कैसे Joules की गणना करने के लिए

अंग्रेजी भौतिक विज्ञानी जेम्स एडवर्ड जौले के नाम पर, जूल (जे) अंतरराष्ट्रीय मीट्रिक सिस्टम की मूल इकाइयों में से एक है। वैज्ञानिक अनुप्रयोगों में व्यापक रूप से उपयोग किए जाने के अलावा, जौले को काम, ऊर्जा और गर्मी की एक इकाई के रूप में उपयोग किया जाता है। जौल्स में प्रतिक्रिया पाने के लिए, हमेशा मानक वैज्ञानिक इकाइयों का उपयोग करें "फुट-पौंड" या "अंग्रेजी थर्मल यूनिट" का उपयोग अभी भी कुछ क्षेत्रों में किया जाता है, लेकिन आपके शारीरिक होमवर्क कार्य में दिखाई नहीं देता है।

सामग्री

चरणों

विधि 1जूल में काम की गणना
विधि 2जौस में गतिज ऊर्जा की गणना करना
विधि 3इलेक्ट्रिक पावर के रूप में जूलों की गणना
विधि 4जूल में गर्मी की गणना करना

युक्तियाँ
चेतावनी
आवश्यक सामग्री

चरणों

विधि 1
जूल में काम की गणना

काम की परिभाषा को समझें किसी विशिष्ट दूरी से एक वस्तु को स्थानांतरित करने के लिए कार्य को निरंतर बल के अनुप्रयोग के रूप में परिभाषित किया गया है। यदि केवल एक बल लागू होता है, तो इसे गणना के रूप में किया जा सकता है शक्ति एक्स दूरी और इसे जौलों की इकाइयों में व्यक्त करते हैं ("न्यूटन-मीटर" के बराबर)। पहला उदाहरण के रूप में, हम एक व्यक्ति को जमीन से छाती की ऊँचाई तक ऊंचा उठाने का उपयोग करेंगे और हम उस वजन की गणना करेंगे जो व्यक्ति वजन पर जुटे है।

बल गति की दिशा में लागू किया जाना चाहिए ऑब्जेक्ट को पकड़ना और आगे बढ़ने के लिए ऑब्जेक्ट पर किसी भी बल की आवश्यकता नहीं होती है, क्योंकि आप ऑब्जेक्ट को आंदोलन की दिशा में नहीं डाल रहे हैं।

स्थानांतरित होने वाले वस्तु का द्रव्यमान खोजें किसी वस्तु का द्रव्यमान उसे चालाने के लिए आवश्यक बल की गणना करने के लिए अनिवार्य है। हमारे उदाहरण में, मान लें कि वजन में 10 किलोग्राम (किलो) का द्रव्यमान है

पाउंड या अन्य गैर-मानक इकाइयों का उपयोग करने से बचें, अन्यथा अंतिम उत्तर जूल में नहीं होगा।

बल की गणना करें फोर्स = द्रव्यमान एक्स एक्सलरेशन हमारे उदाहरण में, वजन बढ़ाने के लिए, जिस गति का हम विरोध कर रहे हैं वह गुरुत्वाकर्षण के कारण है, जो सामान्य परिस्थितियों में 9.8 मीटर / सेकेंड की गति को नीचे गति देता है². हमारे वजन को बढ़ने (10 किग्रा) x (9.8 मी / एस से बढ़ने के लिए आवश्यक बल की गणना करें²) = 98 किलोग्राम मी / एस² = 98 न्यूटन (एन)

यदि ऑब्जेक्ट को क्षैतिज स्थानांतरित किया जा रहा है, तो गुरुत्वाकर्षण अप्रासंगिक है। समस्या आपको घर्षण को दूर करने के लिए आवश्यक बल की गणना करने के लिए कह सकती है यदि समस्या को ऑब्जेक्ट के त्वरण को सूचित किया जाता है तो धक्का दिया जाता है, तो आप बड़े पैमाने पर त्वरण को बढ़ा सकते हैं।

उस दूरी को मापें जिसके द्वारा वस्तु को स्थानांतरित किया जा रहा है उदाहरण के लिए, मान लें कि वजन 1.5 मीटर (मी) से बनाया जा रहा है दूरी मीटर में मापा जाना चाहिए या अंतिम प्रतिसाद जूल में व्यक्त नहीं किया जाएगा।

