وحدة حرارية بريطانية

📅 آخر تحديث: ٣٠ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٣٠ يوليو ٢٠٢٦
الموسوعة الحرة

الوحدة الحرارية البريطانية ( Btu ) هي مقياس للحرارة ، وهي شكل من أشكال الطاقة . عُرّفت في الأصل بأنها كمية الحرارة اللازمة لرفع درجة حرارة رطل واحد من الماء درجة فهرنهايت واحدة . وهي أيضًا جزء من وحدات القياس الأمريكية . [ 1 ] وحدة الطاقة في النظام الدولي للوحدات هي الجول (J) ؛ تساوي وحدة حرارية بريطانية واحدة حوالي 1055  جول (تتراوح بين 1054 و1060 جول حسب التعريف المحدد للوحدة الحرارية البريطانية؛ انظر أدناه).

على الرغم من أن وحدات الحرارة تُستبدل غالبًا بوحدات الطاقة في الأبحاث العلمية، إلا أنها لا تزال تُستخدم في بعض المجالات. فعلى سبيل المثال، في الولايات المتحدة، يُحدد سعر الغاز الطبيعي بالدولار الأمريكي لكل كمية من الغاز الطبيعي تُنتج مليون وحدة حرارية بريطانية (1 "MMBtu") من الطاقة الحرارية عند احتراقها. [ 2 ] [ 3 ]

التعريفات

عُرّفت وحدة الحرارة البريطانية (Btu) في الأصل بأنها كمية الحرارة اللازمة لرفع درجة حرارة رطل واحد من الماء السائل درجة فهرنهايت واحدة عند ضغط ثابت مقداره وحدة ضغط جوي واحدة . [ 4 ] توجد عدة تعريفات مختلفة لوحدة الحرارة البريطانية، وتختلف هذه التعريفات اختلافًا طفيفًا. ويعكس هذا الاختلاف حقيقة أن تغير درجة حرارة كتلة من الماء نتيجة إضافة كمية محددة من الحرارة (محسوبة بوحدات الطاقة، وعادةً ما تكون الجول) يعتمد بشكل طفيف على درجة حرارة الماء الأولية. وكما هو موضح في الجدول أدناه، تختلف تعريفات وحدة الحرارة البريطانية بناءً على درجات حرارة الماء المختلفة بنسبة تصل إلى 0.5%.

متغيرالطاقة (جول)ملحوظات
الكيمياء الحرارية≈1,054.35 [ أ ]في الأصل، عُرّفت وحدة الحرارة الكيميائية الحرارية (Btu) بأنها كمية الحرارة اللازمة لرفع درجة حرارة رطل واحد من الماء من نقطة تجمده إلى نقطة غليانه، مقسومة على 180 (أي أن التغير في درجة الحرارة يساوي 180  درجة فهرنهايت). ويستند تعريفها الحديث بوحدات النظام الدولي للوحدات (SI) إلى مفهوم مشابه هو السعرة الحرارية الكيميائية ، والتي عُرّفت في الأصل بأنها كمية الحرارة اللازمة لرفع درجة حرارة غرام واحد من الماء من نقطة التجمد إلى نقطة الغليان، مقسومة على 100 (أي أن التغير في درجة الحرارة يساوي 100  درجة مئوية). وتبلغ قيمة السعرة الحرارية الكيميائية 4.184  جول بالضبط، وفقًا لتعريف المنظمة الدولية للمقاييس (ISO). [ 4 ] ويتم حساب وحدة الحرارة الكيميائية الحرارية (Btu) عن طريق التحويل من الغرامات إلى الأرطال، ومن درجة مئوية إلى فهرنهايت. [ 5 ]
59 درجة فهرنهايت (15.0 درجة مئوية)  ≈1,054.80 [ 6 ]يُستخدم لتسعير الغاز الطبيعي الأمريكي. [ 3 ]
60 درجة فهرنهايت (15.6 درجة مئوية)  ≈1,054.68 [ 7 ]أغلبهم من الكنديين .
39 درجة فهرنهايت (3.9 درجة مئوية)  ≈1,059.67 [ 7 ]يستخدم القيمة الحرارية للماء عند أقصى كثافة له ( 4 درجة مئوية، 39.2 درجة فهرنهايت ).  
هو - هي≈1,055.06 [ ب ]بذلت مؤتمرات جداول البخار الدولية جهودًا مبكرة لتعريف وحدات الحرارة مباشرةً بوحدات الطاقة، وبالتالي إزالة الارتباط المباشر بخصائص الماء. اعتمدت هذه المؤتمرات في البداية التعريف المبسط الذي ينص على أن 860 سعرة حرارية دولية تعادل بالضبط 1 واط ساعة دولي (وليس الواط ساعة الحديث). أصبح هذا التعريف في نهاية المطاف ينص على أن 1 سعرة حرارية دولية تساوي بالضبط 4.1868  جول. [ 4 ] [ 8 ] ثم تُحسب وحدة الحرارة البريطانية (Btu) من السعرة الحرارية، كما هو الحال في التعريفات الكيميائية الحرارية لوحدة الحرارة البريطانية والسعرة الحرارية، كما هو موضح في المعيار الدولي ISO 31-4 الكميات والوحدات - الجزء 4: الحرارة ، والمعيار البريطاني BS 350: الجزء 1: 1974 عوامل التحويل والجداول . [ 5 ] [ 9 ] [ 10 ]

