जूल (इकाई)

This article is about the unit of energy. For other uses, see जूल (इकाई) (disambiguation).

joule
इकाई प्रणाली	SI
की इकाई	energy
चिन्ह, प्रतीक	J
नाम के बाद	James Prescott Joule
Conversions
1 J in ...	... is equal to ...
SI base units	kg⋅m2⋅s−2
CGS units	1×107 erg
watt-seconds	1 W⋅s
kilowatt-hours	≈2.78×10−7 kW⋅h
kilocalories (thermochemical)	2.390×10−4 kcalth
BTUs	9.48×10−4 BTU
electronvolts	≈6.24×1018 eV

जूल (उच्चारण /ˈdʒuːl/ JOOL, /ˈdʒaʊl/ JOWL;Template:Disputed-inline प्रतीक: J) अंतर्राष्ट्रीय इकाई प्रणाली (एसआई) में ऊर्जा की इकाई है। यह उस कार्य (भौतिकी) की मात्रा के बराबर होता है जब 1 न्यूटन (इकाई) का बल किसी द्रव्यमान को लगाए गए बल की दिशा में 1 मीटर की दूरी से विस्थापित करता है। यह ऊष्मा के रूप में नष्ट होने वाली ऊर्जा भी है जब एक एम्पीयर की विद्युत धारा एक ओम ( Ohm प्रतिरोध की इकाई) के प्रतिरोध से एक सेकंड के लिए गुजरती है। इसका नाम अंग्रेजी भौतिक विज्ञानी जेम्स प्रेस्कॉट जूल (1818-1889) के नाम पर रखा गया है।

परिभाषा

एसआई मूल इकाइयों के संदर्भ में और विशेष नामों वाली एसआई व्युत्पन्न इकाइयों के संदर्भ में, जूल को इस प्रकार परिभाषित किया गया है

$${\begin{alignedat}{3}\mathrm {J} \;&=~\mathrm {kg{\cdot }m^{2}{\cdot }s^{-2}} \\[0.7ex]&=~\mathrm {N{\cdot }m} \\[0.7ex]&=~\mathrm {Pa{\cdot }m^{3}} \\[0.7ex]&=~\mathrm {W{\cdot }s} \\[0.7ex]&=~\mathrm {C{\cdot }V} \\[0.7ex]\end{alignedat}}$$

Symbol Meaning J जूल kg किलोग्राम m मीटर s सेकंड N न्यूटन Pa पास्कल W वाट C कूलम्ब V वोल्ट

एक जूल को निम्नलिखित में से किसी एक द्वारा भी परिभाषित किया जा सकता है:

• एक कूलम्ब के विद्युत आवेश को एक वोल्ट, या एक कूलम्ब-वोल्ट (C⋅V) के विद्युत विभवांतर के माध्यम से स्थानांतरित करने के लिए आवश्यक कार्य। इस संबंध का उपयोग वोल्ट को परिभाषित करने के लिए किया जा सकता है।
• एक सेकंड या एक वाट-सेकंड (W⋅s) के लिए एक वाट बिजली का उत्पादन करने के लिए आवश्यक कार्य (किलोवाट-घंटे की तुलना करें, जो 3.6 मेगाजूल है)। इस संबंध का उपयोग वाट को परिभाषित करने के लिए किया जा सकता है।

The joule is named after जेम्स प्रेस्कॉट जूल. As with every SI unit named for a person, its symbol starts with an upper case letter (J), but when written in full it follows the rules for capitalisation of a common noun; i.e., "joule" becomes capitalised at the beginning of a sentence and in titles, but is otherwise in lower case.

