
【電】 joule's equivalent
joule
【化】 joule
【醫】 joule
【化】 equivalent; equivalent weight
【醫】 equivalent; equivalent weight
【經】 equivalent units
焦耳當量(Joule Equivalent)是熱力學中用于描述熱量與機械功之間能量轉換關系的物理常數,其定義為"産生單位熱量所需的機械功量"。該概念源自英國物理學家詹姆斯·普雷斯科特·焦耳在1843年進行的熱功當量實驗。根據國際單位制,1卡路裡(cal)的熱量相當于4.184焦耳(J),這一換算關系被精确表述為: $$ 1 text{cal}_{text{th}} = 4.184 text{J} $$ 該數值已被國際計量局(BIPM)收錄為基本物理常數。在工程應用領域,焦耳當量常用于計算熱能系統與機械系統的能量轉換效率,特别是在熱機循環分析和熱泵設計中被廣泛使用。美國國家标準技術研究院(NIST)的參考數據顯示,該常數的相對标準不确定度小于0.001%,證實了其作為基礎物理量的可靠性。
“焦耳當量”這一表述存在術語混淆,實際應指熱功當量,即熱量與機械功之間的能量轉換關系。以下是詳細解釋:
熱功當量是熱量(以卡為單位)與功(以焦耳為單位)之間的數值換算關系,表明單位熱量對應的功值。其核心公式為: $$ J = 4.184 , text{焦耳/卡} $$ 即1卡熱量相當于4.184焦耳的功。
英國物理學家詹姆斯·焦耳通過實驗首次精确測定了這一數值,證明熱量和機械能可相互轉換,為能量守恒定律奠定了基礎。
國際單位制(SI)統一用焦耳作為能量單位後,熱功當量的概念逐漸淡化。例如:
“當量”指不同單位體系間的等效值(如化學當量、核當量)。熱功當量特指熱量與機械功的等效關系。
“焦耳當量”更準确的表述應為熱功當量,其核心是焦耳通過實驗建立的卡與焦耳的換算關系。現代科學已統一使用焦耳作為能量單位,直接計算熱量與功時無需額外轉換。
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