تحويل kWh إلى cal كيلوواط ساعة ↔ سعرة (كيميائية حرارية) مجاناً عبر الإنترنت آمن

من الكيلوواط-ساعة إلى السعرات: التسخين الكهربائي في مختبر الفيزياء

تقيس فيزياء المدارس والجامعات الحرارة بالسعرات، لأن السعر عُرِّف بأنه الحرارة التي تسخن غراماً واحداً من الماء درجة واحدة. أما السخانات الكهربائية فيُدفع ثمنها بالكيلوواط-ساعات. وعلى طالب يشغّل سخاناً غاطساً ويريد مقارنة الطاقة الكهربائية المستعملة بالحرارة التي اكتسبها الماء أن يترجم بين الاثنين. ولعملية “حوّل kWh إلى cal” اضرب في 860,421: فـ1 kWh هي 860,421 سعراً، و0.5 kWh هي 430,210، و0.01 kWh هي 8,604. تضرب الحاسبة أعلاه وأنت تكتب، وتبيّن الأقسام أدناه ما تعنيه الأرقام في قياس الحرارة والديناميكا الحرارية وبضعة فحوص منزلية.

تعطي الصفحة القاعدة مع أمثلة محلولة، ولمحة عن كل وحدة، ومقارنة، وسلسلة طويلة من حالات المختبر والحالات العملية، يتبعها الزلات المعتادة. ويجري الحساب في متصفحك ولا يُرسل شيء مما تكتبه إلى أي مكان. ولا ينبغي إجراء تجارب بكهرباء الشبكة إلا تحت إشراف وبمعدات مناسبة.

كيف تحوّل kWh إلى cal: اضرب في 860,421

القاعدة

السعر الكيميائي الحراري الواحد 4.184 جول بالضبط والـkWh الواحد 3,600,000 جول بالضبط، فيحوي الـkWh 860,420.65 سعراً. ولتحوّل kWh إلى cal اضرب الـkWh في 860,421: 0.1 kWh تعطي 86,042 سعراً، و2 kWh تعطي 1,720,841، و25 kWh تعطي 21,510,516. وللعودة اقسم السعرات على 860,421.

السعرات والكيلوسعرات والسعرات الغذائية

تستعمل هذه الصفحة السعر الصغير، ورمزه cal. والكيلوسعر ألف منها، والسعر الغذائي بحرف C كبير هو كيلوسعر. وإن احتجت إلى كيلوسعرات فاقسم النتيجة على 1,000: 1 kWh هي 860.4 kcal و3 kWh هي 2,581 kcal.

أمثلة محلولة

مصباح 100 واط يحترق ساعة استعمل 0.1 kWh، أي 86,042 سعراً. وسخان غاطس مخبري بـ500 W يعمل 10 دقائق يزوّد 0.0833 kWh، أي 71,702 سعراً. وبطارية حاسوب محمول بـ60 Wh تخزّن 51,625 سعراً.

اختبار سلامة سريع

النتيجة بالسعرات أكثر من 800,000 مرة عدد الـkWh. فإذا أعطت عملية “حوّل kWh إلى cal” رقماً أصغر مما بدأت به فقد قسمت بدل أن تضرب.

الكيلوواط-ساعة

الوحدة على العداد

الكيلوواط-ساعة هو الطاقة التي يستعملها حمل من كيلوواط واحد في ساعة واحدة، 3.6 ميغاجول بالضبط. وهي الطريقة التي تُباع بها الكهرباء وتُصنَّف بها حزم البطاريات.

أين يظهر

الفواتير والعدادات وملصقات الأجهزة وسعات البطاريات.

السعر

وحدة الحرارة في الصف

السعر الكيميائي الحراري معرَّف بأنه 4.184 جول، قريب من الحرارة اللازمة لتسخين غرام واحد من الماء درجة سلسيوس واحدة. وما زالت الكتب الأقدم وجداول بيانات الكيمياء وأدلة المسعرات تستعمله، غالباً إلى جانب الكيلوسعر.

أين يظهر

تعليم الفيزياء والكيمياء وقياس الحرارة والجداول الحرارية الأقدم.

kWh مقابل السعرات

الـkWh الواحد يساوي 860,421 سعراً، فالرقم بالسعرات ضخم بجانب الطاقة نفسها بالـkWh. وبالكيلوسعرات المعامل 860.4. وعُشر kWh هو 86,042 سعراً وربع kWh هو 215,105. وهما تقيسان الطاقة نفسها؛ ولا يختلف إلا حجم الوحدة.