البادئات

تُستخدم وحدات كيلو جول/ساعة (kBtu) في تتبع استهلاك الطاقة في المباني وتحديد حجم أنظمة التدفئة. يُمثل مؤشر استهلاك الطاقة (EUI) كيلو جول/ساعة لكل قدم مربع من مساحة الأرضية المكيفة. يشير الحرف "k" إلى 1000. [ 11 ]

تُستخدم وحدة MBtu في الغاز الطبيعي وغيرها من الصناعات للدلالة على 1000 وحدة حرارية بريطانية (Btu). [ 12 ] [ 13 ] ومع ذلك، يوجد لبسٌ في استخدام النظام المتري (SI) للبادئة "M" للدلالة على " ميغا "، أي مليون (1,000,000). ومع ذلك، يُستخدم مصطلح "MMBtu" غالبًا للدلالة على مليون وحدة حرارية بريطانية، لا سيما في صناعة النفط والغاز. [ 14 ]

من المرجح أن يستخدم محللو الطاقة الذين اعتادوا على استخدام المقياس "k" ( كيلو ) للدلالة على 1000 وحدة حرارية بريطانية لتمثيل مليون، خاصة في الوثائق التي يمثل فيها M مليون بوحدات طاقة أو تكلفة أخرى، مثل ميغاواط، ميغاواط ساعة، ودولار. [ 15 ]

تُستخدم وحدة " الحرارة " لتمثيل 100,000 وحدة حرارية بريطانية. [ 12 ] العشاري الحراري يساوي 10 حرارات أو مليون وحدة حرارية بريطانية. تُستخدم وحدة "الكواد" عادةً لتمثيل كوادريليون واحد (10 ^15 ) وحدة حرارية بريطانية. [ 14 ]

التحويلات

وحدة حرارية بريطانية واحدة تساوي تقريبًا:

  • 1.0551 كيلوجول​​​ 
  • 0.2931 واط ساعة ( واط ساعة ) 
  • 252.2 سعر حراري​​ 
  • 0.2522 كيلو كالوري (سعرات حرارية) 
  • من 25,031 إلى 25,160  قدم - رطل
  • 778.2 قدم-رطل ( قدم-رطل-قوة ) 
  • 5.40395 (رطل/بوصة مربعة )⋅قدم مكعب

يمكن تقريب وحدة حرارية بريطانية (Btu) على أنها الحرارة الناتجة عن احتراق عود ثقاب خشبي واحد أو على أنها كمية الطاقة اللازمة لرفع وزن رطل واحد (0.45 كجم) لمسافة 778 قدمًا (237 مترًا) . [ 16 ]  

عوامل تحويل وحدة حرارية بريطانية

لأغراض الطاقة في الموقع ، يتم تطبيق عوامل التحويل التالية: [ 17 ]

