Mühendislik, fizik ya da emsal alanlarda yapılan bir iş için kullanılan güç ölçüsü son derece kıymetlidir. Bu değerli ölçü ölçüldükten sonra joule pahası ile gösterilir. Yani joule, iş ve güç ölçüsünü gösteren bir tıp ölçü ünitesidir. Milletlerarası üniteler sisteminde kullanılırken pek çok farklı karşılığı olduğu için yapılan süreçlerde mutlaka joule formülü bilinmeli ve bu halde kullanılarak dönüştürülmelidir.
Adını onu bulan bilim insanından alan joule, aslında tek karşılığı olan bir ölçü ünitesi değildir. Vakit içinde 1 joule neye eşit sorusuna pek çok farklı karşılık verilerek hesaplamalar en kolay hale getirilmeye çalışılmıştır. Birinci sefer karşılaşanlar için biraz baş karıştırıcı olabilir lakin bilhassa formülü anlaşıldığı vakit bu karışıklık ortadan kalkar. Gelin joule nedir, ne işe fayda gibi merak edilen soruları gelin tüm ayrıntılarıyla inceleyelim.
Öncelikle, joule nedir?
Joule, 1818 – 1889 yılları ortasında yaşamış İngiliz fizikçi James Prescott Joule tarafından bulunmuş ve ismini bu bilim insanından almıştır. Joule güç, iş, ısı ölçülerini ölçmek için kullanılan bir çeşit ölçü ünitesidir. Metrik sisteme dayalı memleketler arası ünite sisteminde pek çok karşılığı olduğu üzere bir formülü ve pratik örnekleri mevcuttur.
Günlük pratikler üzerinden bakalım; Joule ne işe fayda, nerelerde kullanılır?
- Yaklaşık 100 gramlık bir elmanın bir metre havaya kaldırılması için gerekli güç miktarı
- Kaldırılan bu elmanın düştüğü vakit ortaya çıkardığı enerji
- 0.24 kelvinlik 1 gram suyun ısınması için gerekli güç miktarı
- Bir kişinin her 17 milisaniyede ortaya çıkardığı ısı miktarı
- 0,2 m / s ya da 0.72 km / h süratte hareket eden bir insanın kinetik enerjisi
- 56 gramlık bir tenis topunun 6 m / s süratiyle hareket ettiğinde ortaya çıkardığı kinetik enerji
- √ 2 ≈ 1.4 m / s suratındaki 1 kilogramlık cismin ortaya çıkardığı kinetik enerji
Joule bir metrede, bir newtonluk kuvvet uygulanması sonucu oluşan güce ve iki farklı ucu ortasında yaklaşık bir voltluk tansiyon farkı ile çalışan bir devre elemanının üzerinden geçmekte olan bir amperlik akım gücü tarafından tüketilen güce eşittir.
Günlük hayattaki en net örneğini joule kanununda görüyoruz:
Hepimizin bildiği üzere günümüzde elektrik gücü ısı gücüne dönüşüyor. Elektrik gücüyle çalışan ısıtıcıları, elektrikli ocakları, fırınları ve daha pek çok günlük eşyayı buna örnek olarak göstermek mümkün. Bunların içinden geçen elektrik akımı enerjiye ve hasebiyle ısıya dönüşür. İşte bu durum joule kanunu olarak isimlendirilir ve W = I2 x R x t ve W = P x t halinde memleketler arası ünite sistemi ölçüleriyle gösterilen bir formülü vardır.
Uluslararası üniteler sisteminde dönüşüm için kullanılan joule formülü:
- J = kg x m2 / s2 = N x m = Pa x m3 = W x s = C x V
Bu formülde J joule, kg kilogramı, m metreyi, s saniyeyi, N Newton kuvvetini, C coulombu, W wattı, Pa pascalı, V voltu söz etmektedir. Milletlerarası üniteler sisteminde kullanılan ölçü ünitelerini joule pahasına çevirmek ya da joule pahasını bu ünitelerinden bir adedine çevirmek için bu formülü uygulayabilirsiniz. Yazın bir yere, kesinlikle lazım olur.
Bu formülün özünde şu gerçekler yatmaktadır; bir coulombluk elektrik yükünü elektrik potansiyel farkı yoluyla taşımak için gerekli güç bir bir joule olduğu için voltu tanımlar. Bir joule birebir vakitte bir saniyede bir watt güç üretmek için gerekli güç ölçüsü olduğu için watt pahasını tanımlar. Yani formüldeki tüm ölçüm üniteleri aslında joule etrafında birleşmektedir.
Joule hesaplamalarını kolaylaştıracak katları ve manaları:
- Bir milyarda bir joule nanojoule, nJ olarak gösterilir.
- Bir milyonda bir joule microjoule, μJ olarak gösterilir. Büyük Hadron Çarpıştırıcısı’nda her parçacığın 1 microjoule üretmesi beklenir.
- Binde bir joule milijoule, mJ olarak gösterilir.
- Bin joule kilojoule, kJ olarak gösterilir. Besin standart besin kıymeti cinsidir.
- Bir milyon joule megajoule, MJ olarak gösterilir. Saatte 160 km süratle hareket eden bir tonluk aracın kinetik gücü.
- Bir milyar joule gigajoule, GJ olarak gösterilir.
- Bir trilyon joule terajoule, TJ olarak gösterilir. Hiroşima’da patlayan atom bombası 63 TJ enerji açığa çıkarmıştır.
- Bir katrilyon joule petajoule, PJ olarak gösterilir. İnsan yapımı en büyük atom bombası Tsar, 210 PJ enerji açığa çıkarmıştır.
- Bir kentilyon joule exajoule, EJ olarak gösterilir. Japonya’da 2011 yılında meydana gelen Tohoku sarsıntısı 1.41 EJ güce sahipti.
- Bir seksilyon joule zettajoule, ZJ olarak gösterilir.
- Bir septillion joule yottajoule, YJ olarak gösterilir. Yeryüzündeki tüm suyu 1 derece ısıtmak için 1 YJ güç gerekir.
Dönüşümler sırasında 1 joule neye eşit?
- 1 J = 1 × 107 erg
- 1 J = 6.24150974 × 1018 eV
- 1 J = 0,2390 cal
- 1 J = 2,3901 × 10-4 kcal
- 1 J = 9,4782 × 10-4 BTU
- 1 J = 0,7376 ft • lb
- 1 J = 23.7 ft • pdl
- 1 J = 2,7778 × 10-7 kilovat-saat
- 1 J = 2,7778 × 10-4 watt-saat
- 1 J = 9,8692 × 10-3 litre-atmosfer
- 1 J = 11,1265 femtogram
- 1 J = 1 × 10-44 foe
- aynı vakitte;
- 4,184 J = 1 termokimyasal kalori
- 4,1868 J = 1 Milletlerarası Masa kalori
- 3600 J = 1 watt saat
- 3.6 × 106 J = 1 kilovat saat
- 1 J = 1 watt saniye
- 4,184 GJ = 1 ton TNT
Fizik ve mühendislikte iş ve güç ölçüsünü göstermek için kullanılan ölçü ünitesi joule nedir, ne işe fayda, formülü nedir, 1 joule neye eşit gibi merak edilen soruları yanıtlayarak mevzu hakkında bilmeniz gereken ayrıntılardan bahsettik. Elbette joule çok daha karmaşık bir ölçü ünitesi fakat sırf fikir oluşturması için genel bilgiler vermeyi hedefledik.