इतिहास

सीजीएस प्रणाली को 1881 में प्रथम अंतर्राष्ट्रीय विद्युत कांग्रेस में आधिकारिक घोषित किया गया था। एर्ग को 1882 में ऊर्जा की अपनी इकाई के रूप में अपनाया गया था। कार्ल विल्हेम सीमेंस ने ब्रिटिश एसोसिएशन फॉर द एडवांसमेंट ऑफ साइंस (23 अगस्त 1882) के अध्यक्ष के रूप में अपने उद्घाटन भाषण में पहली बार जूल को ऊष्मा की इकाई के रूप में प्रस्तावित किया था, जिसे विद्युत चुम्बकीय इकाइयाँ एम्पीयर और ओम, सीजीएस इकाइयों में 10⁷ erg के बराबर से प्राप्त किया जाएगा। जेम्स प्रेस्कॉट जूल (1818-1889) के सम्मान में इकाई का नामकरण, जो उस समय सेवानिवृत्त थे लेकिन अभी भी जीवित हैं (63 वर्ष की आयु), सीमेंस के कारण है:

"ऐसी ऊष्मा इकाई, यदि स्वीकार्य पाई जाती है, तो मुझे लगता है कि बड़े औचित्य के साथ, उस व्यक्ति के नाम पर जूल कहा जा सकता है, जिसने ऊष्मा के गतिशील सिद्धांत को विकसित करने के लिए बहुत कुछ किया है।"

31 अगस्त 1889 को दूसरे अंतर्राष्ट्रीय विद्युत कांग्रेस में, जूल को आधिकारिक तौर पर वाट और चतुर्थांश के साथ अपनाया गया (बाद में इसका नाम बदलकर हेनरी (इकाई) कर दिया गया)। उसी वर्ष 11 अक्टूबर 1889 को जूल की मृत्यु हो गई। चौथे कांग्रेस (1893) में, "अंतरराष्ट्रीय एम्पीयर" और "अंतरराष्ट्रीय ओम" को उनके माप के लिए विशिष्टताओं में थोड़े बदलाव के साथ, "अंतर्राष्ट्रीय जूल" उनसे प्राप्त इकाई थी।

1935 में, इंटरनेशनल इलेक्ट्रोटेक्निकल कमीशन (इंटरनेशनल इलेक्ट्रिकल कांग्रेस के उत्तराधिकारी संगठन के रूप में) ने "जियोर्गी प्रणाली" को अपनाया, जिसमें चुंबकीय स्थिरांक के लिए एक परिभाषित मान मानने के कारण जूल की पुनर्परिभाषा भी निहित थी। जियोर्गी प्रणाली को 1946 में वज़न और माप के लिए अंतर्राष्ट्रीय समिति द्वारा अनुमोदित किया गया था। जूल को अब विद्युत चुम्बकीय इकाई के मूल पर परिभाषित नहीं किया गया था, बल्कि 1 मीटर की दूरी पर बल की एक इकाई (उस समय इसे न्यूटन नाम नहीं दिया गया) द्वारा किए गए कार्य की इकाई के रूप में परिभाषित किया गया था। जूल को स्पष्ट रूप से विद्युत चुम्बकीय और यांत्रिक दोनों संदर्भों में उपयोग की जाने वाली ऊर्जा की इकाई के रूप में अभिप्रेत था। 1948 में वज़न और माप पर नौवें आम आयाम में परिभाषा के अनुसमर्थन में यह विशिष्टता जोड़ी गई कि कैलोरीमेट्री के संदर्भ में जूल को ऊष्मा की इकाई के रूप में भी प्राथमिकता दी जाएगी, जिससे आधिकारिक तौर पर कैलोरी के उपयोग को अस्वीकार कर दिया जाएगा। यह परिभाषा जूल की प्रत्यक्ष अग्रदूत थी जैसा कि 1960 में आधुनिक अंतर्राष्ट्रीय इकाई प्रणाली में अपनाया गया था।

J = kg⋅m²⋅s⁻² 1946 के रूप में जूल की परिभाषा 1946 से अपरिवर्तित बनी हुई है, लेकिन व्युत्पन्न इकाई के रूप में जूल को दूसरे (1960 और 1967 में), मीटर (1983 में) और किलोग्राम (2019 में) की परिभाषाओं में परिवर्तन विरासत में मिला है।