التحويل دقيق. والفخ الأشيع هو الخلط بين السعر والكيلوسعر، وهذا يغيّر النتيجة بعامل ألف.

أين يظهر التحويل

قياس الحرارة الكهربائي

في التجربة المدرسية القياسية يسخن سخان كتلة معروفة من الماء بينما يسجل عداد الطاقة الكهربائية. وسخان بـ12 V و3 A يعمل 300 ثانية يزوّد 10,800 جول، أي 2,581 سعراً، أو 0.003 kWh. فإن سخن 200 g من الماء بمقدار 11 °C فقد اكتسب 2,200 سعر، فوصل نحو 85 في المئة من الطاقة الكهربائية إلى الماء. وعملية “حوّل kWh إلى cal” تضع قراءة العداد على المقياس نفسه كميزان الحرارة.

تسخين غلاية بالقياس

غلاية بـ2.2 kW تستغرق 3 دقائق و45 ثانية لتسخين لتر من الماء من 20 إلى 100 °C تستعمل 0.1375 kWh، أي 118,308 سعرات. واكتسب الماء 80,000 سعر، فالغلاية بكفاءة نحو 68 في المئة في هذا الاختبار، وضاع الباقي في جسم الغلاية والهواء.

الحرارة النوعية بمصطلحات كهربائية

تسخين 1 kg من النحاس بمقدار 100 K يأخذ 9,200 سعر، أي 0.0107 kWh. وللماء نفسه يأخذ 100,000 سعر، أي 0.116 kWh، وهذا يبيّن لماذا يخزن الماء حرارة كثيرة مقارنة بالمعادن.

جول والمكافئ الميكانيكي

في أربعينيات القرن التاسع عشر (1840s) حرّك جيمس بريسكوت جول الماء بمجداف تحركه أثقال ساقطة وقاس الارتفاع الضئيل في الحرارة. وكانت نتائجه بين 4.1 و4.2 جول للسعر. وتثبّت الممارسة الحديثة القيمة عند 4.184، فيحوي الـkWh 860,421 سعراً. وتقوم عملية “حوّل kWh إلى cal” إذن على تعريف لا على تجربة.

السعة الحرارية لجسم الإنسان

لبالغ بوزن 70 kg حرارة نوعية نحو 0.83 cal/g·°C، فرفع الجسم درجة واحدة يأخذ 58,100 سعر، أي 0.0675 kWh. ويفعل الجسم ذلك في الحمى بحرق الوقود، لا بسحب القدرة من مقبس. ويبيّن رقم الـkWh الصغير كم هي ضئيلة الطاقة التي تنطوي عليها الحمى فعلاً.

الهواء والطاقة اللازمة لتسخينه

للهواء عند 1.2 kg/m³ حرارة نوعية 0.24 cal/g·°C، فيحتاج المتر المكعب إلى 288 سعراً للدرجة. فيسخن kWh إذن نحو 3,000 متر مكعب من الهواء درجة واحدة. وغرفة نموذجية من 60 m³ تُسخَّن بمقدار 10 درجات تأخذ 0.2 kWh فقط في الهواء نفسه، ويذهب باقي عمل المدفأة إلى الجدران والأثاث.

تخزين الحرارة في مواد البناء

جدار خرساني من 10 m² وبسمك 20 cm يزن نحو 4,800 kg وله حرارة نوعية 0.21 cal/g·°C، فيخزن 1,008 kcal للدرجة. وتأرجح 5 درجات يخزن 5,040 kcal، أي 5.9 kWh. وهذه هي الكتلة الحرارية التي تلطّف تغيرات الحرارة اليومية.

صهر معدن

لصهر 1 kg من الألمنيوم من 20 إلى 660 °C يلزم 137,600 سعر للتسخين زائد 94,900 للصهر، نحو 232,500 سعر، أي 0.27 kWh، في الحالة المثالية. وتحتاج الأفران الحقيقية إلى مرتين أو ثلاث بسبب الفواقد. وعملية “حوّل kWh إلى cal” تعطي الحد الأدنى الذي لا يستطيع فرن تجاوزه.

