
焦耳(Joule)是國際單位制中能量的基本單位,符號為J,定義為1牛頓的力作用在物體上使其移動1米所做的功。其數學表達式為: $$ 1 text{J} = 1 text{N} cdot text{m} $$ 在電學領域,1焦耳也等于1安培電流通過1歐姆電阻時,1秒内消耗的能量,即: $$ 1 text{J} = 1 text{W} cdot text{s} = 1 text{V} cdot text{A} cdot text{s} $$
詞源與定義
焦耳以英國物理學家詹姆斯·普雷斯科特·焦耳(James Prescott Joule)命名,紀念他在熱力學領域的貢獻。漢英詞典中通常譯為“Joule”,強調其作為能量、功和熱量的統一計量單位屬性。
應用範圍
焦耳廣泛應用于物理學、工程學及日常生活,例如計算機械能、電能和熱能。國際計量局(BIPM)将其列為七大國際基本單位之一,與卡路裡(1 cal ≈ 4.184 J)存在明确換算關系。
跨學科關聯
在熱力學中,焦耳實驗驗證了熱與功的等效性;在電學中,焦耳定律($Q=IRt$)描述電阻發熱的能量轉化,進一步擴展了該單位的實踐意義。
焦耳(符號:J)是國際單位制中能量的基本單位,用于衡量能量、功和熱量。以下是對其含義的詳細解釋:
1焦耳定義為:1牛頓的力作用于物體,使其在力的方向上移動1米所做的功。用公式表示為: $$ W = F cdot d $$ 其中,( W ) 是功(單位:焦耳),( F ) 是力(單位:牛頓),( d ) 是位移(單位:米)。
焦耳以英國物理學家詹姆斯·普雷斯科特·焦耳(James Prescott Joule)命名,他通過實驗驗證了熱能與機械能的等效性,為熱力學第一定律奠定了基礎。
焦耳作為通用能量單位,廣泛應用于物理、工程、化學和生物學等領域,是理解能量轉換與守恒的核心概念。
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