background image

Jak mierzymy energię?

Energia możemy wykorzystywać pod wieloma postaciami: elektryczności do oświetlenia, 
gazu do przygotowywania posiłków, węgla do ogrzewania. Aby porównywać ze sobą ilości 
zużywanej energii, niezależnie od jej postaci należało wprowadzić uniwersalną jednostkę.

Uniwersalną jednostką energii jest Dżul. 1 Dżul jest to energia potrzebna aby podnieść ciało o 
masie 100g na wysokość 1 metra. Energie można przedstawić zatem jako potencjalną 
zdolność do wykonania pracy. A więc w przybliżeniu aby podnieść jabłko o 1m do góry 
potrzebujemy energii 1 dżula, aby podnieść o 2 metry – 2 dżuli, 1 kg jabłek to już 10 dżuli itd. 
Jeden dżul nie jest zbyt wielką ilością energii – dla przykładu - spalenie jednego litra benzyny 
wyzwala 28 milionów dżuli energii. Dlatego w praktyce używa się kilodżuli (1 kJ = 1000 J) 
lub megadżuli (1 MJ = 1000000 J). 

Nasze ciało również potrzebuje energii. Jedzenie które spożywamy jest wykorzystywane do 
pracy (chodzenie, praca mięśni, procesy fizjologiczne). Jeden banan w przybliżeniu zawiera 
180 kJ energii, tabliczka czekolady około 1400 kJ. Na większości opakowań produktów 
spożywczych zawartość energetyczna jest podawana. Człowiek szybko biegnąc przez jedną 
minutę zużywa około 150 kJ, jadąc na rowerze przez minutę: 50 kJ. Nawet w czasie snu 
zużywamy wciąż około 4 kJ na minutę. Zatem energia zawarta w tabliczce czekolady 
dostarcza energii, która pozwoli nam biec przez 40 minut lub spać 6 godzin. 

Energia zawarta w jedzeniu jest często podawana w innych jednostkach – kaloriach [Cal]. 1 
Cal jest to ilość energii potrzebna aby ogrzać 1 g wody o 1C. 1 Cal = 4.19 J, w praktyce 
operuje się kilokaloriami (1 kCal = 1000 Cal = 4190 J). 

Energia zawarta w wybranych produktach spożywczych

produkt

energia (kcal) energia (kJ)

sok jabłkowy (100ml)

40/100ml

167

sok pomidorowy (100ml) 13/100ml

54

mleko (100ml)

40/100ml

167

ser żółty (100 g)

300/100g

1257

chipsy (100 g)

550/100g

2304

baton czekoladowy (100 g)  500/100g

2095

frytki (100 g)

250/100g

1047

hamburger

500

2095

jabłko (100g)

36/100g

150,84

pomidor (100g)

25/100g

105

rzodkiewka (100g)

12/100g

50

1

background image

Moc

Moc określa ilość pracy wykonaną w jednostce czasu. Jednostką mocy jest zatem Dżul na 
sekundę (J/s) nazywany częściej Wat (W). Dla przykładu świecąca żarówka 100 W w każdej 
sekundzie zużywa 100 J energii. Większość urządzeń elektrycznych posiada oznaczenie 
określające ich moc. Dla przykładu czajnik elektryczny może mieć 1500 W a małe radio 10 
W. Aby przedstawić bardziej obrazowo jaka to jest moc posłużmy się przykładem: 
Wyobraźmy sobie dziewczynę o wadze 50 kg (Paris Hilton?), która wchodzi po schodach na 
trzecie piętro, które jest na wysokości 10 m. Aby tego dokonać potrzebuje energii równej 
5000 J (50 kilogramów x 10 dżuli x 10 dżuli na kilogram na metr). Jeśli zajmie jej to 20 
sekund będzie to oznaczać że używała 5000/20 = 250 Wat podczas tych 20 sekund. 
Podejrzewam, że się solidnie zmęczy. 

Używając tylko rąk, zdrowy człowiek jest w stanie generować w dłuższym okresie tylko 
około 50 W, używając nóg (np. jazda na rowerze) może generować 75-125 W. Maksymalnie 
człowiek może osiągnąć moc około 1000 W, ale tylko w bardzo krótki okresie czasu (np. 
podczas biegu sprinterskiego). Oznacza to, że aby dostarczyć moc zużywaną przez czajnik 
elektryczny potrzebna by była praca mięśni kilkunastu osób! 

Człowiek używając nóg (np. jadąc na rowerze) jest w dłuższym czasie generować moc ok 
100W.

Energia i moc są często ze sobą mylone, ale oznaczają coś zupełnie innego. Moc określa jak 
szybko jest zużywana energia. Dla przykładu: 

1. Jeśli jakieś urządzenie zużyło 10 J energii w 5 sekund oznacza to że jego moc 

wynosiła 10/5 = 2 W, 

2. Jeśli urządzenie zużyło taką samą ilość energii (10 J) w 10 sekund oznacza to, że jego 

moc wynosiła 10/10 = 1W. 

W odniesieniu do silników spalinowych często stosuje się jako jednostkę mocy konie 
mechaniczne (KM). Jednostka powstała na wzór konia parowego (HP – Horsepower) 
stworzonego w krajach anglosaskich do porównywania mocy maszyn parowych z koniem. 
Moc 1 KM odpowiadała zaprzęgowi z jednym koniem, 2 KM – z dwoma końmi itd. (w 
przybliżeniu). Jest to moc potrzebna aby ciężar o masie 75 kg podnieść na wysokość 1 m w 

2

background image

czasie 1 s. W samochodach zazwyczaj podaje się moc silnika równocześnie w koniach 
mechanicznych i watach. 

Jednostka energii elektrycznej

Najpowszechniej wykorzystywaną formą energii na co dzień w gospodarstwie domowym jest 
elektryczność. Prąd zanim popłynie w naszych gniazdkach musi przebyć bardzo długa drogę. 
Wytwarzany jest w generatorach (prądnicach) znajdujących się w elektrowniach oddalonych 
nierzadko o setki kilometrów. Przesyłany jest za pomocą linii wysokiego napięcia. Jego 
zużycie jest mierzone w kilowatogodzinach (kWh). Zatem, dla przykładu, grzejnik 
elektryczny o mocy 2 kW pracujący przez godzinę zużyje 2 kWh energii. Oczywiście ilość 
energii elektrycznej można również przedstawić w dżulach: 1 kWh = 1000 Wh = 1000 J na 
sekundę x 60 sekund x 60 minut = 3 600 000 J. 

Zakłady energetyczne przy rozliczaniu zużycia energii posługują się kilowatogodzinami 
(kWh)

Jednostki energii

symbol

nazwa

opis

J

Dżul

praca wykonana przez siłę o wartości 1 N na drodze 1 
metra

cal

Kaloria

Ilość ciepła potrzebna do podgrzania 1 g wody o 1°C (1 
cal = 4,1855 J)

kWh

Kilowatogodzina

1 kWh odpowiada ilości energii, jaką zużywa przez 
godzinę urządzenie o mocy 1000 watów (1 kWh = 3 
600 000 J)

toe

Tona ekwiwalentu ropy (ton 
of oil equivalent)

Energia uzyskana ze spalenia 1 tony ropy(1 toe = 41,868 
GJ)

btu

Brytyjska jednostka cieplna 
(British Thermal Unit)

1 btu to ilość energii potrzebna do podniesienia 
temperatury jednego funta wody (0,45 kg) o jeden 
stopień Fahrenheita (1 btu = 1055 J)

3


Document Outline