दूरी से बल गुणा करें 98 न्यूटोन का वजन 1.5 मीटर तक उठाने के लिए, आपको 98 x 1.5 = 147 काम के जूलों को व्यायाम करना होगा।

कैलकुलेट जौल्स चरण 6 के शीर्षक वाला चित्र

किसी कोण पर स्थानांतरित वस्तुओं के काम की गणना करें उपरोक्त हमारा उदाहरण सरल था: किसी ने वस्तु पर एक बल लगाया और वस्तु ऊपर चली गई। कभी-कभी बल की दिशा और ऑब्जेक्ट के आंदोलन के बराबर नहीं होते हैं, उस ऑब्जेक्ट पर अभिनय करने वाले विभिन्न बलों के कारण। अगले उदाहरण में, हम एक लड़के के लिए जूल की मात्रा की गणना करेंगे, जो 25 डिग्री के ऊपर की तरफ रस्सी खींचकर 25 मीटर की चिकनी सतह पर एक स्लेज खींचें। इस परिदृश्य में, कार्य = बल x कोसाइन (θ) x दूरी प्रतीक θ ग्रीक अक्षर "थीटा" है और बल की दिशा और गति की दिशा के बीच के कोण का वर्णन करता है।

लागू पूर्ण बल का पता लगाएं इस समस्या में, हम कहते हैं कि लड़का रस्सी को 10 नए टाटों के बल के साथ खींच रहा है।

यदि समस्या "अधिकार बल", "बल बढ़ा" या "गति की दिशा में बल" देता है, तो समस्या "बल एक्स कोसाइन (θ)" का वह भाग पहले से ही गणना कर चुका है, और आप पारित कर सकते हैं मूल्यों के गुणन के लिए

संबंधित बल की गणना करें केवल बल का हिस्सा स्लेज आगे बढ़ रहा है। चूंकि रस्सी ऊपर की तरफ बढ़ जाती है, बाकी बल बल-प्रक्रिया के खिलाफ स्लेज अप को आगे बढ़ा रहे हैं। गति की दिशा में लागू बल की गणना करें:

उदाहरण में, चिकनी हिमपात और रस्सी के बीच कोण θ 30 डिग्री है
कॉस (θ) एक्स कॉस (30 डिग्री) = (√3) / 2 = 0.866 के बारे में गणना करें आप इस मान को समझने के लिए एक कैलकुलेटर का उपयोग कर सकते हैं, लेकिन यह सुनिश्चित कर लें कि कैलकुलेटर एक ही इकाई में कोण माप (डिग्री या रेडियन) के रूप में सेट है।
कुल बल एक्स कॉस (θ) गुणा करें उदाहरण में, गति की दिशा में बल के 10 एन एक्स 0.866 = 8.66 एन।

बहुतांश शक्ति x दूरी अब जब हम जानते हैं कि गति की दिशा में वास्तव में लागू किया जा रहा है, तो हम इस काम की गणना कर सकते हैं क्योंकि हम हमेशा करते हैं। हमारी समस्या यह बताती है कि स्लेज 20 मीटर आगे चलती है, इसलिए काम की 8.66 एन एक्स 20 मीटर = 173.2 जुलों की गणना करें।

विधि 2
जौस में गतिज ऊर्जा की गणना करना

समझिए कि गतिज ऊर्जा क्या है काइनेटिक ऊर्जा गति के रूप में ऊर्जा की मात्रा है। ऊर्जा की किसी भी इकाई की तरह, यह जूलों की इकाइयों में व्यक्त किया जा सकता है।

काइनेटिक ऊर्जा किसी गति में बंद वस्तु को गति देने के लिए किए गए काम की मात्रा के बराबर है। एक बार वस्तु इस गति तक पहुँच गया है, यह गतिज ऊर्जा की राशि जब तक यह गर्मी (घर्षण) में बदल जाता है गुरुत्वाकर्षण संभावित ऊर्जा (गुरुत्वाकर्षण के खिलाफ प्रस्ताव) या ऊर्जा के अन्य प्रकार बनी रहेगी।

