Unidades de medida

Unidades de energía

 energía en el sistema de unidades naturales conocido como las unidades de Planck es la energía de Planck, y se denota por E_P.

${\displaystyle E_{p}={\sqrt {\frac {\hbar c^{5}}{G}}}\approx }$ 1.956 × 10⁹ J ${\displaystyle \approx }$ 1.22 × 10¹⁹ GeV ${\displaystyle \approx }$ 0.5433 MWh

donde c es la velocidad de la luz en el vacío, ${\displaystyle \hbar }$ es la constante reducida de Planck y G es la constante de gravitación universal. E_P es una constante derivada, en oposición a la unidad Planck base.

También se puede definir como

${\displaystyle E_{p}={\frac {\hbar }{t_{P}}},}$

donde ${\displaystyle \ t_{P}}$ es el tiempo de Planck, o como

${\displaystyle E_{p}={m_{P}}{c^{2}},}$

donde ${\displaystyle \ m_{P}}$ es la masa de Planck.

Los rayos cósmicos de energía extremadamente alta observados en 1991 tenían una energía medida de unos 50 julios, equivalente a 2.5×10⁻⁸ E_p. Las unidades de Planck suelen ser demasiado pequeñas para ser útiles a escala macroscópica, sin embargo, una E_p es claramente macroscópica, y es aproximadamente la energía almacenada en el depósito de combustible de un automóvil (57,2 L de gasolina a 34,2 MJ/L de energía química).

Con todo, E_p es una cantidad de energía significativa en la física de partículas cuando se considera la fuerza de la gravitación. La energía de Planck no sólo es la energía requerida en principio para sondar la longitud de Planck, sino que probablemente también es la máxima cantidad posible de energía que se puede concentrar en una región de esa escala. Una esfera de una longitud de Planck de diámetro que contenga una unidad de energía de Planck daría lugar a un minúsculo (pero extremadamente caliente) agujero negro.

Las unidades de Planck están pensadas para normalizar las constantes físicas ${\displaystyle \hbar }$, G y c a 1. Con esto, por medio de unidades de Planck, la conocida ecuación de la equivalencia entre masa y energía, E = mc², se simplifica a E = m, de manera que la energía y la masa de Planck son numéricamente idénticas. En las ecuaciones de la relatividad general, se suele multiplicar G por 8π, y, por ello, en trabajos defísica de partículas y cosmología física, se suele normalizar 8πG a 1. Esta normalización da lugar a la energía reducida de Planck, que se define como:

${\displaystyle {\sqrt {\frac {\hbar {}c^{5}}{8\pi G}}}}$ ${\displaystyle \approx }$ 0.390 × 10⁹ J ${\displaystyle \approx }$ 2.43 × 10¹⁸ GeV.

ergio es la unidad de medida de energía en el sistema de unidades CGS (centímetro-gramo-segundo), su símbolo es erg. Se trata de una unidad utilizada principalmente en Estados Unidos y en algunos campos de ingeniería. Sin embargo, se considera anticuada, en el sentido que las medidas usadas en décadas recientes incluyendo el SI están orientadas a sistemas MKS (metro-kilogramo-segundo). La unidad de energía usada en el SI es el julio.

• 1 ergio = 1 x 10^-7 julios
• 1 ergio = 2.389 x 10^-8 cal
• 1 ergio = 624,15 GeV = 6,2415 × 10¹¹ eV
• 1 ergio = 1 dyn cm = 1 g.cm².s^-2

foe es una unidad de energía igual a 10⁴⁴ julios.

Para medir las inmensas cantidades de energía que produce una supernova, los científicos usan ocasionalmente una unidad de energía llamada foe que era un acrónimo de «[ten to the power of] fifty-one ergs» o 10⁵¹ ergios. Esta unidad de medida resulta ideal para contar la energía de estos fenómenos, ya que una supernova emite una cantidad de energía observable (luz visible) del orden de un foe en un periodo de tiempo de algunos segundos.

Por comparación el Sol a lo largo de toda su vida habrá emitido tan solo 1,2 foe. Pues suponiendo su luminosidad constante a lo largo de toda su vida 3,827×10²⁶ W × 10¹⁰ años ≈ 1,2 foe.

 frigoría (símbolo: fg) es una unidad de energía informal para medir la absorción de energía térmica. Aunque a veces se dice que equivale a una kilocaloría negativa, no es realmente cierto desde un punto de vista físico: efectivamente en todos los casos, calefacción o refrigeración, lo que se hace es llevar calor de un lado a otro, de modo que a la misma forma de energía corresponden las mismas unidades, en este caso la caloría. Ello permite decir que es una unidad convencional para entenderse cuando se habla de refrigeración.

Podría definirse, como extensión de la definición de kilocaloría del Sistema Técnico, como la energía que hay que sustraer de un kilogramo de agua a 15,5 °C, a presión atmosférica normal, para reducir su temperatura en 1 °C. Si bien el término ha sido aceptado por la Real Academia Española, la unidad no existe en el Sistema Técnico.

• 1 fg = - 1000 cal = -1 kcal

Usos y aplicaciones

Se usa en sistemas de refrigeración: frigoríficos, aires acondicionados.

Los anglosajones utilizan como unidad la BTU (British Thermal Unit: unidad térmica británica), que equivale a 0,252 kcal, o sea que una frigoría (o kilocaloría) equivale a unas 4 BTU.

1 kilojulio equivale a 0,239 frigorías.

La evaporación de un gramo de agua o sudor produce unas 0,540 frigorías.

Unidad de potencia

Erróneamente se emplea a veces la palabra «frigoría» como unidad de potencia, pero en ese caso la unidad debería llamarse frigoría por hora (fg/h) y sirve para expresar la potencia de un sistema de refrigeración. Realmente debe utilizarse el kW a fin de expresar potencias nominales en cálculos de ingeniería. Un aparato comercial de aire acondicionado doméstico tiene una capacidad de enfriamiento de aproximadamente entre 2000 y 3000 frigorías/hora. También pueden verse comercializados en BTU y kW.¹

Una frigoría/hora es equivalente a 1,163 W (vatios), por lo tanto 1000 vatios (1 kW) equivale aproximadamente a 860 frigorías/hora.