
焦耳(Joule)是国际单位制中能量的基本单位,符号为J,定义为1牛顿的力作用在物体上使其移动1米所做的功。其数学表达式为: $$ 1 text{J} = 1 text{N} cdot text{m} $$ 在电学领域,1焦耳也等于1安培电流通过1欧姆电阻时,1秒内消耗的能量,即: $$ 1 text{J} = 1 text{W} cdot text{s} = 1 text{V} cdot text{A} cdot text{s} $$
词源与定义
焦耳以英国物理学家詹姆斯·普雷斯科特·焦耳(James Prescott Joule)命名,纪念他在热力学领域的贡献。汉英词典中通常译为“Joule”,强调其作为能量、功和热量的统一计量单位属性。
应用范围
焦耳广泛应用于物理学、工程学及日常生活,例如计算机械能、电能和热能。国际计量局(BIPM)将其列为七大国际基本单位之一,与卡路里(1 cal ≈ 4.184 J)存在明确换算关系。
跨学科关联
在热力学中,焦耳实验验证了热与功的等效性;在电学中,焦耳定律($Q=IRt$)描述电阻发热的能量转化,进一步扩展了该单位的实践意义。
焦耳(符号:J)是国际单位制中能量的基本单位,用于衡量能量、功和热量。以下是对其含义的详细解释:
1焦耳定义为:1牛顿的力作用于物体,使其在力的方向上移动1米所做的功。用公式表示为: $$ W = F cdot d $$ 其中,( W ) 是功(单位:焦耳),( F ) 是力(单位:牛顿),( d ) 是位移(单位:米)。
焦耳以英国物理学家詹姆斯·普雷斯科特·焦耳(James Prescott Joule)命名,他通过实验验证了热能与机械能的等效性,为热力学第一定律奠定了基础。
焦耳作为通用能量单位,广泛应用于物理、工程、化学和生物学等领域,是理解能量转换与守恒的核心概念。
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