1 मीटर की दूरी पर बल की एक इकाई (उस समय न्यूटन का नाम नहीं दिया गया) द्वारा किए गए कार्य की इकाई है।

प्रयोगात्मक उदाहरण

एक जूल दर्शाता है (लगभग):

• 1 W उपकरण को 1 s तक चलाने के लिए आवश्यक बिजली की मात्रा।
• 1 kg द्रव्यमान को 1 m की दूरी तक 1 m/s² की गति से त्वरित करने के लिए आवश्यक ऊर्जा है।
• 1 m/s की गति से यात्रा करने वाले 2 kg द्रव्यमान की गतिज ऊर्जा, या 1.41 m/s की गति से यात्रा करने वाले 1 kg द्रव्यमान की गतिज ऊर्जा है।
• सेब को 1 metre (3 ft 3 in), ऊपर उठाने के लिए आवश्यक ऊर्जा, यह मानते हुए कि सेब का द्रव्यमान 101.97 grams (3.597 oz) है।
• 0.239 ग्राम पानी के तापमान को 0 डिग्री सेल्सियस से 1 डिग्री सेल्सियस या 32 डिग्री फ़ारेनहाइट से 33.8 डिग्री फ़ारेनहाइट तक बढ़ाने के लिए आवश्यक ऊष्मा है।
• प्रत्येक 1/60 सेकंड 17 ms में आराम करने वाले व्यक्ति द्वारा गर्मी के रूप में जारी की जाने वाली विशिष्ट ऊर्जा है।
• 50 kg के मानव की गतिज ऊर्जा बहुत धीमी गति से चलती (0.2 m/s or 0.72 km/h) है।
• 6 m/s (22 km/h) की गति से चलती हुई 56 ग्राम टेनिस बॉल की गतिज ऊर्जा है।
• सामान्य आकार के चीनी क्रिस्टल (0.102 mg/ क्रिस्टल) के आधे से थोड़ा अधिक में खाद्य ऊर्जा (किलो कैलोरी) है।

गुणक

For अतिरिक्त उदाहरणों के लिए, see परिमाण के आदेश (ऊर्जा).

SI multiples of joule (J) Submultiples Multiples Value SI symbol Name Value SI symbol Name 10−1 J dJ decijoule 101 J daJ decajoule 10−2 J cJ centijoule 102 J hJ hectojoule 10−3 J mJ millijoule 103 J kJ kilojoule 10−6 J µJ microjoule 106 J MJ megajoule 10−9 J nJ nanojoule 109 J GJ gigajoule 10−12 J pJ picojoule 1012 J TJ terajoule 10−15 J fJ femtojoule 1015 J PJ petajoule 10−18 J aJ attojoule 1018 J EJ exajoule 10−21 J zJ zeptojoule 1021 J ZJ zettajoule 10−24 J yJ yoctojoule 1024 J YJ yottajoule 10−27 J rJ rontojoule 1027 J RJ ronnajoule 10−30 J qJ quectojoule 1030 J QJ quettajoule Common multiples are in bold face

ज़ेप्टोजूल

160 ज़ेप्टोजूल लगभग एक इलेक्ट्रॉनवोल्ट है। कमरे के तापमान पर गणना में थोड़ा सा डेटा बदलने के लिए आवश्यक न्यूनतम ऊर्जा - लगभग 2.75 zJ - लैंडौअर सीमा द्वारा दी गई है।

नैनोजूल

160 नैनोजूल उड़ने वाले मच्छर की गतिज ऊर्जा के बराबर है।

माइक्रोजूल

लार्ज हैड्रॉन कोलाइडर (एलएचसी) प्रति कण माइक्रोजूल क्रम (7 TeV) के टकराव पैदा करता है।

