Unidade Térmica Britânica - British thermal unit

A unidade térmica britânica ( BTU ou Btu ) é uma unidade de calor ; é definido como a quantidade de calor necessária para elevar a temperatura de meio quilo de água em um grau Fahrenheit . Também faz parte das unidades habituais dos Estados Unidos . Sabe-se agora que o calor é equivalente à energia. A unidade SI moderna para calor e energia é o joule (J) ; um BTU equivale a cerca de 1.055  J (variando na faixa de 1.054–1.060 J dependendo da definição específica; veja abaixo).

Embora as unidades de calor sejam freqüentemente suplantadas por unidades de energia no trabalho científico, elas ainda são usadas em alguns campos. Por exemplo, nos Estados Unidos, o preço do gás natural é cotado em dólares pela quantidade de gás natural que daria 1 milhão de BTUs de energia térmica se queimado.


Definições

Um BTU foi originalmente definido como a quantidade de calor necessária para elevar a temperatura de 1 avoirdupois libra de água líquida em 1 grau Fahrenheit a uma pressão constante de uma unidade atmosférica . Existem várias definições diferentes de BTU que diferem ligeiramente. Isso reflete o fato de que a mudança de temperatura de uma massa de água devido à adição de uma quantidade específica de calor (calculada em unidades de energia, geralmente joules) depende ligeiramente da temperatura inicial da água. Conforme visto na tabela abaixo, as definições do BTU com base em diferentes temperaturas da água variam em até 0,5%.

Variante Energia (J) Notas
Termoquímica ≈1.054,35 Originalmente, o termoquímico BTU era definido como o calor necessário para elevar a temperatura de um quilo de água do ponto de congelamento ao ponto de ebulição, dividido pela diferença de temperatura (180 ° F). A base para sua definição moderna em termos de unidades SI é a caloria termoquímica similar, que foi originalmente definida como o calor necessário para elevar a temperatura de um grama de água do congelamento para a fervura dividido pela diferença de temperatura em Celsius (100 ° C ) A International Standards Organization agora define a caloria termoquímica exatamente como 4,184 J. O BTU termoquímico é então definido usando as conversões de gramas para libras e de Celsius para Fahrenheit.
59 ° F (15,0 ° C) ≈1.054,80 Usado para preços de gás natural americano.
60 ° F (15,6 ° C) ≈1.054,68 Principalmente canadense .
39 ° F (3,9 ° C) ≈1.059,67 Usa o valor calórico da água em sua densidade máxima (4 ° C, 39,2 ° F).
ISTO ≈1.055,06 Um esforço inicial para definir unidades de calor diretamente em termos de unidades de energia e, portanto, para remover a associação direta com as propriedades da água, foi feito pelas International Steam Table Conferences. Essas conferências adotaram originalmente a definição simplificada de que 860 calorias "IT" correspondiam a exatamente 1 watt-hora internacional (não o mesmo que um watt-hora moderno). Esta definição acabou por se tornar a declaração de que 1 caloria IT é exatamente 4,1868 J. O BTU é então calculado a partir da caloria como é feito para as definições termoquímicas do BTU e da caloria, como no padrão internacional ISO 31-4 Quantidades e unidades - Parte 4: Heat and British Standard BS 350: Part 1: 1974 Fatores de conversão e tabelas .

Prefixos

As unidades kBtu são usadas no rastreamento do uso de energia em edifícios e no dimensionamento de sistemas de aquecimento. O Índice de Uso de Energia (EUI) representa kBtu por pé quadrado de área de piso condicionada. "k" significa 1.000.

A unidade Mbtu é usada em gás natural e outras indústrias para indicar 1.000 BTUs. No entanto, há uma ambigüidade no fato de que o sistema métrico (SI) usa o prefixo "M" para indicar um milhão (1.000.000). Mesmo assim, "MMbtu" costuma ser usado para indicar um milhão de BTUs, principalmente na indústria de petróleo e gás.

Os analistas de energia acostumados com a métrica "k" para 1.000 são mais propensos a usar MBtu para representar um milhão, especialmente em documentos onde M representa um milhão em outras unidades de energia ou custo, como MW, MWh e $.

