Ջոուլ

Ջոուլ (անգլ.՝ Joule; նշանակումը՝ Ջ, J), աշխատանքի, էներգիայի և ջերմության չափման միավոր Միավորների միջազգային համակարգում։ Ջոուլը հավասար է այն աշխատանքին, որը կիրառվում է 1 նյուտոն ուժի կիրառման կետի 1 մետր ուժի կիրառման ուղղությամբ տեղափոխման համար։ Էլեկտրականության մեջ ջոուլը նշանակում է այն աշխատանքը, որը կատարում է էլեկտրական դաշտի ուժերը 1 վայրկյանի ընթացքում 1 վոլտ լարման և 1 ամպեր հոսանքի ուժի դեպքում^[1]։ Այս չափման միավորը կոչվում է անգլիացի ֆիզիկոս Ջեյմս Ջոուլի (անգլ.՝ James Prescott Joule) անվամբ (1818–1889)^[2][3][4]:

Ջոուլը ներդրվեց բացարձակ գործնական էլեկտրական միավորների մեջ (absolutely practic electrical units)՝ էլեկտրիկների երկրորդ միջազգային համագումարի (կոնգրեսի) ժամանակ, որը տեղի ունեցավ Ջեյմս Ջոուլի մահվան տարում (1889)։

Քանզի Միավորների միջազգային համակարգի (SI) այս միավորը կոչվում է Ջեյմս Պրեսկոտ Ջոուլի (James Prescott Joule) անունով, ուստի՝ Միավորների միջազգային SI համակարգի առանց բացառության բոլոր մյուս միավորների նման, որոնք կոչվում են որևէ անձի անվամբ, նրա խորհրդանշանի՝ symbol-ի առաջին տառը մեծատառ է (J, Ջ)։ Այնուամենայնիվ, երբ SI համակարգի որևէ նման տերմին, այդ թվում ջոուլը հեգվում է անգլերեն, նմանապես նաև հայերեն կամ ռուսերեն, այն պետք է միշտ սկսվի փոքրատառով. տվյալ դեպքում՝ joule, ջոուլ, джвоул: Անշուշտ, բացառյալ այն դեպքերը, երբ ցանկացած բառ այդ դիրքում, օրինակ նախադասության ամենասկզբում, գրվում է մեծատառով կամ գլխատառով։ Նկատի ունեցեք, որ անգլերենում թվացյալ բացառություն կազմող "degree Celsius", այսինքն՝ «Ցելսիուսի աստիճան» խորհրդանշան տերմինը ևս համապատասխանում է այդ կանոնին, քանզի անգլերենում սկսվում է "d" փոքրատառով, իսկ հայերենում չի համապատասխանում, քանզի գրվում է «Ցելսիուսի աստիճան»։ Ջոուլի գրությանը վերաբերող այս կանոնը հիմնված է Միավորների միջազգային համակարգի (SI) կանոնադրության երկրորդ պարագրաֆի վրա^[5]։

Միավորների միջազգային համակարգի (SI) չափման միավորներով արտահայտված.

${\displaystyle {\text{J}}={\frac {{\text{kg}}\cdot {\text{m}}^{2}}{{\text{s}}^{2}}}={\text{N}}\cdot {\text{m}}={\text{Pa}}\cdot {\text{m}}^{3}={\text{W}}\cdot {\text{s}}={\text{C}}\cdot {\text{V}},}$

որտեղ kg-ն կիլոգրամն է (կգ), m-ն՝ մետրը (մ), s-ն վայրկյանը (վ), N-ն նյուտոնը (Ն), Pa-ն պասկալը (Պա), W-ն վատտը (Վտ), C-ն կուլոնը (Կլ), իսկ V-ն վոլտը (Վ)։

Հայերեն՝

${\displaystyle {\text{Ջ}}={\frac {{\text{կգ}}\cdot {\text{մ}}^{2}}{{\text{վ}}^{2}}}={\text{Ն}}\cdot {\text{մ}}={\text{Պա}}\cdot {\text{մ}}^{3}={\text{Վտ}}\cdot {\text{ս}}={\text{Կլ}}\cdot {\text{Վ}}:}$

Մեկ ջոուլը առօրյա կյանքում ներկայացնում է մոտավորապես հետևյալը.

