כמה “בנזין צריך לשתות” לארוחת צהריים כדי לשבוע?

נניח שאנחנו זקוקים לאלף קילו קלוריות (ק”ק או קלוריה גדולה), כדי לשבוע

1 קלוריה = 4.2 ג’אול

1,000 ק”ק הם 4,200 קילו ג’אול  שהם 4.2 מגה ג’אול

ב 1 ק”ג בנזין יש 47.5 מגה ג’אול (34.6 מגה ג’אול בליטר בנזין)

היחס בין האנרגיה שבארוחה, והאנרגיה שיש בליטר בנזין יתן את הנפח הדרוש לארוחה:

נחלק 4.2 ב34.6 ונקבל 0.121  ליטר בנזין בשביל 1,000 ק”ק ארוחה.

כלומר, 121 סמ”ק בנזין, מבחינה אנרגטית, יכולים להחליף ארוחת צהריים של 1,000 ק”ק

ואם אתם זקוקים ל2,000 ק”ק כדי לשבוע, פשוט תכפילו את כמות הבנזין ב 2.

אזהרה: לא לנסות בבית! הבנזין אפילו אינו טעים!!

והטעם הרע אפילו של אדי בנזין נשאר בפה המון זמן (ימים)

ואם כבר משתעשעים במספרים, הבה נבדוק מהי צפיפות האנרגיה החשמלית במצברים השונים:

השורה התחתונה המודגשת בצהוב היא היחס לצפיפות האנרגיה של בנזין

במצבר עופרת של רכב נוסעים יש כ 60 אמפר-שעות. שזה אומר שהמצבר יכול לספק 60 אמפר במשך שעה או אמפר אחד במשך 60 שעות רצוף או כל קומבינציה אחרת כמו שש שעות 10 אמפר, וזה מבלי לטעון (בין טעינה לטעינה).

תשאלו מה זו היחידה הזו אמפר-שעות?

והתשובה היא שזו צורה לביטוי של אנרגיה האצורה במצברים (וסוללות). וכן,  צריך גם לדעת  מהו המתח שהמקור יכול לספק. במקרה של מצברי רכב פרטי: 12 וולט (פעם היו גם של 6 וולט). ברגע שאנחנו יודעים את המתח, נכפול את האמפר-שעה במתח ונקבל ווט – שעה.

היחידה הזו מוכרת למשהו?

תסתכלו בחשבונות החשמל שלכם!

שם אתם משלמים בשקלים לפי הקילוווט – שעה הוא הקווט”ש הידוע.

וזו כבר יחידת אנרגיה מוכרת.

ואיך מגיעם מכאן לג’אולים? שזו היחידה הרשמית לעבודה (=אנרגיה)?

פשוט: בשעה יש 3,600 שניות. אז נכפול את הקווט”ש ב 3,600 שניות ונקבל אנרגיה בקילוג’אולים.

במצבר שלנו ברכב, שכתוב עליו 60 אמפר-שעה Ah והמתח שבין קטביו 12 וולט יש:

60×12=720wh

כן, במצבר שלנו ברכב יש 720 ווט – שעה או 0.72 קווט”ש

וכדי לעבור לג’אולים, כופלים ב 3,600 שניות (שיש בכל שעה)

WattxHrx3,600Sec/Hr=3,600WtxSec=3,600x[Jaul/Sec]xSec =3,600Jaul

ואצלנו במצבר:

720×3,600=2,592,000Jaul=2,592KJ

כלומר, 60 אמפר שע’ במצבר 12 וולט, יש בו אנרגיה של 0.72 קווט”ש שהם 2.6 מגה ג’אול.

זוכרים?

