Unidades de medida de energía y conversión de unidades

¿Qué es energía?

Cuando escuchas el término ‘energía’, ¿en qué piensas? Tal vez la electricidad que alimenta los electrodomésticos de su hogar o el gas que alimenta su automóvil para llevarlo a donde necesita ir. Pero, ¿qué tal un grupo de niños que acaba de comerse un montón de galletas? ¿O el esfuerzo que te cuesta levantar pesas en el gimnasio?

Todos estos están asociados con la energía porque la energía es simplemente la capacidad de trabajar. Pero esto también significa que describir la energía puede ser un poco complicado porque deberá definir de qué tipo de energía está hablando, como térmica, química o eléctrica, así como asegurarse de usar la unidad de medida adecuada. Hay muchas unidades diferentes que se utilizan para la medición de energía y probablemente tantas formas de convertir entre ellas. Repasemos algunas de las unidades más comunes con las que debería estar familiarizado y luego analicemos algunos ejemplos de cómo pasaría de una unidad a otra.

Newton y Joule

Es lógico que comencemos con la unidad que lleva el nombre del hombre que se considera el padre de la ciencia moderna, Sir Isaac Newton. El newton es la unidad estándar de fuerza y ​​se representa con la letra N mayúscula. Es igual a 1 kg * m por s ^ 2, que es aproximadamente la cantidad de fuerza necesaria para levantar una manzana sobre tu cabeza.

El joule , que es la cantidad de energía necesaria para levantar un objeto de 1 N a una distancia de 1 metro, también lleva el nombre de un científico muy importante, Sir James Prescott Joule. Como un newton, un joule (J) es una cantidad bastante pequeña de energía. Por ejemplo, una dona contiene aproximadamente 1 megajoule de energía, o 10 ^ 6 J. ¡Eso es un millón de julios en una sola dona!

La caloría

Otra unidad que podría usar para describir la energía en esa rosquilla, y con la que probablemente esté más familiarizado, es la caloría (cal). Esta es la cantidad de calor necesaria para elevar la temperatura de 1 gramo de agua en 1 ° C. Esto no es lo mismo que la Caloría (Cal), que es una kilocaloría, o 1,000 calorías. Las calorías de los alimentos son siempre kilocalorías o calorías (con una C mayúscula). Entonces, si esa dona que acaba de comer tiene 700 calorías, ¡eso significa que en realidad tiene 700 kilocalorías, o 700,000 calorías (con un poco de c)! Una caloría también es lo mismo que 4.186 J, pero hablaremos de eso en un momento.

Btus, Therms y kWh

Si posee un acondicionador de aire, un calentador de agua o un horno, probablemente esté familiarizado con la unidad de energía Btu . Esto significa unidad térmica británica y es la cantidad de calor necesaria para elevar 1 libra de agua en 1 ° F. Un solo Btu es otra pequeña cantidad de energía, similar a la cantidad de calor que emite un fósforo. Por lo tanto, sus electrodomésticos se clasificarán en valores altos, como 40.000 u 80.000 Btus. 1 Btu también es igual a 252 cal (con un poco de c), o 1055 J.

Las termas , o unidades térmicas, son más grandes que Btus. De hecho, 1 termia equivale a 100.000 Btu, o aproximadamente la cantidad de energía liberada por la quema de 100 pies cúbicos de gas natural. Finalmente, tenemos los kWh , que significa kilovatios hora, y es la cantidad de energía utilizada para producir 1 kilovatio de electricidad durante una hora. Esto es lo que ve en su factura de electricidad, que le indica cuánta energía ha utilizado para alimentar su casa cada mes.

El vatio lleva el nombre de James Watt, quien inventó la máquina de vapor y equivale a 1 J por segundo. Al igual que la kilocaloría es 1,000 calorías, el kilovatio es 1,000 vatios, lo que significa que para obtener un kWh, simplemente multiplicamos 1,000 J por s * 3,600 s (hay 3,600 segundos en una hora), que es lo mismo que 3.6 * 10 ^ 6 J (¡eso es más de 3 millones de J!). Se trata de cuánto se necesita para alimentar diez bombillas de 100 vatios durante una hora, lo que muestra cuán pequeño es realmente 1 J.

Ejemplos de conversión

Por supuesto, esta lista no incluye todas las unidades de energía con las que se encontrará, pero estas son, con mucho, las más comunes. Entonces, ahora que sabes cuáles son, veamos cómo convertirías entre ellos. Este es un problema con el que se va a encontrar todo el tiempo en la ciencia, por lo que es importante que sepa cómo pasar de una unidad de energía a otra.

Digamos que tienes 100 g de agua y quieres aumentar su temperatura en 20 ° C. Para ello, necesitaría 2000 calorías porque, como ya sabe, 1 caloría es la cantidad de calor necesaria para aumentar 1 g de agua en 1 ° C.

Pero, ¿y si te pregunto cuántos julios son? Bueno, sabemos que 1 cal = 4,186 J, por lo que encontramos que 2,000 cal * (4,186 J / 1 cal) = 8,372 J. Y, ¿qué tal cuántos Btus son? Dado que 1 Btu = 1055 J, simplemente convertimos julios a Btus de la siguiente manera: 8,372 J * (1 Btu / 1055 J) = 7,94 Btus.

Bastante fácil, ¿verdad? Probemos con otro. Digamos que cocina algo en su microondas de 1500 vatios durante 60 minutos. ¿Cuántos kWh usó su microondas? Aquí utilizamos el mismo proceso de conversión que antes: 1500 W * (1 kWh / 1000 W) * 1 hora = 1,5 kWh.

¿Qué hay de determinar cuántas termias se necesitan para alimentar ese microondas durante una hora? Bueno, sabemos que 1 termia = 100,000 Btu, que 1 kWh = 3.6 * 10 ^ 6 J, y que 1 Btu = 1,055 J, ¡así que definitivamente se puede hacer!

Primero, determinamos cuántos Btus equivalen a 1 kWh: (3.6 * 10 ^ 6 J / 1 kWh) * (1 Btu / 1,055 J) = 3,412 Btu. Sabiendo esto, entonces, las termias necesarias para el microondas durante 1 hora se encuentran por: 1.5 kWh * (3,412 Btu / 1 kWh) * (1 termia / 100,000 Btu) = 0.05 termias.

En general, las conversiones entre unidades de energía son bastante sencillas, como estos ejemplos, siempre que conozca los factores de conversión. Y si bien puede requerir un poco de trabajo, como puede ver, esta es una habilidad útil y práctica si desea poder hablar con otras personas sobre la energía.

Resumen de la lección

La energía es la capacidad de realizar un trabajo, lo que parece bastante simple, pero en realidad puede volverse un poco complicado. Hay varios tipos diferentes de energía, así como diferentes unidades que usamos para medirla. Es importante no solo comprender qué son estas diferentes unidades y cómo miden los diferentes tipos de energía, sino también cómo convertir entre ellas. Ser capaz de convertir de una unidad de energía a otra no solo le ayudará a trabajar con otros científicos, sino que también es una habilidad práctica para la vida diaria.

Los resultados del aprendizaje

Una vez que haya completado esta lección, tendrá la capacidad de:

• Definir energía
• Describir ejemplos de unidades de medida de energía comunes.
• Explica cómo convertir entre unidades de energía comunes.

Rodrigo Ricardo Editor y fundador