  • الكهرباء: 3412 وحدة حرارية بريطانية/كيلوواط ساعة
  • الغاز الطبيعي: 1031 وحدة حرارية بريطانية/قدم مكعب
  • زيت الوقود رقم 1: 135,000 وحدة حرارية بريطانية/غالون
  • الكيروسين : 135,000 وحدة حرارية بريطانية/غالون
  • زيت الوقود رقم 2: 138,690 وحدة حرارية بريطانية/غالون
  • غاز البترول المسال ( البروبان ): 91,330 وحدة حرارية بريطانية/غالون
  • الخشب: 20 مليون وحدة حرارية بريطانية/حزمة

للغاز الطبيعي

  • فيما يتعلق بتسعير الغاز الطبيعي ، فإن التعريف الكندي هو كالتالي:1,000,000  وحدة حرارية بريطانية ≡1.054615 جيجا  جول . [ 18 ]
  • تختلف القيمة الحرارية (القيمة الحرارية العالية أو المنخفضة) لحجم معين من الغاز الطبيعي باختلاف تركيبه، مما يعني عدم وجود معامل تحويل موحد للطاقة إلى حجم. ينتج عن احتراق قدم مكعب واحد (28 لترًا) من الغاز الطبيعي العادي ما يقارب 1030  وحدة حرارية بريطانية (بين 1010  و1070  وحدة حرارية بريطانية، حسب الجودة).
  • كتقريب تقريبي، ينتج 1000 قدم مكعب (28 متر مكعب ) من الغاز الطبيعي ما يقارب 1,000,000  وحدة حرارية بريطانية ≈1  جيجا جول .
  • لتحويل أسعار الغاز الطبيعي1000  متر مكعب ≈ 36.9  مليون  وحدة حرارية بريطانية و1,000,000  وحدة حرارية بريطانية ≈27.1  متر مكعب

وحدة حرارية بريطانية/ساعة

وحدة قياس الطاقة في أنظمة التدفئة والتبريد في النظام الدولي للوحدات هي الواط . ويُستخدم أحيانًا في أمريكا الشمالية والمملكة المتحدة وحدة Btu/h، وخاصةً في تكييف الهواء، مع العلم أنه يُختصر أحيانًا إلى Btu فقط. [ 19 ] كما يشيع استخدام وحدة MBH، التي تعني آلاف وحدات Btu في الساعة. [ 20 ]

  • 1 واط يساوي تقريبًا 3.412142 وحدة حرارية بريطانية/ساعة [ 21 ] 
  • 1000 وحدة حرارية بريطانية/ساعة تساوي تقريبًا 0.2931 كيلوواط 
  • 1  حصان يعادل تقريبًا 2544 وحدة حرارية بريطانية/ساعة 

الوحدات المرتبطة

  • طن التبريد ، وهو وحدة شائعة في تطبيقات التبريد وتكييف الهواء في أمريكا الشمالية، يعادل 12000 وحدة حرارية بريطانية/ساعة (3.52 كيلوواط) . وهو معدل انتقال الحرارة اللازم لتجميد طن قصير واحد (907 كجم) من الماء إلى جليد خلال 24 ساعة.   
  • في الولايات المتحدة وكندا، تُقاس قيمة R التي تصف أداء العزل الحراري عادةً بوحدة قدم مربع درجة فهرنهايت ساعة لكل وحدة حرارية بريطانية (قدم مربع ⋅ درجة فهرنهايت ساعة/وحدة حرارية بريطانية). وبالنسبة لقدم مربع واحد من العزل، تتدفق وحدة حرارية بريطانية واحدة في الساعة عبر العازل لكل درجة مئوية من فرق درجة الحرارة عبره.
  • تُعرَّف وحدة الثيرم في الولايات المتحدة بأنها 100,000  وحدة حرارية بريطانية (BTU) وفقًا لتعريف BTU 59  °F . في الاتحاد الأوروبي، أُدرجت وحدة الثيرم عام 1979 بتعريف BTU IT ، وكان من المقرر إلغاؤها كوحدة تجارية قانونية بحلول عام 1994. [ 22 ] عُدِّلت لوائح المملكة المتحدة لاستبدال وحدات الثيرم بوحدات الجول اعتبارًا من 1 يناير 2000. [ 23 ] اعتبارًا من عام 2013كان لا يزال يتم استخدام الثيرم في تسعير الغاز الطبيعي في المملكة المتحدة. [ 24 ]
  • الكوادريليون وحدة حرارية بريطانية (اختصارًا لكوادريليون  وحدة حرارية بريطانية) يساوي 10^ 15  وحدة حرارية بريطانية، وهو ما يعادل تقريبًا 1 إكساجول (1.055 × 10 18  جول ). تُستخدم وحدات الكواد في الولايات المتحدة لتمثيل الاستهلاك السنوي للطاقة في الاقتصادات الكبيرة: على سبيل المثال، استخدم الاقتصاد الأمريكي 99.75 كواد في عام 2005. [ 25 ] الكواد الواحد في السنة يعادل حوالي 33.43 جيجاوات.

