Paprasčiau tariant, specifinė energija yra būdas išmatuoti tikslų energijos kiekį konkrečiame vienete, paprastai išreikštą svoriu. Iš esmės tai yra energijos kiekis masės vienetui – pavyzdžiui, vienam džauliui, arba, esant ne tokiai tikslioms aplinkybėms, vienam kalorijui arba Britanijos šiluminiam vienetui (BTU). Išmatuotos ir kiekybiškai įvertinamos medžiagos ar junginio energijos supratimas dažnai yra naudingas tyrėjams ir inžinieriams. Tai gali padėti nustatyti tokius dalykus kaip variklių ir kitų didelių mechanikų degimo laikas, taip pat padėti maisto tyrinėtojams padaryti išvadas apie įvairių patiekalų ir maisto produktų maistines sudėtis ir energetinius profilius. Paprastai galima apskaičiuoti bet kokios medžiagos, turinčios masę arba svorį, specifinę energiją. Nesvariems dalykams, pavyzdžiui, šviesai, dažnai reikia šiek tiek kitokios skaičiavimo ir matavimo rubrikos.
Plačiau mąstyti apie energiją
Mokslininkui ar inžinieriui terminas energija yra sistemos potencialas atlikti darbą arba gaminti šilumą. Energija apskritai yra svarbi ir gana visur paplitusi sąvoka, o ją matuojant lengviau kiekybiškai įvertinti moksliniams tyrimams ir kitiems skaičiavimais pagrįstiems tikslams. Koncentracija pagal masę yra masės vieneto kiekio matavimas, todėl specifinė energija gali būti laikoma energijos koncentracija masės vienete.
Pagrindiniai specifinių skaičiavimų pranašumai
Paprastai yra keletas priežasčių, kodėl svarbu išmatuoti energijos kiekį masės vienete. Jis dažnai naudojamas kaip palyginimo taškas, nes panašius produktus, elementus ar junginius dažnai galima atskirti pagal energijos, kurią jie gali išleisti, tankį. Tai dažnai ypač svarbu, kai kalbama apie kuro gradaciją. Ši koncepcija taip pat paprastai svarbi aerodinamikai ir automobilių pramonei, taip pat maisto mokslininkams ir tyrėjams.
Išvesties matavimas
Džaulis yra metrinis arba, tiksliau, tarptautinės vienetų sistemos (SI) energijos matavimas. Jis gaunamas iš kinetinės energijos formulės: Ek = ½ mv2, kur m yra judančio objekto masė, o v yra jo greitis. Džaulis – tai energija, reikalinga vieno kilogramo masei pagreitinti vieno metro per sekundę greičiu, skaičiuojant vieno metro atstumu. Išmatuota energija dažnai išreiškiama SI vienetais džauliais grame (J/g), kilodžauliais kilogramui (kJ/kg) arba džauliais kilogramui (J/kg), priklausomai nuo tiriamos sistemos.
Kalorijų kontekste
Ankstesnis chemikų bandymas apibrėžti energiją buvo kalorijos – energija, reikalinga vieno gramo vandens temperatūrai pakelti 1°C. Tačiau tai nėra tikslus matavimas, nes reikalinga energija šiek tiek priklauso nuo pradinės vandens temperatūros. SI kalorijų apibrėžimas dabar yra 1 kalorija lygi 4.184 džaulių. Konkrečiai kalbant, energija paprastai būtų matuojama kaip kalorijos/gramas (cal/g), kilokalorijos/kg (kcal/kg) arba kilokalorijos grame (kcal/g).
Britų šiluminis vienetas (BTU) yra kalorijų analogas ir yra netikslus matavimas. BTU yra energija, reikalinga vieno svaro vandens temperatūrai pakelti 1 °F. BTU yra šiek tiek mažiau energijos nei 1 kilodžaulis. Konkrečiai išmatuota energija šioje sistemoje paprastai išreiškiama BTU už svarą (BTU/lb).
Santykis su šviesa
Šviesa, kita energijos forma, neturi masės. Todėl nėra specifinės šviesos energijos termino. Kalbant apie cheminę energiją, dažnai naudingiau domėtis konkrečiais molekuliniais, o ne masės matavimais. Chemikas gali naudoti džaulius vienam moliui (J/mol), o ne džaulius vienam kilogramui, nes šioje programoje naudingas reaguojančių molekulių skaičius.