kilokalorier (200 000 kalorier).

BTU och therm: energi för klimatanläggningar och naturgas

BTU (British Thermal Unit) är den mängd energi som krävs för att höja temperaturen hos ett pund vatten med 1 °F; det är en enhet av amerikanskt ursprung, men används i stor utsträckning i världen för att uttrycka kapaciteten hos värme- och klimatanläggningssystem. 1 BTU motsvarar cirka 1055,06 joule.

Therm är en stor energienhet som används vid fakturering av naturgas och motsvarar exakt 100 000 BTU. I vissa länder faktureras naturgasförbrukning direkt i therm istället för kubikmeter.

Elektronvolten: den subatomära världens enhet

Elektronvolt (eV) uttrycker den kinetiska energi en elektron får genom att passera en potentialskillnad på en volt; det är en extremt liten energienhet (1 eV ≈ 1,602176634 × 10⁻¹⁹ joule).

Inom partikel- och atomfysik uttrycks energier ofta i elektronvolt (och dess multiplar keV, MeV, GeV) istället för joule, eftersom joulen på den skalan ger extremt små och opraktiska tal.

Energiprincipen

Enligt energiprincipen, även känd som termodynamikens första huvudsats, förblir den totala energin i ett slutet system konstant; energi varken skapas eller förstörs, den omvandlas bara från en form till en annan.

I en bilmotor omvandlas till exempel kemisk energi (bränsle) först till termisk energi och sedan till mekanisk energi (rörelse); även om en del av energin i denna process omvandlas till onyttig värme genom friktion och avgaser, förändras inte den totala mängden energi.

Varför är omvandling mellan energienheter viktigt?

Olika sektorer föredrar traditionellt olika energienheter: elteknik kilowattimme, näringslära kilokalori, klimatanläggningsbranschen BTU, och naturgasbranschen therm. Att kunna omvandla korrekt mellan dessa olika enheter är nödvändigt för att jämföra energieffektivitet och beräkna kostnader.

För att till exempel jämföra effektiviteten hos en värmepump med en naturgaspanna måste båda systemens energiförbrukning omvandlas till en gemensam enhet (oftast kWh eller joule).