المسعر القنبلي

يحرق المسعر القنبلي عينة في الأكسجين. وغرام واحد من حمض البنزويك، وهو المعيار، يطلق 6,318 سعراً، أي 0.00734 kWh. وتُحرق العينة نفسها لمعايرة الجهاز، وتُذكر النتيجة بالسعرات للغرام أو بالجولات.

الهيدروجين بالسعرات

يطلق الهيدروجين نحو 120 kJ للغرام على قيمته الحرارية الأدنى، أي 28,700 سعر، 0.033 kWh. فيزن kWh واحد من الهيدروجين 30 g. وتعطي جداول الكيمياء أرقاماً كهذه بالسعرات للغرام أو الكيلوسعرات للمول، وتحوّلها عملية سريعة من kWh إلى cal إلى مقياس هندسة الطاقة.

قاعدة دولونغ-بتي

في 1819 لاحظ دولونغ وبتي أن كثيراً من العناصر الصلبة تحتاج إلى نحو 6 سعرات لتسخين مول واحد درجة. وتعطي النظرية الحديثة 3R، أي 5.96 cal/mol·K. وللنحاس، 63.5 g عند 0.092 تعطي 5.84. وتسخين مول من أي عنصر كهذا بمقدار 100 K يأخذ نحو 596 سعراً، أي 0.0007 kWh.

الكتلة الحرارية لكتلة فولاذ

طن واحد من الفولاذ، عند 0.107 cal/g·°C، يحتاج إلى 10.7 مليون سعر ليسخن بمقدار 100 درجة. وهذا 12.4 kWh. وفرن حدادة أو معالجة حرارية يرفعه إلى 800 درجة يحتاج إلى نحو 97 kWh في المعدن وحده، قبل فواقد جدران الفرن والعادم.

القدم-رطل والسعرات

قد يلقى مهندس الطاقة بالقدم-رطل-قوة. الـkWh الواحد 2.655 مليون ft·lbf، والسعر الواحد 3.086 ft·lbf. ورفع ثقل رطل واحد 778 قدماً يأخذ نحو 252 سعراً. والمكافئ الميكانيكي الكلاسيكي للحرارة هو الفكرة نفسها مُعبَّراً عنها بوحدات أقدم.

الاختصار الذهني

لتحوّل kWh إلى cal في رأسك، اضرب الـkWh في 860 للكيلوسعرات: 3 kWh × 860 = 2,580 kcal، مقابل 2,581 الدقيقة. والانزلاق دون 0.05 في المئة. وللسعرات الصغيرة أضف ثلاثة أصفار إلى رقم الكيلوسعرات.

ثلاثة سعرات مختلفة

السعر الكيميائي الحراري 4.184 J. وسعر الجدول الدولي 4.1868 J، وسعر الـ15 درجة نحو 4.1855 J. ويحوي kWh واحد 860,421 سعراً كيميائياً حرارياً، و859,845 سعراً من الجدول الدولي، و860,112 سعراً من سعر الخمس عشرة درجة. والفرق البالغ 0.07 في المئة غير مرئي في عمل الصف.

صيغ الجداول الحسابية

في جدول بيانات أبقِ الـkWh في العمود A واستعمل =A2*860420.65 في العمود B للسعرات، أو =A2*860.42065 للكيلوسعرات. وللاتجاه المعاكس استعمل =B2/860420.65. وعمود يضرب الـkWh في 3.6 يعطي MJ ويتيح تحققاً متقاطعاً سريعاً.

التقريب في تقارير المختبر

يُظهر عداد الطاقة الـkWh بثلاثة أرقام أو أربعة، ويُظهر ميزان الحرارة الحرارة إلى عُشر درجة. اذكر السعرات بعدد الأرقام نفسه. 0.0833 kWh هي 71,700 سعر، لا 71,702 أو 71,702.4. والأرقام الزائدة تدعو قلم المصحح الأحمر.

معالم للحفظ

1 kWh هي 860.4 kcal. وعُشر kWh هو 86 kcal. و10 kWh هي 8,604 kcal. و100 kWh هي 86 Mcal. وميغاواط-ساعة واحدة هي 860 Mcal، أي 0.86 Gcal. وبالسعرات الصغيرة أضف ثلاثة أصفار إلى كل منها. وبهذه المعالم يصير معظم عمل “حوّل kWh إلى cal” الذهني ممكناً.