A unidade therm é usada para representar 100.000 BTUs. Um decatherm equivale a 10 termos ou um MMBtu (milhões de Btu). O quádruplo de unidades é comumente usado para representar um quatrilhão (10 15 ) de BTUs.

Conversões

Um Btu é aproximadamente:

Um Btu pode ser aproximado como o calor produzido pela queima de um único fósforo de cozinha de madeira ou como a quantidade de energia necessária para levantar um peso de uma libra (0,45 kg) 778 pés (237 m).

Para gás natural

  • Na precificação do gás natural , a definição canadense é que1 000 000  Btu1.054 615  GJ .
  • O conteúdo de energia (alto ou baixo valor calorífico) de um volume de gás natural varia com a composição do gás natural, o que significa que não existe um fator de conversão universal de energia em volume. 1 pé cúbico (28 litros) de rendimento médio de gás natural ≈ 1030 Btu (entre 1010 Btu e 1070 Btu, dependendo da qualidade, quando queimado)
  • Como uma aproximação grosseira, 1.000 pés cúbicos (28 m 3 ) de gás natural rende ≈1 000 000  Btu1 GJ .
  • Para conversão de preço de gás natural 1000 m 3 ≈ 36,9 milhões de Btu e1 000 000  Btu27,1 m 3

BTU / h

A unidade SI de energia para sistemas de aquecimento e resfriamento é o watt . Btu por hora (Btu / h) às vezes é usado na América do Norte, embora "Btu / h" às vezes seja abreviado para apenas "Btu". MBH - milhares de Btus por hora - também é comum.

  • 1 W é aproximadamente 3,412142 Btu / h
  • 1.000 Btu / h é aproximadamente 293,1 W
  • 1 hp é aproximadamente 2.544 Btu / h

Unidades associadas

  • 1 tonelada de resfriamento , uma unidade comum nas aplicações de refrigeração e ar condicionado da América do Norte, é 12.000 Btu / h (3,52 kW). É a taxa de transferência de calor necessária para congelar 1 tonelada curta (907 kg) de água em gelo em 24 horas.
  • Nos Estados Unidos e no Canadá, o valor R que descreve o desempenho do isolamento térmico é normalmente citado em graus Fahrenheit de pés quadrados por unidade térmica britânica (ft 2 ⋅ ° F⋅h / Btu). Para um pé quadrado de isolamento, um BTU por hora de calor flui pelo isolador para cada grau de diferença de temperatura nele.
  • 1 therm é definido nos Estados Unidos e na União Europeia como 100.000 Btu - mas os EUA usam Btu 59 ° F, enquanto a UE usa Btu IT . As regulamentações do Reino Unido foram alteradas para substituir as térmicas por joules com efeito a partir de 1 de janeiro de 2000. Em 2013, as térmicas ainda são usadas na precificação do gás natural no Reino Unido.
  • 1 quad (abreviação de quatrilhão de  Btu) é 10 15  Btu, que é cerca de 1 exajoule (1.055 × 10 18  J ). Os quádruplos são usados ​​nos Estados Unidos para representar o consumo anual de energia de grandes economias: por exemplo, a economia dos Estados Unidos usou 99,75 quádruplos em 2005. Um quádruplo / ano equivale a cerca de 33,43 gigawatts.

O Btu não deve ser confundido com o Board of Trade Unit (BTU), um sinônimo obsoleto no Reino Unido de quilowatt-hora (1 kW⋅h ou 3.412 Btu).

O Btu é freqüentemente usado para expressar a eficiência de conversão de calor em energia elétrica em usinas de energia. Os números são apresentados em termos da quantidade de calor em Btu necessária para gerar 1 kW⋅h de energia elétrica. Uma típica usina termelétrica a carvão funciona a 10.500 Btu / kWh (3,1 kWh / kWh), uma eficiência de 32-33%.

A unidade de calor centígrado (CHU) é a quantidade de calor necessária para elevar a temperatura de meio quilo de água em um grau Celsius . É igual a 1,8 BTU ou 1.899 joules. Em 1974, esta unidade "ainda era usada às vezes" no Reino Unido como uma alternativa ao BTU.

Outra unidade legada de energia no sistema métrico é a caloria , que é definida como a quantidade de calor necessária para elevar a temperatura de um grama de água em um grau Celsius .

Veja também

Notas

Referências

links externos