لا ينبغي الخلط بين وحدة Btu ووحدة مجلس التجارة (BTU)، وهي مرادف بريطاني قديم لساعة الكيلوواط ( 1 كيلوواط ساعة أو 3412 وحدة Btu ).  

تُستخدم وحدة الحرارة البريطانية (Btu) عادةً للتعبير عن كفاءة تحويل الحرارة إلى طاقة كهربائية في محطات توليد الطاقة. تُذكر الأرقام بدلالة كمية الحرارة اللازمة لتوليد 1  كيلوواط ساعة من الطاقة الكهربائية، مُقاسةً بوحدة الحرارة البريطانية. تعمل محطة توليد الطاقة النموذجية التي تعمل بالفحم بكفاءة 10500 وحدة حرارية بريطانية/كيلوواط ساعة (3.1 كيلوواط ساعة/كيلوواط ساعة) ، أي ما يعادل 32-33%. [ 26 ]  

وحدة الحرارة المئوية (CHU) هي كمية الحرارة اللازمة لرفع درجة حرارة رطل واحد (0.45 كجم) من الماء درجة مئوية واحدة . وهي تساوي 1.8 وحدة حرارية بريطانية (Btu) أو 1899 جول. [ 27 ] في عام 1974، كانت هذه الوحدة "لا تزال تُستخدم أحيانًا" في المملكة المتحدة كبديل لوحدة Btu. [ 28 ]  

وحدة أخرى قديمة للطاقة في النظام المتري هي السعرة الحرارية ، والتي تُعرف بأنها كمية الحرارة اللازمة لرفع درجة حرارة غرام واحد من الماء بمقدار درجة مئوية واحدة . [ 29 ]