سلّم مرجعي

0.005 kWh: 4,302 cal. 0.02 kWh: 17,208 cal. 0.075 kWh: 64,532 cal. 0.4 kWh: 344,168 cal. 1.5 kWh: 1,290,631 cal. 6 kWh: 5,162,524 cal. 12 kWh: 10,325,048 cal. وجدول كهذا يجعل اختبار أي مخرجات حاسبة سريعاً.

الفحص بالعكس

للتحقق من نتيجة عملية “حوّل kWh إلى cal” اقسم الجواب على 860,421. فإذا أعطت 0.4 kWh الرقم 344,168 cal فإن 344,168 / 860,421 = 0.4. واختبار ثانٍ يخص الحجم: يجب أن يكون لرقم السعرات ست خانات زائدة على رقم الـkWh.

الصلة بـMJ وBTU

الـkWh الواحد 3.6 MJ، و860.4 kcal، و3,412 BTU. والـBTU الواحد 252 سعراً. ولذلك فإن 10,000 BTU هي 2.52 مليون سعر، 2.93 kWh. وكل الوحدات الثلاث تصف الحرارة نفسها، وعملية “حوّل kWh إلى cal” تبدّل وسماً بوسم آخر فقط.

مثال محلول

يسخن صف 400 g من الماء من 18 إلى 58 °C بسخان 150 W. يكسب الماء 400 × 40 = 16,000 سعر. وبلا فواقد يحتاج سخان 150 W إلى 446 ثانية لتوفير ذلك، لكن الصف يشغله 560 ثانية. فمدخلهم الكهربائي 0.0233 kWh، أي 20,076 سعراً، والكفاءة 80 في المئة.

طريقان إلى جواب واحد

تستطيع بلوغ السعرات من kWh مباشرة بـ860,421، أو عبر الجولات: 3.6 مليون مضروبة في 1 / 4.184. وللكيلوسعرات خذ طريق MJ بـ3.6 × 239.006 = 860.4. فإن اختلف الطريقان فقد نُسخت خانة خطأ.

الماء مخزناً حرارياً

الكيلوواط-ساعة يسخن 860 kg من الماء درجة واحدة. وعشر kWh ستسخن متراً مكعباً بمقدار 8.6 درجة، و1.16 kWh ستسخنه درجة واحدة. وأسطوانة ماء ساخن سعة 200 لتر تُسخَّن بمقدار 40 درجة تخزن 8,000 kcal، أي 9.3 kWh، ولهذا تعمل مثل هذه الخزانات بطارية حرارية.

الحرارات النوعية لمواد شائعة

بالسعرات للغرام للدرجة: الماء 1.00، والإيثانول 0.58، والجليد 0.50، والبخار 0.48، والهواء 0.24، والألمنيوم 0.215، والخرسانة 0.21، والحديد 0.107، والنحاس 0.092، والزئبق 0.033، والرصاص 0.031. وكلما قل الرقم قلّت الكهرباء اللازمة لرفع كيلوغرام درجة. اضرب الرقم في الكتلة وارتفاع الحرارة لتحصل على السعرات، ثم اقسم على 860,421 للـkWh.

الانصهار والغليان

صهر غرام واحد من الجليد يأخذ 79.7 سعراً وغلي غرام واحد من الماء يأخذ 539 سعراً. فـ1 kg من الجليد يحتاج إلى 79,700 سعر، أي 0.0926 kWh، ليذوب، و1 kg من الماء المغلي يحتاج إلى 539,400 سعر، أي 0.627 kWh، ليتبخر. وkWh واحد يذيب 10.8 kg من الجليد أو يبخّر 1.6 kg من الماء.

مسعر الجليد

في 1782 و1783 قاس لافوازييه ولابلاس الحرارة بمقدار الجليد الذي أذابته. فإن أذاب تفاعل 50 g من الجليد فقد أطلق 3,985 سعراً، نحو 0.0046 kWh. والطريقة بطيئة وحلت محلها مستشعرات إلكترونية، لكن فكرة قياس الحرارة بأثرها في الماء أو الجليد تعيش في كل مسعر.