ऑब्जेक्ट के द्रव्यमान की खोज करें उदाहरण के लिए, हम एक साइकिल और एक साइकिल चालक की गतिज ऊर्जा को माप सकते हैं। मान लीजिए कि साइकिल चालक के पास 50 किलोग्राम का एक द्रव्यमान है और साइकिल में 20 किलोग्राम का द्रव्यमान है, जिससे कुल द्रव्यमान उत्पन्न होता है मीटर 70 किलो का हम उन्हें 70 किलो ऑब्जेक्ट की तरह व्यवहार कर सकते हैं, क्योंकि वे समान गति से एक साथ चलते रहेंगे।

गति की गणना करें यदि आप पहले से ही सवार की गति या गति जानते हैं, तो बस इसे नीचे लिखें और आगे बढ़ें यदि आपको इसकी गणना करने की आवश्यकता है, तो निम्न विधियों में से किसी एक का उपयोग करें। ध्यान दें कि हम गति से संबंधित हैं, गति के साथ नहीं (जो कि एक निश्चित दिशा में गति है), हालांकि संक्षेप v अक्सर इस्तेमाल किया जा किसी भी वक्र पर ध्यान न दें जो कि साइकिल चालक बनाता है और दिखाते हैं कि कवर की सभी दूरी एक सीधी रेखा से बना है।

यदि साइकिल चालक लगातार दर पर चले गए (तेजी से नहीं), तो सवार के मीटर की दूरी तय की दूरी को मापें और उस दूरी की यात्रा करने के लिए आवश्यक सेकंडों की संख्या को विभाजित करें। यह गणना औसत गति देता है, जो इस परिदृश्य में किसी भी समय गति के बराबर है।
अगर सवार निरंतर गति पर आगे बढ़ रहा है और दिशा बदल नहीं करता है, तो समय में उसकी गति की गणना करें टी सूत्र के साथ "समय में गति टी = (त्वरण) (टी) + प्रारंभिक गति गति और मी / एस मापने के लिए समय, मीटर / सेकंड मापने के लिए सेकंड का उपयोग करें² त्वरण को मापने के लिए

निम्न संख्या में इन नंबरों को दर्ज करें: काइनेटिक ऊर्जा = (1/2)मीटर `v². उदाहरण के लिए, यदि साइकिल चालक 15 एम / एस पर चल रहा है, तो उसकी गतिज ऊर्जा के = (1/2) (70 किग्रा) (15 एम / एस)² = (1/2) (70 किलो) (15 मी / एस) (15 एम / एस) = 7875 डोमेन²/ एस² = 7875 न्यूटन-मीटर = 7875 जुल्स

गतिज ऊर्जा सूत्र काम की परिभाषा, W = FΔs और कैनेटीक समीकरण v से प्राप्त किया जा सकता है।² = वी₀² + 2aΔs। जहां Δs "स्थिति में परिवर्तन" या दूरी की यात्रा करने के लिए संदर्भित है।

विधि 3
इलेक्ट्रिक पावर के रूप में जूलों की गणना

शक्ति एक्स टाइम के रूप में उपयोग की जाने वाली ऊर्जा की गणना करें पावर को प्रति सेकंड ऊर्जा के रूप में परिभाषित किया जाता है, इसलिए हम शक्ति x समय गुणा करके ऊर्जा में वापस परिवर्तित कर सकते हैं। वॉट्स में शक्ति को मापने के लिए यह बहुत उपयोगी है, क्योंकि 1 वाट = 1 जौल / सेकेंड यह पता लगाने के लिए कि 60 वें दीपक 60 सेकंड में कितना ऊर्जा खपत करता है, बस (60 वाट) एक्स (120 सेकंड) = 7200 जुगल बढ़ाएं।

यह सूत्र वॉट में मापा ऊर्जा के किसी भी रूप के लिए काम करता है, लेकिन बिजली सबसे आम अनुप्रयोग है।

बिजली के सर्किट में ऊर्जा के प्रवाह की गणना करने के लिए नीचे दिए गए चरणों का उपयोग करें। नीचे दिए गए कदम एक व्यावहारिक उदाहरण हैं, लेकिन आप शारीरिक समस्याओं को समझने के लिए विधि का भी उपयोग कर सकते हैं। सबसे पहले, हम सूत्र P = I का उपयोग करके बिजली पी की गणना करते हैं² एक्स आर, जहां मैं amps में वर्तमान है और आर ओम में प्रतिरोध है। इन इकाइयों को वाटों में बिजली प्रदान की जाती है, इसलिए वहां से, हम सूत्रों का उपयोग पिछले चरण में कर सकते हैं ताकि जौल्स में ऊर्जा की गणना कर सकें।

