En termes simples, l’énergie spécifique est un moyen de mesurer la quantité exacte d’énergie dans une unité spécifique, normalement exprimée en termes de poids. C’est essentiellement la quantité d’énergie par unité de masse – par joule, par exemple, ou dans des circonstances moins exactes par calorie ou British Thermal Unit (BTU). Comprendre l’énergie mesurée et quantifiable d’une substance ou d’un composé est souvent très utile aux chercheurs et aux ingénieurs. Il peut aider à déterminer des choses comme les temps de combustion dans les moteurs et autres gros mécanismes, et aide également les chercheurs en alimentation à tirer des conclusions sur les compositions nutritives et les profils énergétiques de divers repas et aliments. Il est généralement possible de calculer l’énergie spécifique de tout matériau ayant une masse ou un poids. Les choses qui sont en apesanteur, comme la lumière, nécessitent souvent une rubrique de calcul et de mesure légèrement différente.
Façons de penser l’énergie au sens large
Pour un scientifique ou un ingénieur, le terme énergie est le potentiel d’un système à effectuer un travail ou à produire de la chaleur. De manière plus générale, l’énergie est un concept important et assez omniprésent, et sa mesure la rend plus facilement quantifiable à des fins de recherche et à d’autres fins de calcul. La concentration massique est la mesure d’une quantité par unité de masse, et dans cette mesure l’énergie spécifique peut être considérée comme la concentration d’énergie par unité de masse.
Principaux avantages des calculs spécifiques
Il y a généralement plusieurs raisons pour lesquelles la mesure de l’énergie présente par unité de masse est importante. Il est souvent utilisé comme point de comparaison, car des produits, éléments ou composés similaires peuvent souvent être distingués en fonction de la densité de l’énergie qu’ils sont capables de produire. Ceci est souvent particulièrement important lorsqu’il s’agit de gradations de carburant. Le concept est également généralement important pour l’aérodynamique et l’industrie automobile, ainsi que pour les scientifiques et les chercheurs en alimentation.
Mesure de la sortie
Un joule est la métrique, ou plus précisément, la mesure du Système international d’unités (SI) de l’énergie. Elle est dérivée de la formule de l’énergie cinétique : Ek = ½ mv2, où m est la masse de l’objet en mouvement et v est sa vitesse. Un joule est l’énergie nécessaire pour accélérer une masse d’un kilogramme à raison d’un mètre par seconde au carré sur une distance d’un mètre. L’énergie mesurée est souvent exprimée en unités SI en joules par gramme (J/g), kilojoules par kilogramme (kJ/kg) ou joules par kilogramme (J/kg), selon le système à l’étude.
Dans un contexte calorique
Une tentative antérieure des chimistes pour définir l’énergie était la calorie, l’énergie nécessaire pour élever la température d’un gramme d’eau de 1°C. Il ne s’agit cependant pas d’une mesure exacte, car l’énergie nécessaire dépend légèrement de la température de départ de l’eau. La définition SI de la calorie est maintenant 1 calorie équivaut à 4.184 joules. En termes spécifiques, l’énergie serait généralement mesurée en calories/gramme (cal/g), kilocalories/kg (kcal/kg) ou kilocalories par gramme (kcal/g).
L’unité thermique britannique (BTU) est l’analogue de la calorie et est une mesure inexacte. Un BTU est l’énergie nécessaire pour élever la température d’une livre d’eau de 1 °F. Un BTU représente un peu moins d’énergie qu’un kilojoule. L’énergie spécifiquement mesurée dans ce système est généralement exprimée en BTU par livre (BTU/lb).
Relation à la lumière
La lumière, une autre forme d’énergie, n’a pas de masse. Par conséquent, aucun terme n’existe pour l’énergie spécifique de la lumière. En discutant de l’énergie chimique, il est souvent plus utile de se préoccuper de mesures spécifiques sur une base moléculaire plutôt que sur une base massique. Un chimiste peut utiliser des joules par mole (J/mol) au lieu de joules par kilogramme, car c’est le nombre de molécules qui réagissent qui est utile dans cette application.