Un BTU, prescurtare pentru British Thermal Unit, este o măsură de bază a energiei termice (căldură). Un BTU este cantitatea de energie necesară pentru a crește temperatura a 1 liră (0.45 kg) de apă cu 1 ° Fahrenheit (0.55 ° Celsius). Cu alte cuvinte, dacă 16 uncii (0.47 l) de apă la 59°F (15°C) ar fi turnate într-o tigaie de plită și arzătorul pe gaz ar fi pornit, ar fi nevoie de 1 BTU pentru a ridica temperatura apei la 60° F (15.6°C). Dacă tigaia ar fi lăsată pe flacără de gaz, apa ar ajunge în cele din urmă la punctul de fierbere de 212 ° F (100 ° C), ceea ce ar dura aproximativ 153 BTU. Această unitate de măsură nonmetrică este folosită în mod obișnuit numai în anumite țări – inclusiv SUA – și este folosită în principal pentru a evalua puterea termică a combustibililor și a aparatelor.
Definiție și conversii
Cantitatea exactă de căldură necesară pentru a obține o creștere de 1°F (0.55°C) a temperaturii variază ușor cu temperatura de pornire a apei. Nu există un acord universal cu privire la ceea ce ar trebui să fie, așa că definiția variază în funcție de loc și context. În SUA, se utilizează în general o temperatură de pornire de 59°F (15°C), dar în Canada este de 60°F (15.6°C). În alte cazuri, poate fi o medie pe un interval de temperaturi sau poate fi echivalată cu o anumită valoare în jouli, care sunt unitățile SI pentru energie.
În funcție de definiția utilizată, 1 BTU este egal cu între 1,054.35 și 1,059.67 jouli. Energia și, în special, căldura, sunt uneori măsurate în calorii, 1 calorie fiind cantitatea de căldură necesară pentru a crește temperatura de 0.035 uncii (1 gram) de apă cu 1.8 ° F (1 ° C). Un BTU este echivalent cu 252 de calorii. În ceea ce privește puterea, 1 unitate termică britanică este de aproximativ 0.000293 kilowați-oră, sau puțin sub o treime dintr-un wat-oră.
Un singur BTU este o unitate destul de mică de energie. Aparatele și dispozitivele care au evaluări ale unităților termice britanice arată adesea valori care sunt de mii sau zeci de mii. Pentru a vă face o idee despre câtă energie reprezintă o singură unitate, este aproximativ echivalent cu arderea unui chibrit.
Există și alte unități mai mari care fac parte din același sistem. Un MBTU este de 1,000 de unități termice britanice, dar nu este adesea folosit deoarece prefixul „M”, în unități SI, reprezintă în mod normal un milion, ceea ce provoacă confuzie. Un MMBTU este uneori folosit pentru a reprezenta un milion dintre aceste unități. Un therm are 100,000 BTU.
Folosire
În ciuda numelui său, unitatea termică britanică este rar folosită în Marea Britanie. Este o măsurătoare premetrică și, ca atare, este utilizată în principal în țările în care sistemul respectiv nu a fost adoptat pe deplin. În lumea științei, joule este unitatea utilizată în mod normal pentru a reprezenta energia, dar în unele țări, în special în SUA și Canada, unitatea termică britanică este măsurarea standard a producției de căldură pentru aparate precum încălzitoare și grătare cu gaz și pentru combustibili precum cărbunele, petrolul și gazele naturale. Este, de asemenea, utilizat ca măsurătoare a efectului de răcire al frigiderelor și al aerului condiționat: acestora li se poate acorda o evaluare în ceea ce privește câți BTU-uri pot elimina din mediul lor.
Evaluările care apar pe aparate sunt de fapt BTU pe oră, în timp ce cele pentru combustibili sunt pe unitate de greutate, care poate fi în lire sau tone, sau pe unitate de volum, care poate fi în galoane, picioare cubi sau butoaie. De exemplu, un încălzitor cu ventilator poate fi evaluat la 34,000 BTU/h. În cazul carburanților, unele valori tipice sunt 35 milioane BTU pe tonă pentru cărbune, 5.6 milioane pe baril pentru țiței și 1,030 pe picior cub pentru gaze naturale.
Calcularea cerințelor de încălzire și răcire
Capacitatea unei surse de căldură de a determina o creștere dată a temperaturii unei substanțe depinde nu numai de energia sursei de căldură, ci și de căldura specifică a substanței. Materiale diferite pot avea călduri specifice foarte diferite; de exemplu, este nevoie de mult mai multă energie pentru a încălzi apa decât pentru a încălzi metalele. Pentru un încălzitor, substanța în cauză este în mod normal aerul. Încălzirile specifice sunt de obicei date în unități metrice/SI, cum ar fi kilojulii pe kilogram, în timp ce evaluarea unui încălzitor poate fi în BTU pe oră. Pentru a calcula necesarul de energie pentru încălzirea unei încăperi cu o anumită cantitate din aceste informații, ar fi nevoie, prin urmare, de a găsi căldura specifică a aerului, de a stabili volumul camerei, de a calcula greutatea aerului și de a converti unitățile după cum este necesar.
Pentru a complica și mai mult lucrurile, valoarea termică specifică pentru aer este, în mod normal, aceea pentru aer uscat la presiune normală și pentru o anumită temperatură de pornire. Valoarea reală va varia în funcție de umiditate, presiune și temperatura inițială. Din fericire, totuși, nu este nevoie să treci la toate aceste probleme: există tabele și calculatoare online simple care pot fi folosite pentru a calcula cerințele aproximative de încălzire pentru o cameră, pe baza dimensiunilor acesteia, locației, creșterii temperaturii necesare și cat de bine izolat este. De exemplu, încălzirea unei case tipice de 1,000 de picioare pătrați (92.9 metri pătrați), bine izolată din Boston în timpul iernii, ar putea necesita aproximativ 24,000 BTU pe oră.
Calcularea consumului de combustibil și a costului
Calcularea costului utilizării unui încălzitor este destul de simplă, dacă se cunoaște ratingul BTU. Pentru un încălzitor electric, ratingul poate fi pur și simplu convertit în kilowatt-oră, iar costul pe kilowatt-oră este obținut de la compania electrică. Pentru un aparat care utilizează combustibil, ratingul poate fi comparat cu cel al combustibilului pentru a afla cât va folosi într-o anumită perioadă. De exemplu, kerosenul are un rating de 135,000 de unități termice britanice pe galon, astfel încât un încălzitor cu kerosen cu o capacitate de 25,000 BTU va folosi 1 galon (3.78 l) de kerosen în 5.4 ore.