कैलकुलेट जुल्स स्टेप 16 नामक चित्र शीर्षक

एक रोकनेवाला चुनें। प्रतिरोधों को ओम में रेट किया गया है, रेटिंग को सीधे लेबल द्वारा या रंगीन बैंड की एक श्रृंखला से संकेतित किया जा रहा है। आप एक अवरोध के प्रतिरोध को ओम मीटर या मल्टीमीटर से जोड़कर भी परीक्षण कर सकते हैं। इस उदाहरण में, हम 10 ओम रोधक का उपयोग करेंगे।

रोकनेवाला को एक शक्ति स्रोत से कनेक्ट करें तारों को फेहनेस्टॉक या मगरमच्छ क्लिप के साथ रोकने के लिए कनेक्ट करें या रोकनेवाला को एक परीक्षण बोर्ड से कनेक्ट करें।

समय की एक निर्धारित अवधि के लिए सर्किट के माध्यम से एक वर्तमान पास। इस उदाहरण में, हम 10 सेकंड की अवधि का उपयोग करेंगे।

श्रृंखला के बल को मापें यह एक ammeter या मल्टीमीटर के साथ करो अधिकांश घरों की वर्तमान में एक एम्पीयर के मिलीमीटर या मिलिसेकंड्स हैं, तो आइए हम वर्तमान 100 मिलिंपियर या 0.1 एम्पीयर मान लें।

फार्मूला पी = I का उपयोग करें² x आर शक्ति को खोजने के लिए, प्रतिरोध के द्वारा वर्तमान के वर्ग को गुणा करें। यह गणना वॉकेट में बिजली उत्पादन में परिणाम है। 0.1 का वर्ग 0.01 है, जो 10 से गुणा करता है, जिसका परिणाम 0.1 वाट या 100 मिलिटाट के विद्युत उत्पादन में होता है।

बीते समय तक शक्ति गुणा करें यह गणना जूल में ऊर्जा का उत्पादन प्रदान करती है: 0.1 वाट x 10 सेकंड बिजली के ऊर्जा के 1 जूल के बराबर होती है।

चूंकि जौल्स छोटी इकाइयां हैं, और क्योंकि विद्युत उपकरण आमतौर पर वाट, मिलिटैट्स और किलोवाट्स का इस्तेमाल करते हैं, जिससे वे बिजली का काम करते हैं, बिजली कंपनियों को किलोवाट घंटों में बिजली उत्पादन का अनुमान है। एक वाट प्रति सेकंड 1 जौल के बराबर या 1 जौल 1 वाट-दूसरे एक किलोवाट के बराबर है प्रति सेकंड 1 किलोजूल किलोजूल के बराबर है और 1 किलोवाट दूसरे के बराबर है। चूंकि एक घंटे में 3,600 सेकंड होते हैं, 1 किलोवाट घंटे 3,600 किलोवाट-सेकेंड के बराबर होता है, 3,600 किलोज्यूल या 3,600,000 जूल।

विधि 4
जूल में गर्मी की गणना करना

वस्तु का द्रव्यमान गरम किया जा रहा है पैमाने या स्प्रिंग स्केल का उपयोग करें यदि वस्तु तरल है, तो पहले तरल के खाली कंटेनर को तौलना और उसके द्रव्यमान को पता चलता है। तरल के द्रव्यमान को खोजने के लिए आपको कंटेनर के द्रव्यमान से द्रव्यमान और तरल को घटाना होगा। इस उदाहरण में, मान लें कि वस्तु में 500 ग्राम पानी है।

ग्राम का उपयोग करें, जो भी कोई अन्य इकाई नहीं है, या परिणाम जूल में नहीं होगा। बड़ी वस्तुओं के लिए,

ऑब्जेक्ट की विशिष्ट गर्मी क्षमता का पता लगाएं यह जानकारी एक रसायन विज्ञान संदर्भ में पाई जा सकती है, यह एक किताब या वेबसाइट हो सकती है पानी के लिए, विशिष्ट गर्मी क्षमता ग हर डिग्री सेल्सियस हीटिंग के लिए 4.1 9 जाल प्रति ग्राम है - या 4.1855 अगर आपको बहुत सटीक होना चाहिए

