Omvandling från Kalorier till Mikrojoule

Information om Kalori (cal)

Kalorin är en energienhet som motsvarar 4,184 joule. Beteckningen är cal. Den definierades ursprungligen som den värme som behövs för att höja temperaturen hos ett gram vatten med en grad Celsius, och den är ingen SI-enhet, även om den lever kvar nästan överallt där mat och värme diskuteras.

Den ursprungliga definitionen var besvärlig eftersom svaret beror av starttemperaturen. Vatten kräver något mer värme för att stiga från 14,5 till 15,5 grader än från 19,5 till 20,5, och därför fanns flera konkurrerande kalorier: femtongraderskalorin, medelkalorin och kalorin i de internationella ångtabellerna, bland andra. Den termokemiska kalori som nu används definieras helt enkelt som exakt 4,184 joule, vilket kapar bandet till vatten helt och gör slut på tvetydigheten.

Den större förvirringen rör storleksordningen. Den kalori som står tryckt på livsmedelsförpackningar i USA är inte alls denna enhet utan kilokalorin, tusen gånger större, ibland skild genom ett stort C. Ett kex som anges innehålla sextio kalorier innehåller i själva verket sextiotusen av den enhet som beskrivs här. Bruket sitter djupt och lär inte ändras, så näringssiffror och fysikaliska siffror måste läsas i olika register.

Kemin behöll kalorin långt efter att fysiken gått vidare. Reaktionsentalpier, bindningsenergier och bildningsvärmen tabulerades i kilokalorier per mol under större delen av nittonhundratalet, och äldre litteratur liksom vissa nutida amerikanska läroböcker gör det alltjämt. Motsvarande SI-tal i kilojoule per mol är större med faktorn 4,184, och att läsa fel på vilket som avses ger fel som ser rimliga ut.

Näringsläran använder den eftersom människans energibalans råkar ligga på en bekväm skala i kilokalorier, med ett dagsbehov kring tvåtusen. I joule blir samma tal ungefär åtta och en halv miljon, vilket är riktigt men svårare att hantera i huvudet.

Luftkonditionering och kyla anges i vissa länder fortfarande i kilokalorier per timme, och bränslens värmevärden står i kalorier per gram i äldre tekniska tabeller.

En kalori motsvarar exakt 4,184 joule, 0,001 kilokalorier eller ungefär 0,00116 wattimmar.

Information om Mikrojoule (µJ)

Mikrojoulen är en energienhet som motsvarar en miljondels joule, alltså 0,000001 joule. Beteckningen är µJ. Den är skalan för små levande varelser, för korta laserpulser och för den el en givare gör av med när den vaknar, och den är den minsta energienhet som fortfarande beskriver händelser en människa kan märka utan hjälpmedel.

Här bor insekterna. En loppa på ett halvt milligram som hoppar tjugo centimeter gör av med ungefär en mikrojoule, och en mygga i plan flykt bär drygt en fjärdedel av det. Att lyfta ett gram en tiondels millimeter kostar detsamma. Det är sådana storheter som gör enheten begriplig: inte osynliga i princip, bara för små för att spela roll om inte något upprepar dem miljontals gånger i sekunden.

Tändskyddet skrivs i detta område, och siffrorna avgör hur utrustning får byggas. Den minsta energi som antänder en blandning av väte och luft ligger kring 17 mikrojoule; för de flesta kolvätegaser rör det sig om några hundra. Egensäker apparatur för raffinaderier, spannmålsmagasin och gruvor certifieras genom att man visar att inget fel kan frigöra mer än blandningen kräver, och därför granskas kretsar avsedda för riskområden i mikrojoule och inte i volt.

Instrument med pulsat ljus anges i mikrojoule nästan undantagslöst. En fordonslidar skjuter pulser på några mikrojoule många tusen gånger i sekunden, lasermärkningssystem använder tiotal till hundratal, och femtosekundförstärkare avsedda för mikrobearbetning ligger i områdets övre del. Energin per puls bestämmer vad strålen kan skära, avbilda eller lysa upp utan fara, och medeleffekten ensam besvarar inte den frågan.

Elektronik med låg förbrukning budgeterar i samma termer. En passiv radiotagg hämtar några mikrojoule ur läsarens fält och måste avsluta hela sitt utbyte inom dem. En kortdistanssändning kostar tiotals mikrojoule, ett kvartsurverk ungefär en i sekunden, och en temperaturgivare som vaknar, mäter och somnar om kan klara sig på under tio. Batteritiden hos sådana apparater är räkning utförd i mikrojoule.

Ovanför tar millijoulen vid och verkningarna blir mekaniska: en gnista man känner, ett klick man hör, ett litet föremål som faller. Nedanför tar nanojoulen vid och verkningarna blir optiska och elektroniska. Mikrojoulen upptar det smala bandet däremellan, och därför möts så många ämnesområden som annars inte delar något alls i samma prefix.

En mikrojoule motsvarar 0,000001 joule, ungefär 6,24 × 10¹² elektronvolt eller cirka 2,78 × 10⁻¹⁰ wattimmar.