انظر أيضاً

ملحوظات

  1. ↑ 4.184 × 453.59237 × 5 / 9
  2. ↑ 4.1868 × 453.59237 × 5 ⁄ 9

مراجع

  1. ↑ في ملاحظة موجزة، يشير ووليدج إلى أن المصطلح التقني الفعلي "الوحدة الحرارية البريطانية" نشأ على ما يبدو في الولايات المتحدة، ثم اعتُمد لاحقًا في بريطانيا العظمى. انظر: ووليدج، ج. (30 مايو 1942). "تاريخ الوحدة الحرارية البريطانية" . مجلة نيتشر . 149 (149): 613. Bibcode : 1942Natur.149..613W . doi : 10.1038/149613c0 . S2CID 4104904 . 
  2. ↑ "سعر الغاز الطبيعي الفوري في هنري هاب" . إدارة معلومات الطاقة الأمريكية. مؤرشف من الأصل في 1 أغسطس 2017.
  3. ١ ٢ وحدة الحرارة البريطانية (Btu) المستخدمة في تسعير الغاز الطبيعي الأمريكي هي "كمية الحرارة اللازمة لرفع درجة حرارة رطل واحد (أفواردوبوا) من الماء النقي من ٥٨.٥ إلى ٥٩.٥ درجة فهرنهايت (١٤.٧ إلى ١٥.٣ درجة مئوية) عند ضغط ثابت قدره ١٤.٧٣ رطل لكل بوصة مربعة". انظر "الفصل ٢٢٠: عقود هنري هاب الآجلة للغاز الطبيعي" (ملف PDF) . دليل قواعد بورصة نيويورك التجارية (NYMex ) . بورصة نيويورك التجارية (NYMex). مؤرشف (ملف PDF) من الأصل في ١٠ نوفمبر ٢٠١٦. تم الاطلاع عليه في ٦ يناير ٢٠١٧ .  
  4. 1 2 3 سميث، جيه إم؛ فان نيس، إتش سي؛ أبوت، إم إم (2003). مقدمة في الديناميكا الحرارية للهندسة الكيميائية . بي آي بهات (مقتبس) ( الطبعة السادسة). دار تاتا ماكجرو هيل للتعليم. ص 15. ISBN   0-07-049486-X.
  5. الرطل يساوي 453.59237 غرامًا بحسب التعريف؛ انظر "الملحق ج من دليل المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا رقم 44، المواصفات والتفاوتات والمتطلبات الفنية الأخرى لأجهزة الوزن والقياس، الجداول العامة لوحدات القياس" (ملف PDF) . المكتب الوطني الأمريكي للمعايير. صفحة ج -12 . مؤرشف من الأصل (ملف PDF) بتاريخ 26 نوفمبر 2006. درجة فهرنهايت واحدة تساوي بالضبط 5 / 9 من درجة مئوية بحسب التعريف.
  6. ↑ تومسون، أمبلر؛ تايلور، باري ن. "دليل استخدام النظام الدولي للوحدات (SI) إصدار 2008" (ملف PDF) . المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا (NIST). ص 58. مؤرشف (ملف PDF) من الأصل في 3 يونيو 2016. المنشور الخاص رقم 811 الصادر عن المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا.
  7. 1 2 سورنسن، بنت (2008). دليل الطاقة المتجددة e-Mega . دار النشر الأكاديمية. ص 5. ISBN  9780123747068.
  8. ↑ كوخ، فيرنر (2013). جداول بخار VDI ( الطبعة الرابعة). سبرينغر. ص 8. ISBN   9783642529412.تم نشره تحت رعاية Verein Deutscher Ingenieure (VDI).
  9. ↑ كارداريلي، فرانسوا (2012). تحويل الوحدات العلمية: دليل عملي للتحويل إلى النظام المتري . ترجمة إم جيه شيلدز ( الطبعة الثانية). سبرينغر. ص 19. ISBN   9781447108054.
  10. ↑ BS 350: الجزء 1: 1974 عوامل التحويل والجداول، الجزء 1. أساس الجداول. عوامل التحويل . مؤسسة المعايير البريطانية. 1974. ص 59. 
  11. ↑ "أنظمة تسجيل أداء الطاقة في المباني الطوعية" . القواعد الإدارية لوزير خارجية ولاية أوريغون .
  12. ١ ٢ "ما هي وحدات Mcf وBtu وtherms؟ كيف يمكنني تحويل الأسعار من Mcf إلى Btu وtherms؟" إدارة معلومات الطاقة الأمريكية . ٦ أبريل ٢٠١٦. مؤرشف من الأصل في ٢٥ ديسمبر ٢٠١٦. تم الاطلاع عليه في ٣٠ ديسمبر ٢٠١٦ .
