Yksinkertaisesti sanottuna spesifinen energia on tapa mitata tarkkaa energiamäärää tietyssä yksikössä, yleensä ilmaistuna painona. Se on olennaisesti energian määrä massayksikköä kohti – esimerkiksi joulea kohti tai vähemmän tarkissa olosuhteissa kaloria tai brittiläistä lämpöyksikköä (BTU) kohti. Aineen tai yhdisteen mitatun ja mitattavan energian ymmärtäminen on usein todella hyödyllistä tutkijoille ja insinööreille. Se voi auttaa määrittämään asioita, kuten moottorin palamisajat ja muut suuret mekaniikat, ja auttaa myös elintarviketutkijoita tekemään johtopäätöksiä eri aterioiden ja elintarvikkeiden ravitsemuksellisista koostumuksista ja energiaprofiileista. Yleensä on mahdollista laskea minkä tahansa materiaalin energia, jolla on massa tai paino. Painottomat asiat, kuten valo, vaativat usein hieman erilaisen laskelman ja mittausrivikon.
Tapoja ajatella energiaa laajemmin
Tiedemiehelle tai insinöörille termi energia on järjestelmän potentiaali suorittaa työtä tai tuottaa lämpöä. Yleisesti ottaen energia on tärkeä ja melko läsnä oleva käsite, ja sen mittaaminen tekee siitä helpommin mitattavissa tutkimusta ja muita laskentaan perustuvia tarkoituksia varten. Massapitoisuus on massamääräyksikön määrän mittaus, ja tältä osin erityistä energiaa voidaan ajatella energiapitoisuutena massayksikköä kohti.
Erityislaskelmien ensisijaiset edut
Yleensä on pari syytä, miksi massayksikköä kohden olevan energian mittaaminen on tärkeää. Sitä käytetään usein vertailukohtana, koska samankaltaiset tuotteet, elementit tai yhdisteet voidaan usein erottaa sen energian tiheyden perusteella, jonka ne pystyvät tuottamaan. Tämä on usein erityisen tärkeää polttoaineen asteittain. Konsepti on yleensä tärkeä myös aerodynamiikalle ja autoteollisuudelle sekä elintarviketutkijoille ja tutkijoille.
Lähdön mittaaminen
Joule on metrinen tai tarkemmin sanottuna SI -mittayksikkö (SI). Se on johdettu liike -energian kaavasta: Ek = ½ mv2, missä m on liikkuvan kohteen massa ja v on sen nopeus. Joule on energia, joka tarvitaan kiihdyttämään yhden kilogramman massa nopeudella yksi metri sekunnissa neliössä yhden metrin etäisyydeltä. Mitattu energia ilmaistaan usein SI -yksiköinä jouleina grammaa kohti (J/g), kilojouleina kilogrammaa kohti (kJ/kg) tai jouleina kilogrammaa kohden (J/kg) riippuen tutkittavasta järjestelmästä.
Kalorisessa kontekstissa
Kemistien aikaisempi yritys määritellä energia oli kalori, energia, joka tarvitaan yhden gramman veden lämpötilan nostamiseen 1 ° C. Tämä ei kuitenkaan ole tarkka mittaus, koska tarvittava energia riippuu hieman veden alkulämpötilasta. Kalorin SI -määritelmä on nyt 1 kalori, joka vastaa 4.184 joulea. Erityisesti energia mitataan tyypillisesti kaloreina/gramma (cal/g), kilokaloreita/kg (kcal/kg) tai kilokaloreita grammaa kohti (kcal/g).
Brittiläinen lämpöyksikkö (BTU) on kalorin analogi ja se on epätarkka mittaus. BTU on energia, joka tarvitaan yhden kilon veden lämpötilan nostamiseen 1 ° F. BTU on hieman vähemmän energiaa kuin 1 kilojoule. Erityisesti mitattu energia tässä järjestelmässä ilmaistaan yleensä BTU: na kiloa kohti (BTU/lb).
Suhde valoon
Valolla, toisella energian muodolla, ei ole massaa. Siksi valon erityiselle energialle ei ole olemassa termiä. Keskusteltaessa kemiallisesta energiasta on usein hyödyllisempää käsitellä erityisiä molekyylipohjaisia mittauksia massan perusteella. Kemisti voi käyttää jouleja per mooli (J/mol) sijasta jouleja kilogrammaa kohden, koska tässä sovelluksessa on hyödyllistä reagoivien molekyylien määrä.