किलोजूल

अधिकांश देशों में पोषण संबंधी खाद्य लेबल ऊर्जा को किलोजूल (किलोजूल) में व्यक्त करते हैं।पृथ्वी का एक वर्ग मीटर पूरे दिन के उजाले में प्रति सेकंड लगभग 1.4 किलोजूल सौर विकिरण प्राप्त करता है। इंसान की गतिज ऊर्जा लगभग 3 किलोजूल होती है, जबकि एक चीता की 122 किमी/घंटा (76 मील प्रति घंटे) की गति में लगभगग 20 किलोजूल होता है। एक वाट घंटे की बिजली है 3.6 किलोजूल है।

मेगाजूल

मेगाजूल लगभग 161 किमी/घंटा (100 मील प्रति घंटे) की गति से चलने वाले एक मेगाग्राम (टन) वाहन की गतिज ऊर्जा है। :0 °C (32 °F) से 100 °C (212 °F) तक निरंतर दबाव पर 10 L तरल पानी को गर्म करने के लिए आवश्यक ऊर्जा लगभग 4.2 MJ है। एक किलोवाट घंटा बिजली 3.6 मेगाजूल है।

गीगाजूल

6 गीगाजूल 1 barrel (159 L) के दहन की रासायनिक ऊर्जा के बारे में है। 2 जीजे ऊर्जा इकाई के बारे में है। एक मेगावाट-घंटा बिजली 3.6 गीगाजूल है।

टेराजूल

टेराजूल लगभग 0.278 GWh है (जिसे अक्सर ऊर्जा तालिकाओं में प्रयोग किया जाता है)। लिटिल बॉय द्वारा लगभग 63 TJ ऊर्जा जारी की गई।लगभग 450 मेगाग्राम द्रव्यमान और 7700 मीटर/सेकेंड,के कक्षीय वेग वाले अंतर्राष्ट्रीय अंतरिक्ष स्टेशन की गतिज ऊर्जा लगभग 13 TJ है। 2017 में, तूफान इरमा की अधिकतम पवन ऊर्जा 112 TJ होने का अनुमान लगाया गया था। एक गीगावाट-घंटे बिजली 3.6 टेराजूल है।

पेटाजूल

210 पेटाजूल लगभग 50 मेगाटन टीएनटी है, जो कि ज़ार बॉम्बा द्वारा जारी ऊर्जा की मात्रा है, जो अब तक का सबसे बड़ा मानव निर्मित विस्फोट है। एक टेरावाट-घंटा बिजली 3.6 पेटाजूल है।

एक्साजूल

2011 में जापान में तोहोकू भूकंप और सुनामी में क्षण परिमाण पैमाने पर 9.0 की रेटिंग के अनुसार 1.41 EJ ऊर्जा थी। वार्षिक अमेरिकी ऊर्जा खपत लगभग 94 EJ थी। एक पेटावाट-घंटा बिजली 3.6 एक्साजूल है।

ज़ेट्टाजूल

ज़ेटाजूल बाल्टिक सागर को 1 डिग्री सेल्सियस तक गर्म करने के लिए आवश्यक ऊर्जा की मात्रा से कुछ अधिक है, जो शुद्ध पानी के गुणों के समान है। मानव वार्षिक विश्व ऊर्जा खपत लगभग 0.5 ZJ है। पृथ्वी के वायुमंडल का तापमान 1°C बढ़ाने की ऊर्जा लगभग 2.2 ZJ है।

यॉटाजूल

यॉटाजूल हिंद महासागर को 1 डिग्री सेल्सियस तक गर्म करने के लिए आवश्यक ऊर्जा की मात्रा से थोड़ा कम है, जो शुद्ध पानी के गुणों के समान है।सूर्य का ऊष्मीय उत्पादन लगभग 400 YJ प्रति सेकंड है।

रूपांतरण

Main article: ऊर्जा की इकाइयों का रूपांतरण

1 जूल बराबर है (लगभग जब तक अन्यथा न कहा गया हो):