विशिष्ट गर्मी क्षमता तापमान और दबाव के आधार पर कुछ भिन्न होती है। विशिष्ट संगठन और पुस्तकें "मानक तापमान" का उपयोग करती हैं, ताकि आप 4.179 के रूप में सूचीबद्ध पानी की विशिष्ट ऊष्मा क्षमता पा सकते हैं।
आप बल्कि सेल्सियस केल्विन पैमाने, उपयोग कर सकते हैं क्योंकि तापमान अंतर दोनों इकाइयों में ही है (3c कुछ ही हीटिंग केल्विन 3 गर्म करने के लिए है)। फ़ारेनहाइट स्केल का उपयोग न करें या नतीजा जूल में नहीं होगा।

ऑब्जेक्ट के वर्तमान तापमान का पता लगाएं यदि ऑब्जेक्ट एक तरल है, तो आप बल्ब थर्मामीटर का उपयोग कर सकते हैं। कुछ वस्तुओं के लिए, आपको एक जांच थर्मामीटर की आवश्यकता हो सकती है।

वस्तु को गरम करें और तापमान फिर से मापें तो आप हीटिंग के दौरान ऑब्जेक्ट में जोड़ा जा रहा गर्मी की मात्रा को माप सकते हैं

आप गर्मी के रूप में संग्रहित ऊर्जा की कुल राशि को मापने के लिए चाहते हैं, नाटक कि प्रारंभिक तापमान शून्य था: 0 केल्विन या -273.15 डिग्री सेल्सियस यह माप आमतौर पर उपयोगी नहीं है

गर्म तापमान से मूल तापमान घटाएं। यह गणना ऑब्जेक्ट में तापमान की डिग्री में परिवर्तन का उत्पादन करेगी। यह मानते हुए कि पानी मूल रूप से 15 डिग्री सेल्सियस हो गया था और 35 डिग्री सेल्सियस पर गरम, तापमान परिवर्तन से 20 डिग्री सेल्सियस हो जाएगा।

कैलकुलेट जौल्स चरण 27 के शीर्षक वाले चित्र

ऑब्जेक्ट का द्रव्यमान अपनी विशिष्ट गर्मी क्षमता और तापमान परिवर्तन मूल्य से गुणा करें। यह सूत्र एच = के रूप में व्यक्त किया गया है एम सीΔटी, जहां ΔT "तापमान परिवर्तन" के लिए खड़ा है इस उदाहरण में, यह 500 ग्रा x 4.1 9x20 या 41 9 00 जुगल होगा।

कैलोरी या किलोकलरीज के संदर्भ में हीट आमतौर पर मीट्रिक सिस्टम में व्यक्त की जाती है। जबकि एक kilocalorie गर्मी की मात्रा पानी एक डिग्री सेल्सियस की 1 किलोग्राम के तापमान को बढ़ाने के लिए आवश्यक है एक कैलोरी, पानी एक डिग्री सेल्सियस का 1 ग्राम का तापमान बढ़ाने के लिए आवश्यक गर्मी की मात्रा के रूप में परिभाषित किया गया है। उपरोक्त उदाहरण में, सेल्सियस से 20 डिग्री पर पानी की 500 ग्राम को ऊपर उठाने, या कैलोरी 10,000 10 किलोकैलोरी खर्च।

युक्तियाँ

वहाँ बुलाया erg- 1 एर्ग है 1 दीना बल बार 1 सेमी की दूरी काम और ऊर्जा से संबंधित जौल का एक और मीट्रिक इकाई है। एक जूल 10,000,000 युग के बराबर है।

चेतावनी

शब्द "जौल" और "न्यूटन मीटर की दूरी पर" हालांकि एक ही इकाई का वर्णन, व्यवहार में, "जौल" ऊर्जा और काम एक सीधी रेखा में किया के किसी भी रूप का प्रतिनिधित्व करने, के रूप में उदाहरण में से एक उड़ान चलने ऊपर प्रयोग किया जाता है सीढ़ियों। टोक़, एक वस्तु के रोटेशन में बल के अनुप्रयोग मापने के लिए, शब्द "न्यूटन मीटर की दूरी पर" पसंद किया जाता है।