British thermal unit

Physikalische Einheit
Einheitenname British thermal unit
Einheitenzeichen B T U {\displaystyle \mathrm {BTU} }
Physikalische Größe (Wärme-)Energie
Formelzeichen E , W {\displaystyle E,\,W}
Dimension M L 2 T − 2 {\displaystyle {\mathsf {M\;L^{2}T^{-2}}}}
System Angloamerikanisches Maßsystem
In SI-Einheiten 1 B T U = 1055,055 852 62 J {\displaystyle \mathrm {1\;BTU=1055{,}055\,852\,62\;J} }
Abgeleitet von Grad Fahrenheit, britisches Pfund, Spezifische Wärmekapazität von Wasser

Die British thermal unit ist eine Einheit der Energie. Ihr Einheitenzeichen ist Btu oder BTU, ihr Formelzeichen W. Die Btu gehört nicht zum internationalen Einheitensystem (SI), sondern zum Angloamerikanischen Maßsystem.[1][2]

Definition

Ein BTU ist definiert als die Wärmeenergie Q {\displaystyle Q} , die benötigt wird, um ein britisches Pfund Wasser um 1 Grad Fahrenheit zu erwärmen.

Aufgrund der temperaturabhängigen spezifischen Wärmekapazität ist diese Energie je nach Temperatur des Wassers unterschiedlich. Daher wurde eine spezifische Wärmekapazität c {\displaystyle c} von exakt 4186 , 8 J k g − 1 K − 1 {\displaystyle 4186{,}8\;\mathrm {J\,kg^{-1}K^{-1}} } festgelegt, was einer Temperatur von ca. 55 °F entspricht.

Zusammen mit m {\displaystyle m} = 1 pound = 0,45359237 kg und Δ T {\displaystyle \Delta T} = 1 °F = 5⁄9 K ergibt sich:

Q = c ⋅ m ⋅ Δ T ⇒ 1 B T U = 4186 , 8 J k g ⋅ K ⋅ 0,453 59237 kg ⋅ 5 9 K = 1055,055 85262 J {\displaystyle {\begin{aligned}Q&=c\cdot m\cdot \Delta T\\\Rightarrow 1\;\mathrm {BTU} &=4186{,}8\;\mathrm {\frac {J}{kg\cdot K}} \cdot 0{,}45359237\;{\text{kg}}\cdot {\frac {5}{9}}\,{\text{K}}=1055{,}05585262\;\mathrm {J} \end{aligned}}}

Die International (Steam) Table-Btu wurde daher mit 1055,05585262 Joule definiert.[3]

Die Definition einer Btu folgt dem gleichen Prinzip wie die Definition der Kalorie: nur die Masse des zu erwärmenden Wassers und die Temperaturdifferenz unterscheiden sich.

Von Btu abgeleitet sind die Einheiten Quad (quadrillion British thermal units) und Therm.

Anwendungen und weitere Umrechnungen

Erdgas

Der Erdgas-Verbrauch wird manchmal in MMBtu angegeben (million British thermal units; MM kommt von tausend tausend). 1 MMBtu entspricht 26,4 Kubikmeter Gas, basierend auf einem Energieinhalt von 40 MJ/m³ (11 kWh/m³).

Ungefähre Wärmemengen für Strom und Wärmegehalt von Strom

1 kWh ≈ 3.412 BTU[4][5]

Ungefähre Wärmemengen für fossile Brennstoffe

Kraftfahrzeug Benzin 1 Gallone = 120.214 BTU[5]
Kraftfahrzeug Diesel 1 Gallone = 137.381 BTU
Erdgas (Haushalte) 1 therm = 100.000 BTU

Wärmepumpen

Bei der Spezifizierung von Wärmepumpen (speziell Klimaanlagen) wird bei Importgeräten oft die Kühlleistung in BTU pro Stunde (BTU/h) angegeben. Als Umrechnung ergibt sich:

1000 B T U / h = 1055055,852 62 J 3600 s = 293,071 07017 W {\displaystyle 1000\;\mathrm {BTU/h} ={\frac {1055055{,}85262\;\mathrm {J} }{3600\;\mathrm {s} }}=293{,}07107017\;\mathrm {W} }

also ≈ 293 W.

Weblinks

Einzelnachweise

  1. ↑ R. W. Powell: History of the British Thermal Unit. In: Nature. Band 149, Nr. 3784, Mai 1942, ISSN 0028-0836, S. 525–526, doi:10.1038/149525a0 (englisch, nature.com [abgerufen am 12. Oktober 2023]). 
  2. ↑ G. Woledge: History of the British Thermal Unit. In: Nature. Band 149, Nr. 3787, Mai 1942, ISSN 0028-0836, S. 613–613, doi:10.1038/149613c0 (englisch, nature.com [abgerufen am 12. Oktober 2023]). 
  3. ↑ What is the unit called a British thermal unit? Sizes Inc., 1. August 2011, abgerufen am 12. Oktober 2023 (englisch). 
  4. ↑ Energy conversion calculators - U.S. Energy Information Administration (EIA). EIA, 16. Juni 2023, abgerufen am 12. Oktober 2023 (englisch). 
  5. ↑ a b British thermal units (Btu) - U.S. Energy Information Administration (EIA). U.S. Energy Information Administration, 29. Juni 2023, abgerufen am 12. Oktober 2023 (englisch).