• Այն էներգիան, որը պահանջվում է մոտ 100 գ զանգվածով միջին չափի պոմիդորը Երկրագնդի մակերևույթից ուղղահայաց գծով 1 մետր վերև բարձրացնելու համար^[6],
• այն էներգիան, որն անջատվում է, երբ նույն այդ պոմիդորը ցած է ընկնում գետնին նույն այդ 1 մ բարձրությունից,
• այն էներգիան, որը պահանջվում է 1 կգ՝ 1 kg զանգվածով որևէ մարմին 1 մ/վ՝ 1 m⋅s⁻² արագությամբ 1 մետր՝ 1 m տարածություն անցնելու համար,
• այն ջերմությունը, որը անհրաժեշտ է 1 1 g ջուրը տաքացնելու մինչև 0,24 °C՝ 0.24 °C^[7],
• այն տիպական էներգիան է, որ անջատվում է ջերմության տեսքով հանգստի վիճակում գտնվող մեկ անձնավորության կողմից յուրաքանչյուր 1/60 վայրկյանի ընթացքում (մոտավորապես՝ 17 ms)^[8],
• 1 ջոուլը 50 կգ՝ 50 kg զանգվածով մարդ արարածի կինետիկ էներգիան է՝ en:kinetic energy, երբ նա ընթանում է շատ դանդաղ՝ (0,2 մ/վ՝ 0.2 m/s or 0.72 կմ/ժ արագությամբ),
• 1 ջոուլը 56 գ՝ 56 g զանգվածով թենիսի գնդակի կինետիկ արագությունն է, որն ընթանում է 6 մ/վ՝ 6 m/s (22 կմ/ժ) արագությամբ^[9],
• 1 ջոուլը 1 կգ՝ 1 kg զանգվածով որևէ առարկայի կինետիկ էներգիան է, որն ընթանում է 1,4 մ/վ արագությամբ՝ √2 ≈ 1.4 m/s,
• 1 ջոուլն այն էլեկտրական էներգիայի քանակությունն է, որն անհրաժեշտ է 1 վատտ պայծառությամբ՝ 1 W լուսարձակող դիոդի՝ LED 1 վայրկյան՝ 1 s տևողությամբ լույս արձակելու համար։

Քանզի ջոուլը նաև վատտ-վայրկյան է՝ watt-second և համընդհանուր չափման միավոր էլեկտրական սարքերի վաճառքի և հոսանքի վարձավճարների համար, ապա կիլովատ-ժամը՝ kW⋅h (kilowatt-hour), kW⋅h 1000  Վատտ (W) × 3600  վայրկյան (s) = 3,6 ՄՋ (մեգաջոուլ, MJ):

Լրացուցիչ օրինակների համար տես՝ en:Orders of magnitude (energy)

Զեպտոջոուլը` անգլ.՝ zeptojoule (զՋ, zJ) հավասար է մեկ ջոուլի մեկ սեքստիլիոներորդ (10⁻²¹) մասին։ 160 զՋ-ն հավասար է մոտավորապես մեկ էլեկտրոնվոլտի՝ անգլ.՝ electronvolt:

Նանոջոուլը` անգլ.՝ nanojoule (նՋ, nJ) հավասար է մեկ ջոուլի մեկ միլիարդերորդ (10⁻⁹) մասին։ 160 նՋ-ն մոտավորապես հավասար է թռչող մոծակի կինետիկ էներգիային^[10]։

Միկրոջոուլը՝ անգլ.՝ microjoule (մկՋ, μJ) հավասար է մեկ ջոուլի մեկ միլիոներորդ (10⁻⁶) մասին։ Մեծ Հադրոնյան Կոլլիդերը՝ en:Large Hadron Collider, Մեծ Հադրոնյան մասնիկաբախիչը (LHC, ՄՀՄԲ) արտադրում է միկրոջոուլային կարգի բախումներ՝ 7 էլէկտրոն վոլտ մեկ մասնիկին (7 TeV):

Միլիջոուլը՝ անգլ.՝ millijoule (մՋ, mJ) հավասար է ջոուլի մեկ հազարերորդ (10⁻³) մասին։