בארוחת הצהריים שלנו, בת 1,000 ק”ק, מצאנו 4.2 מגה ג’אול

חיפשתי משהו מתוק להשוואה מבחינה אנרגטית (שיהיה יותר קל לזכור)- ומצאתי!:

ב 10 כדורי שוקולד רפאלו, יש 627 ק”ק שהן 2,633 קילוג’אול (2.6 מגה ג’אול)

כלומר, במצבר רכב של 60 אמפר-שעה יש אנרגיה

של  10 כדורי שוקולד (100 גרם) של רפאלו (2.6 מגה ג’אול)

שהם כ 75סמ”ק בנזין (כ- 55 גרם בנזין)

נעשה סיכום קצר:

1Kcal=4.2KJ=4.2/3600KwHr=0.11×10^-2KwHr

1KJ=0.262×10^-3KwHr

1MJ=0.262KwHr

ואם מחיר קווט”ש חשמל (בבית) עולה 0.5 השקל (כולל מע”מ), אז

הכי משתלם ל”שתות” 0.69 קווט”ש חשמל שיעלו 0.35 ש”ח –

לא לנסות בבית!!

בבנזין (75 סמ”ק) יעלו 0.53 ₪ (7 ₪ לליטר)-

לא לנסות בבית!!

לעומת 100 גרם רפאלו 20 ₪ (הערכה)

אפשר לנסות בבית 

ואם רוצים להמשיך להשתעשע, אז הבה נתבונן במפרט המצבר  85-TYPE של טסלה.

נפח אנרגיה: 85 קווט”ש

משקל: 540 ק”ג

צפיפות אנרגטית: 0.16 קווטש לק”ג

צריכת חשמל ממוצעת לנסיעה משולבת: 21 קווטש ל100 ק”מ

טווח נסיעה: 400 ק”מ

הנתונים מוויקיפדיה

בליטר בנזין: 9 קווטש

כלומר, מצבר טסלה (האמור) מקביל אנרגטית למכל של 9.4 ליטר בנזין

מכאן שתצרוכת הדלק (בנזין) של טסלה תהיה 

400/9= 42.3ק”מ לליטר

מכובד!

רכב רגיל עושה כ 10 ק”מ לליטר

הפריוס ההיברידי שלי עושה 18-20ק”מ לליטר

לסיכום:

השתעשענו קצת ביחידות אנרגיה.

הכוונה להראות שיש בידינו את הכלים לשעשועים אלו, ומותר לקחת מפית נייר במסעדה ולשחק קצת. אפשר לגלות נתונים מעניינים ומפתיעים, וחשוב: כשחסר נתון, מותר (בזהירות) להוריד מגוגל, או אפילו לעשות הערכות. וזה בדיוק מה שאנחנו עושים בזמן תכנון של פרויקט חדש!

משחקים עם הנתונים, ולומדים את העבודה, ההספקים, המומנטים והכוחות הפועלים בכל המקרים והאפשרויות. ורק אח”כ ניגשים לתכנון.

עכשיו תורכם 

עד כאן השתעשענו ביחידות אנרגיה וההמרה ביניהן, ראיתם את האפשרויות לשחק גם ללא לוחות המרה, ואם שמתם לב, גם ראינו את חשיבות רישום יחידות המידה והצמצום שלהן (כמו מספרים) כדי למנוע טעויות. עתה הבמה כולה שלכם. מה תוכלו להוסיף מניסיונכם? על איזה דוגמא אנרגטית הייתם רוצים לספר לנו? אנא שתפו אותנו פה למטה, בתגובות, כדי שכולנו נלמד ונצמח ביחד.

הצעד הבא שלכם להצלחה

אהבתם? שתפו את המאמר עם חברים וקולגות. רוצים לקבל ממני עוד הרבה טיפים מועילים, עקרונות מנחים והדרכה מעשית בנושאים שונים ומגוונים בהנדסת מכנית? במיוחד בשבילכם כתבתי את מדריך הבזק “הנדסה בחקירה” ובו ניתוח עומק של 7 כשלי תכנון בסיסיים שהובילו לאסונות ענק. להורדת המדריך במתנה ממני ולגמרי בחינם – לוחצים כאן.

למעבר למאמר אחר בנושא אנרגיה:

מה בין פגז לרכב נוסעים?