خلط الماء الساخن والبارد

اخلط 200 g من الماء عند 80 °C مع 300 g عند 20 °C فتستقر النتيجة عند 44 °C. وتخلّى الماء الساخن عن 7,200 سعر، أي 0.0084 kWh، وأخذه الماء البارد. وتعلّم تمارين كهذه حفظ الطاقة، وعملية “حوّل kWh إلى cal” تربطها بالسخانات الكهربائية.

المكافئ المائي لمسعر

يمتص وعاء المسعر الحرارة أيضاً. وكأس نحاسي أصفر من 100 g عند 0.092 cal/g·°C يتصرف كأنه 9.2 g من الماء. ويضيف الطلاب هذا إلى كتلة الماء قبل حساب الحرارة. ولارتفاع 10 K يبلغ 92 سعراً، أي 0.0001 kWh، ضئيل بالـkWh لكنه نحو 4 في المئة من النتيجة حين يُستعمل 200 g من الماء.

التسخين الجولي في مقاوم

مقاوم 100 أوم يمر فيه 2 أمبير يبدد 400 W. وفي دقيقة يطلق 24,000 جول، أي 5,736 سعراً، أو 0.00667 kWh. ولأن كل ذلك يتحول إلى حرارة فهو أبسط مصدر لقياس الحرارة، والطاقة الكهربائية بالـkWh تساوي الحرارة بالسعرات مقسومة على 860,421.

مزيد من القيم لتحويل kWh إلى cal

قائمة أطول من التحويلات

إذا لم تكن القيمة التي تحتاج إليها في القائمة الأولى فقد تكون هذه التحويلات الإضافية قريبة بما يكفي لقراءتها مباشرة:

• 0.1 kWh = 86,042.1 cal
• 0.5 kWh = 430,210 cal
• 3 kWh = 2,581,262 cal
• 4 kWh = 3,441,683 cal
• 7 kWh = 6,022,945 cal
• 15 kWh = 12,906,310 cal
• 20 kWh = 17,208,413 cal
• 75 kWh = 64,531,549 cal
• 200 kWh = 172,084,130 cal
• 500 kWh = 430,210,325 cal
• 2,000 kWh = 1,720,841,300 cal
• 10,000 kWh = 8,604,206,501 cal

زلات شائعة مع عملية “حوّل kWh إلى cal”

سعر أم كيلوسعر

ينطبق المعامل 860 على الكيلوسعرات و860,421 على السعرات الصغيرة. وملصق يقول "2,500 سعر" على مكيف هواء يعني دائماً تقريباً كيلوسعرات في الساعة.

القدرة والطاقة

مدفأة 1 kW تطلق 860 kcal في الساعة، لكن مدفأة عملت ساعة استعملت 1 kWh. فمعدل بـkcal/h قدرة؛ وكمية بـkcal طاقة.

افتراض أن كل الطاقة تصل إلى العينة

يعطي سخان كهربائي طاقته حرارة، لكن العينة تنال حصة منها فقط. ورقم الـkWh في العداد أكبر دائماً من السعرات التي اكتسبها الماء، والنسبة هي الكفاءة.

إجابات موجزة

كيف أحوّل kWh إلى cal؟

اضرب الـkWh في 860,421 للسعرات أو في 860.4 للكيلوسعرات.

كم سعراً في 1 kWh؟

860,421 سعراً، أي 860.4 kcal.

كم kcal في 3 kWh؟

2,581 kcal.

كم kWh في 1,000 kcal؟

1.162 kWh.

هل يغادر رقمي جهازي؟

لا، يعمل الحساب في متصفحك.

صفحات أخرى وخلاصة

لتحويلات الطاقة الأخرى انظر حوّل kWh إلى J وحوّل kWh إلى BTU وحوّل J إلى cal وحوّل cal إلى J وحوّل km إلى mi وحوّل mi إلى km وحوّل °C إلى °F وحوّل °F إلى °C وحوّل MPG (US) إلى MPG (UK). وللاتجاه المعاكس انظر حوّل cal إلى kWh.

باختصار، تعني عملية “حوّل kWh إلى cal” ضرباً واحداً في 860,421 ووحدة مكتوبة بجانب النتيجة. ويُحسب رقمك محلياً، دون حساب ودون رفع.