Կիլոջոուլը՝ անգլ.՝ kilojoule (կՋ, kJ) հավասար է հազար ջոուլին (10³): Աշխարհի երկրների մեծ մասում սննդամթերթի պիտակների վրա արտահայտվում են կիլոջոուլային (կՋ, kJ) էներգիայուվ^[11]։

Երկրագունդն իր մեկ քառակուսի մետրի վրա ստանում է միջինը մոտավորապես 1,4 (մեկ ամբողջ չորս տասներորդական) կիլոջոուլ Արևային էներգիա կամ Արեգակնային ճառագայթում՝ solar radiation` ցերեկվա լիակատար լուսավորության յուրաքանչյուր մեկ վայրկյանի ընթացքում^[12]։

Մեգաջոուլը՝ անգլ.՝ megajoule (ՄՋ, MJ) հավասար է մեկ միլիոն ջոուլին (10⁶), կամ, մոտավորապես՝ 161 կմ/ժ արագությամբ ընթացող ավտոմեքենայի մեկ մեգագրամ (տոննա) կինետիկ էներգիային։

Այն էներգիան, որը պահանջվում է ջեռուցելու 10 լիտր հեղուկ վիճակում գտնվող ջուրը հաստատուն մթնոլորտային ճնշման ներքո սկսած 0 °C (32 °F)-ից մինչև 100 °C (212 °F)-ը գրեթե հավասար է 4,2 մեգաջոուլին՝ 4,2ՄՋ, 4.2 MJ:

Մեկ կիլովատ ժամ էլեկտրաէներգիան հավասար է 3,6 ՄՋ-ի։

Գիգաջոուլը՝ անգլ.՝ gigajoule (ԳՋ, GJ) հավասար է մեկ միլիարդ ջոուլին (10⁹) : 6 գիգաջոուլը՝ 6 GJ մոտավորապես հավասար է այն քիմիական էներգիային, որն անջատվում է 1 barrel (160 l) հում նավթի՝ en:crude oil այրումից^[13]։ 2 գիգաջոուլը՝ 2 GJ մոտավորապես հավասար է Պլանկի էներգիայի՝ en:Planck energy միավորին։

Տերաջոուլը՝ անգլ.՝ terajoule (ՏՋ, TJ) հավասար է մեկ տրիլիոն ջոուլին (10¹²), մոտավորապես հավասար է 0,278 Գիգավատ.ժամին՝ անգլ.՝ 0.278 GWh (որը հաճախ օգտագործում են էներգիայի աղյուսակներում)։ Մոտավորապես 63 տերաջոուլ էներգիա է առաջացել ամերիկյան այն ատոմային ռումբից, որը կոչվում էր «Փոքրիկ տղա»՝ en:Little Boy և 1945 թվականի օգոստոսին ԱՄՆ ՌՕՈՒ-ի ինքնաթիռից նետվեց ճապոնական կայսրություն|ճապոնական կայսրության Հիրոշիմա քաղաքի վրա^[14][15][16]։ Երկիր մոլորակի շուրջ ներկայումս պտտվող Միջազգային տիեզերակայանը՝ en:International Space Station, որի զանգվածը կազմում է մոտավորապես 450 մեգագրամ՝ en:megagram կամ 450 տոննա և ընթանում է 7,7 կմ/վ ուղեծրային արագությամբ` անգլ.՝ orbital velocity of 7.7 km/s^[17][18][19], ունի կոպիտ հաշվարկներով շուրջ 13 ՏՋ կինետիկ էներգիա՝ en:kinetic energy: 2017 թվականին Կարիբյան ծովի կղզային պետություններին և ԱՄՆ-ի հարավային նահանգներին հարվածած Իրմա փոթորիկը՝ (անգլ.՝ Hurricane Irma) որոշ գնահատումների համաձայն ուներ 100 տերաջոուլ էներգիա^[20]։

Պետաջոուլը՝ անգլ.՝ petajoule (ՊՋ, PJ) հավասար է մեկ քուադրիլիոն, անգլ.՝ quadrillion, ջոոլին (10¹⁵): 210 պետաջոուլը՝ 210 PJ մոտավորապես հավասար է 50 մեգատոն տրոտիլին՝ տրինիտրատոլուոլին (ՏՆՏ, TNT) 50 : Սա այն էներգիայի քանակությունն է, որը աառաջացել է ԽՍՀՄ-ում արտադրված և պայթեցված այսպես կոչված Ցար Ռումբի՝ en:Tsar Bomba, մարդու կողմից երբևիցէ ստեղծված միջուկային ամենամեծ ռումբի պայթյունից։

