Descubre las características y usos de un Joule en física

El joule (J) es la unidad de medida de la energía utilizada en el Sistema Internacional de Unidades (SI), y la aceptada en los círculos científicos. La unidad se utiliza en todas las ecuaciones y cálculos que involucran energía. Siguiendo las convenciones del SI, los julios se abrevian con una J mayúscula porque el término se deriva de un nombre propio, aunque si se escribe, no se escribe con mayúscula. Un J se define como la cantidad de energía gastada por una fuerza de 1 newton que mueve un objeto 1 metro en la misma dirección que la fuerza. Un newton es la fuerza necesaria para acelerar una masa de 1 kilogramo (2,2 libras) a una velocidad de 1 metro (3,3 pies) por segundo por segundo; por lo tanto, la aceleración es tal que la velocidad de la masa aumenta en 1 metro por segundo con cada segundo que pasa.

El joule es una unidad de medida de energía.

Definición

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La definición anterior de un joule puede parecer complicada, pero la ventaja de las unidades SI es que permiten cuantificar todas las cosas que los científicos pueden querer medir en términos de una pequeña cantidad de unidades base. También significa que, al ceñirse a estas unidades, todos los científicos hablan el mismo idioma. Se dice que el joule es una unidad derivada, ya que se obtiene a partir de las unidades base kilogramos, metros y segundos.

Sentada en silencio, una persona genera 100 J de calor por segundo.

Puede considerarse como un newton-metro, una fuerza de 1 newton ejercida sobre una distancia de 1 metro (3,3 pies). Dado que el newton es en sí mismo una unidad derivada, un joule se puede dividir en metros cuadrados por kilogramos por metros por segundo por segundo:

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La cantidad de energía necesaria para levantar una manzana 1 metro (3,3 pies) es aproximadamente equivalente a 1 Joule.

J = m 2 kilogramos -2

Aunque un joule es 1 newton-metro, normalmente no se hace referencia a la energía utilizando esta última unidad, para evitar confusiones con la unidad de medida del par, o momento de fuerza, que tiene que ver con el movimiento de rotación.

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Fuerza, Trabajo, Energía y Poder

A menudo existe cierta confusión entre estos términos y las unidades que se utilizan para medirlos. Una fuerza es una influencia que provoca un cambio en el movimiento de un objeto; en otras palabras, aceleración. El trabajo es el ejercicio de fuerza para producir movimiento, mientras que la energía es el potencial para realizar el trabajo y se gasta cuando se realiza el trabajo. Por ejemplo, empujar un objeto en una determinada dirección implica aplicar una fuerza, que funciona, y la energía debe agotarse. Tanto el trabajo como la energía se pueden medir en julios.

Las personas pagan por kilovatio hora por la electricidad que utilizan en sus hogares.

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La potencia es la velocidad a la que se gasta la energía y se mide en vatios. El uso de 1 J de energía durante un segundo usa 1 vatio de potencia, por lo que 1 vatio es 1 julio por segundo. Una bombilla de luz de 100 vatios utiliza 100 J de energía por segundo. El consumo de electricidad de los hogares se mide en kilovatios-hora: un kilovatio equivale a 1000 vatios y 1 kilovatio-hora equivale a 3600000 J.

Ejemplos

Para tener una idea de cuánta energía es realmente un joule, es útil mirar algunos ejemplos cotidianos. Un joule es la cantidad de energía necesaria para elevar la temperatura de 1 gramo de aire seco y frío en 1.8 ° F (1.0 ° C). Una persona promedio sentada en silencio produce 100 J de calor por segundo. La cantidad de energía necesaria para levantar una pequeña manzana 1 metro (3,3 pies) contra la gravedad de la Tierra es aproximadamente equivalente a 1 J.

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Historia

La unidad lleva el nombre del físico inglés James Prescott Joule, cuyo trabajo condujo a la teoría de la conservación de la energía y la primera ley de la termodinámica en el siglo XIX. A través de sus experimentos, pudo determinar que la energía cambia de una forma a otra cuando se realiza el trabajo, pero no se puede crear de la nada ni destruir. Por ejemplo, cuando se usa electricidad para hacer girar un motor, parte de la energía eléctrica se convierte en movimiento y el resto se convierte en calor. Pudo demostrar que el movimiento más el calor eran equivalentes a la cantidad original de energía eléctrica.

 

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