• 10⁷ erg (बिल्कुल)
• 6.24150974×10¹⁸ eV
• 0.2390 cal (ग्राम कैलोरी)
• 2.390×10⁻⁴ kcal (खाद्य कैलोरी)
• 9.4782×10⁻⁴ BTU
• 0.7376 ft⋅lb (फुट-पाउंड)
• 23.7 ft⋅pdl (फुट-पाउंडल)
• 2.7778×10⁻⁷ kW⋅h (किलोवाट-घंटा)
• 2.7778×10⁻⁴ W⋅h (वाट-घंटा)
• 9.8692×10⁻³ latm (लीटर-वायुमंडल)
• 11.1265×10⁻¹⁵ g (द्रव्यमान-ऊर्जा तुल्यता के माध्यम से)
• 10⁻⁴⁴ foe (बिल्कुल)

जूल के संदर्भ में परिभाषित इकाइयों में शामिल हैं:

• 1 थर्मोकेमिकल कैलोरी = 4.184J
• 1 अंतर्राष्ट्रीय टेबल कैलोरी = 4.1868J
• 1W⋅h = 3600जे (या 3.6 केजे)
• 1kW⋅h = 3.6×10⁶ J (या 3.6 एमजे)
• 1 W⋅s = 1 J
• 1 टन टीएनटी = 4.184 GJ

न्यूटन-मीटर और बलाघूर्ण

Main article: न्यूटन-मीटर

यांत्रिकी में, बल की अवधारणा (किसी दिशा में) का बलाघूर्ण (कुछ कोण के बारे में) की अवधारणा में निकट अनुरूप होता है:

रैखिक	कोणीय
बल	बलाघूर्ण
द्रव्यमान	जड़ता का क्षण
विस्थापन	कोण

इस समानता का परिणाम यह है कि बलाघूर्ण के लिए एसआई इकाई न्यूटन-मीटर है, जो जूल के समान आयामी विश्लेषण करने के लिए बीजगणितीय रूप से काम करती है, लेकिन वे विनिमेय नहीं हैं। भार और माप पर सामान्य आयाम ने ऊर्जा की इकाई को जूल नाम दिया है, लेकिन बलाघूर्ण की इकाई को कोई विशेष नाम नहीं दिया है, इसलिए यह केवल न्यूटन-मीटर (N⋅m) है - इसके घटक से प्राप्त एक यौगिक नाम भाग है। बलाघूर्ण के लिए न्यूटन-मीटर और ऊर्जा के लिए जूल का उपयोग गलतफहमी और गलत संचार से बचने में सहायक है।

अंतर इस तथ्य में भी देखा जा सकता है कि ऊर्जा एक अदिश (भौतिकी) मात्रा है - एक बल यूक्लिडियन सदिश और एक विस्थापन सदिश का अदिश गुणनफल है। इसके विपरीत, बलाघूर्ण एक सदिश है - एक बल सदिश और एक दूरी सदिश का सदिश गुणनफल है। बलाघूर्ण और ऊर्जा समीकरण द्वारा एक दूसरे से संबंधित हैं

$$E=\tau \theta \,,$$

जहां E ऊर्जा है, τ (सदिश परिमाण) बलाघूर्ण है, और θ कोण घुमाया गया है (रेडियन में)। चूँकि समतल कोण कोण आयामहीन होते हैं, इसका तात्पर्य यह है कि बलाघूर्ण और ऊर्जा के आयाम समान होते हैं।

वाट-सेकंड

एक वाट-सेकंड (प्रतीक W s या W⋅s) जूल के बराबर ऊर्जा की एक व्युत्पन्न इकाई है। वाट-सेकंड एक सेकंड के लिए निरंतर एक वाट की शक्ति के बराबर ऊर्जा है। जबकि वाट-सेकंड दोनों इकाइयों और अर्थों में जूल के बराबर है, कुछ ऐसे संदर्भ हैं जिनमें जूल के बजाय वाट-सेकंड शब्द का उपयोग किया जाता है, जैसे कि फोटोग्राफिक फ्लैश (फोटोग्राफी) की रेटिंग में।

यह भी देखें

• प्रवाह
• पारस्परिक जूल

बाहरी संबंध

• The dictionary definition of joule at Wiktionary