Էկզաջոուլը՝ անգլ.՝ exajoule (ԷՋ, EJ) հավասար է մեկ քուինտիլիոն (անգլ.՝ one quintillion) ջոուլին՝ 10¹⁸: 2011 թվականի Տոհոկու երկրաշարժը և ցունամին՝ en:2011 Tōhoku earthquake and tsunami, որոնք եղան Ճապոնիայում ունեին 1,41 էկզաջոուլ՝ անգլ.՝ 1.41  էներգիա, ըստ դրանց 9,0 մագնիտուդային մասշտաբով դասակարգման՝ en:moment magnitude scale: ԱՄՆ-ում էներգիայի տարեկան սպառումը մոտավորապես կազմում է 94 էկզաջոուլ՝ 94 EJ:

Ձետաջոուլը՝ անգլ.՝ zettajoule (ՁՋ, ZJ) մեկ սեքստիլիոն՝ sextillion ջոուլի (10²¹): Մարդկության կողմից ստեղծված համաշխարհային էներգետիկ ռեսուրսները և դրանց սպառումը տարեկան կազմում են 0,5 ձետաջոուլ՝ 0.5 ZJ:

Իոտտաջոուլը՝ անգլ.՝ yottajoule (ԻՋ, YJ) հավասար է մեկ սեպտիլիոն՝ septillion ջոուլի (10²⁴): Սա մոտավորապես այն էներգիայի քանակությունն է, որը պահանջվում է Երկրագնդի վրայի ամբողջ ջուրը Ցելսիուսի 1°-ով՝ 1 °C տաքացնելու համար։ Արեգակի ջերմային արտածումը մոտավորապես կազմում է 400 ԻՋ մեկ վայրկյանում։

1 Ջ = 1 կգ·մ²/վ² = 1 Ն·մ = 1 Վտ·վ։

1 Ջ = 10⁷ Էրգ։

1 Ջ ~ 6.2415 x 10¹⁸ էՎ։

1 000 000 Ջ = 0.277(7) կՎտ·ժ։

1 կՎտ·ժ = 3 600 000 Ջ։

1 կՎտ·վ = 1000 Ջ։

1 Ջ ~ 0.238846 կալորիա։

1 կալորիա = 4.1868 Ջ^[21].

1 կիլոտոննա ТНТ = 4.1840 ՏՋ.

• Կալորիա
• Վատտ
• Էրգ
• Էլեկտրոնվոլտ

դ ք խ Միավորների միջազգային համակարգի ՄՄՀ (ՍԻ/SI համակարգ) չափման միավորներ Հիմնական չափման միավորներ Ամպեր • Կանդելա • Կելվին • Կիլոգրամ • Մետր • Մոլ • Վայրկյան Ածանցյալ չափման միավորներ Բեքերել • Վատտ • Վեբեր • Վոլտ • Հենրի • Հերց • Ցելսիուսի աստիճան • Գրեյ • Ջոուլ • Զիվերտ • Կատալ • Կուլոն • Լյուքս • Լյումեն • Նյուտոն • Նյուտոն-մետր • Օհմ • Պասկալ • Ռադիան • Սիմենս • Ստեռադիան • Տեսլա • Ֆարադ ՄՀ-ի հետ օգտագործվող միավորներ Աստղագիտական միավոր • Հեկտար • Աստիճան կորի • Դալտոն • Օր • Դեցիբել • Լիտր • Րոպե • Աղեղի րոպե • Նեպեր • Վայրկյան կորի • Տոննա • Ժամ • Էլեկտրոն-վոլտ Ատոմական միավորների համակարգ • Բնական միավորների համակարգ Տես նաև ՄՀ նախածանցներ • Ֆիզիկական մեծությունների համակարգ • Միավորների ձևափոխում • ՄՀ-ի նոր սահմանումներ • Մետրիկ համակարգի պատմությունը