Mai simplu, energia specifică este o modalitate de a măsura cantitatea exactă de energie dintr-o anumită unitate, exprimată în mod normal în termeni de greutate. Este, în esență, cantitatea de energie pe unitatea de masă – pe joule, de exemplu, sau în circumstanțe mai puțin exacte per calorie sau unitate termică britanică (BTU). Înțelegerea energiei măsurate și cuantificabile a unei substanțe sau a unui compus este adesea foarte utilă cercetătorilor și inginerilor. Poate ajuta la determinarea unor lucruri precum timpii de ardere a motoarelor și a altor mecanici mari și, de asemenea, îi ajută pe cercetătorii din domeniul alimentar să tragă concluzii despre compozițiile nutritive și profilurile energetice ale diferitelor mese și produse alimentare. De obicei, este posibil să se calculeze energia specifică a oricărui material care are o masă sau o greutate. Lucrurile care sunt lipsite de greutate, cum ar fi lumina, necesită adesea o rubrica de calcul și măsurare puțin diferită.
Modalități de a gândi la energie într-un mod mai larg
Pentru un om de știință sau inginer, termenul energie este potențialul unui sistem de a efectua lucrări sau de a produce căldură. Energia, în general, este un concept important și destul de omniprezent, iar măsurarea acestuia îl face mai ușor cuantificabil pentru cercetare și alte scopuri bazate pe calcul. Concentrația în masă este măsurarea unei cantități pe unitatea de masă și, în această măsură, energia specifică poate fi considerată ca fiind concentrația de energie pe unitatea de masă.
Avantajele primare ale calculelor specifice
Există de obicei câteva motive pentru care măsurarea energiei prezente pe unitatea de masă este importantă. Este adesea folosit ca punct de comparație, deoarece produse, elemente sau compuși similari pot fi adesea distinși în funcție de densitatea energiei pe care sunt capabili să o emită. Acest lucru este adesea deosebit de important în ceea ce privește gradațiile de combustibil. Conceptul este, de asemenea, important pentru aerodinamică și industria auto, precum și pentru oamenii de știință și cercetătorii din domeniul alimentației.
Măsurarea ieșirii
Un joule este metric, sau mai precis, Sistemul Internațional de Unități (SI) de măsurare a energiei. Este derivat din formula pentru energia cinetică: Ek = ½ mv2, unde m este masa obiectului în mișcare și v este viteza acestuia. Un joule este energia necesară pentru a accelera o masă de un kilogram cu o rată de un metru pe secundă pătrat pe o distanță de un metru. Energia măsurată este adesea exprimată în unități SI ca jouli pe gram (J/g), kilojuli pe kilogram (kJ/kg) sau jouli pe kilogram (J/kg), în funcție de sistemul studiat.
Într-un context caloric
O încercare anterioară a chimiștilor de a defini energia a fost caloria, energia necesară pentru a crește temperatura unui gram de apă cu 1°C. Totuși, aceasta nu este o măsurătoare exactă, deoarece energia necesară depinde puțin de temperatura de pornire a apei. Definiția SI a caloriilor este acum 1 calorie echivalând cu 4.184 jouli. În termeni specifici, energia ar fi de obicei măsurată ca calorii/gram (cal/g), kilocalorii/kg (kcal/kg) sau kilocalorii per gram (kcal/g).
Unitatea termică britanică (BTU) este analogul caloriilor și este o măsură inexactă. Un BTU este energia necesară pentru a crește temperatura unui kilogram de apă cu 1°F. Un BTU este ceva mai puțin energie decât 1 kilojoul. Energia măsurată în mod specific în acest sistem este de obicei exprimată ca BTU per liră (BTU/lb).
Relația cu Lumina
Lumina, o altă formă de energie, nu are masă. Prin urmare, nu există niciun termen pentru energia specifică a luminii. Când discutăm despre energia chimică, este adesea mai util să vă preocupați de măsurători specifice pe o bază moleculară în loc de o bază de masă. Un chimist poate folosi jouli pe mol (J/mol) în loc de jouli pe kilogram, deoarece numărul de molecule care reacționează este util în această aplicație.