  13. ↑ برايس، غاري د. (2014). أنظمة الطاقة والطاقة المتجددة: التصميم والتشغيل وتحليل الأنظمة . دار مومنتوم للنشر. ص 98. ISBN  9781606505717.
  14. 1 2 "وحدات الطاقة" . الجمعية الفيزيائية الأمريكية . مؤرشف من الأصل في 31 ديسمبر 2016. تم الاطلاع عليه في 26 ديسمبر 2016 .
  15. ↑ كوك، وارن سي (2018): https://betterbuildingssolutioncenter.energy.gov/sites/default/files/attachments/Home%20Energy%20Score%20Report%20Example.pdf https://www.oregon.gov/energy/Data-and-Reports/Documents/BER-Chapter-1-Energy-Numbers.pdf
  16. ↑ ريستينين، روبرت أ.؛ كراوشار، جاك ج. (2006). الطاقة والبيئة . جون وايلي وأولاده. ص 13-14 . ISBN  978-0-471-73989-0.
  17. ↑ "معاملات تحويل وحدة الحرارة البريطانية" . قاموس الطاقة. مؤرشف من الأصل في 30 أغسطس 2025. تم الاطلاع عليه في 15 سبتمبر 2025 .
  18. ↑ "قياسات الطاقة" . حكومة مقاطعة ألبرتا. مؤرشف من الأصل في 20 يناير 2017. تم الاطلاع عليه في 7 يناير 2017 .
  19. ↑ كين ماتيسز (2010). سخانات البناء: تصميم وبناء والعيش مع جزء من الشمس . دار نشر تشيلسي جرين. ص 148. 
  20. ↑ أريمس، توم (1994). دليل التدفئة والتهوية وتكييف الهواء ومقاومة المواد الكيميائية للمهندس والمعماري : مجموعة . ليكسينغتون، كنتاكي: بي سي تي. ص 11-12. ISBN   0-9640967-0-6. OCLC 32314774 . 
  21. ↑ "دليل ASHRAE لعام 2009 - الأساسيات (إصدار IP)" . الجمعية الأمريكية لمهندسي التدفئة والتبريد وتكييف الهواء . مؤرشف من الأصل في 17 أكتوبر 2015. تم الاطلاع عليه في 21 سبتمبر 2015 .
  22. ↑ "توجيه المجلس الصادر في 20 ديسمبر 1979 بشأن تقريب قوانين الدول الأعضاء المتعلقة بوحدات القياس وإلغاء التوجيه 71/354/EEC (80/181/EEC)" . تم الاطلاع عليه بتاريخ 25 أكتوبر 2024 .
  23. ↑ "لوائح وحدات القياس لعام 1995" . تم الاطلاع عليه بتاريخ 7 نوفمبر 2019 .
  24. ↑ "سوق الغاز بالجملة في بريطانيا العظمى" . مكتب أسواق الغاز والكهرباء . مؤرشف من الأصل في 30 سبتمبر 2013. تم الاطلاع عليه في 13 يناير 2013. يُطبق في سوق الغاز بالجملة في بريطانيا سعر موحد للغاز بغض النظر عن مصدره. يُعرف هذا السعر بسعر نقطة التوازن الوطنية (NBP) للغاز، ويُقاس عادةً بوحدة حرارية (وحدة حرارية) من الغاز .
  25. ↑ هاشر، جون دوربين (2009). أزمات القرن الحادي والعشرين: ابدأ الحفر - عام 2020 قادم بسرعة . آي يونيفرس. ص 376. ISBN  9781440140549. OCLC 610004375 . .
  26. ↑ بيلمان، ديفيد ك.، محرر. (18 يوليو 2007). "كفاءة توليد الكهرباء" (ملف PDF) . المجلس الوطني للبترول (NPC). مؤرشف من الأصل (ملف PDF) في 20 نوفمبر 2008. تم الاطلاع عليه في 30 مارس 2012 .وثيقة عمل دراسة النفط والغاز العالمية التابعة لشركة النفط الوطنية.
  27. ↑ "وحدة الحرارة المئوية" . مؤرشف من الأصل في 25 ديسمبر 2016. تم الاطلاع عليه في 10 فبراير 2017 .
  28. ↑ BS 350: الجزء 1: 1974 - عوامل التحويل والجداول؛ الجزء 1. أساس الجداول، عوامل التحويل . مؤسسة المعايير البريطانية. 1974. ص 59. 
  29. ↑ هارجروف، جيمس ل. (2007). "هل يُشير تاريخ وحدات الطاقة الغذائية إلى حلٍّ لمشكلة 'التباس السعرات الحرارية'؟" . مجلة التغذية . 6 : 44. doi : 10.1186/1475-2891-6-44 . PMC 2238749. PMID 18086303 .