Chuyển đổi đơn vị năng lượng
Chuyển đổi giữa các đơn vị năng lượng — joule, kilojoule, watt-giờ, kilowatt-giờ, calo, kilocalo, BTU, therm, electronvolt và nhiều hơn — bằng các hệ số đối chiếu trực tiếp với NIST SP 811 và BIPM SI Brochure. Nhập một giá trị, kết quả tự cập nhật.
Kiểm duyệt bởi WuTools Engineering Team · Cập nhật lần cuối
Cặp chuyển đổi phổ biến
Năng lượng là gì và vì sao có nhiều đơn vị?
Năng lượng là khả năng sinh công — đồng tiền chung của vật lý chảy giữa các dạng động năng, thế năng, nhiệt, hoá, điện và bức xạ. Trong hệ SI, một joule (J) là công thực hiện khi một newton lực tác dụng trên quãng đường một mét, tương đương với một watt công suất tiêu tán trong một giây. Tuy nhiên, giá trị năng lượng thực tế trải dài hơn bốn mươi bậc — từ một photon đơn lẻ ở 10⁻¹⁹ J cho đến sản lượng lưới điện quốc gia một năm gần 10¹⁸ J — nên mỗi ngành đã chọn đơn vị riêng để con số dễ đọc.
Kỹ sư nhiệt quen với calo và BTU. Đồng hồ điện đếm theo kilowatt-giờ — chính là đơn vị EVN ghi trên hoá đơn điện mỗi tháng. Nhãn dinh dưỡng in kilocalo (đôi khi viết là "calorie"). Vật lý hạt đếm bằng electronvolt. Kỹ sư cơ khí Mỹ ghi foot-pound. Nhà thiên văn vẫn dùng erg. Mỗi đơn vị thực ra chỉ là một tên gọi khác cho một số joule — và trang này hiển thị hệ số quy đổi chính xác để bạn chuyển đổi theo thời gian thực.
Giải thích từng đơn vị năng lượng
Joule (J), kilojoule (kJ), megajoule (MJ) — gốc của hệ SI
Joule là đơn vị dẫn xuất nhất quán của hệ SI: 1 J = 1 N·m = 1 W·s. Giá trị này nhỏ với phần lớn công việc kỹ thuật — một nhịp tim đập tiêu tốn khoảng 1 J — nên các bội số phổ biến: 1 kJ = 10³ J, 1 MJ = 10⁶ J. Nhãn thực phẩm tại EU bắt buộc ghi đồng thời kJ và kcal; một khẩu phần ngũ cốc ăn sáng điển hình là 700–900 kJ. Một megajoule xấp xỉ năng lượng trong 23 gam xăng.
Watt-giờ (Wh), kilowatt-giờ (kWh), megawatt-giờ (MWh) — đơn vị điện
1 Wh = 3.600 J vì công suất × thời gian = năng lượng: 1 watt trong 3.600 giây bằng 3.600 joule. Kilowatt-giờ (kWh = 3,6 MJ = 3.600.000 J) chính là đơn vị Tổng công ty Điện lực EVN dùng để tính tiền điện. Tủ lạnh hiện đại tiêu thụ 300–500 kWh/năm; một hộ gia đình ở TP.HCM trung bình dùng 200–400 kWh/tháng (tuỳ máy lạnh dùng nhiều hay ít); pin xe Tesla Model 3 chứa 60–80 kWh. Megawatt-giờ (MWh) dùng cho hoá đơn công nghiệp và phát điện quy mô lưới.
Calo (cal) và kilocalo (kcal) — nhiệt và thực phẩm
Calo nhiệt-hoá học (cal) cố định ở đúng 4,184 J — ban đầu là năng lượng cần để nâng 1 g nước lên 1 °C. Kilocalo (kcal = 1.000 cal = 4.184 J) là "Calorie" viết hoa trên nhãn dinh dưỡng: chế độ ăn 2.000 "calorie" mỗi ngày thực ra là 2.000 kcal = 8,368 MJ. Gây nhầm là chữ "calorie" thường trên bao bì Mỹ thực chất là kilocalo. Định nghĩa calo nhiệt-hoá, IT (4,1868 J) và 15 °C khác nhau chút ít; trang này dùng quy ước nhiệt-hoá, là chuẩn hiện đại.
British thermal unit (BTU) và therm — HVAC Bắc Mỹ
1 BTU = 1.055,05585262 J — năng lượng để nâng 1 lb nước lên 1 °F. Máy lạnh và lò sưởi ở Mỹ được phân loại theo BTU/giờ: máy lạnh cửa sổ 5.000–24.000 BTU/h, lò sưởi gia dụng 60.000–120.000 BTU/h. Tại Việt Nam, nhãn máy lạnh thường ghi cả "9.000 BTU/h" (≈ máy 1 HP, 2,6 kW lạnh) và "12.000 BTU/h" (≈ máy 1,5 HP). Therm (1 therm = 100.000 BTU = 105,506 MJ) là đơn vị Mỹ tính tiền gas tự nhiên — một hộ điển hình dùng 50–100 therm mỗi tháng mùa đông.
Electronvolt (eV) — vật lý nguyên tử và hạt
1 eV = 1,602176634 × 10⁻¹⁹ J — năng lượng một electron thu được khi đi qua hiệu điện thế 1 volt. Bước nhảy nguyên tử phát ra photon vài eV (ánh sáng nhìn thấy ~1,5–3 eV); liên kết hoá học đứt ở vài eV; tia X có keV; LHC gia tốc proton lên 6,5 TeV (= 10¹² eV). eV chỉ là tiện lợi: giữ năng lượng hạ nguyên tử ở số nguyên nhỏ thay vì giá trị joule như 10⁻¹⁹.
Foot-pound force (ft·lbf) và erg — ngách hẹp nhưng dai dẳng
1 ft·lbf = 1,3558179483314004 J — công nâng vật nặng 1 lb lên 1 ft. Vẫn xuất hiện trong cơ khí Mỹ và thông số động năng đầu nòng súng (đạn 9 mm cho khoảng 460 ft·lbf). Erg (1 erg = 10⁻⁷ J) thuộc hệ CGS cũ, sống sót trong vật lý thiên văn, vật lý plasma và một số sách nhiệt động nơi cơ sở cm-g-s thuận tiện.
Giá trị năng lượng thực tế qua các đơn vị
- Thực phẩm và trao đổi chất: Một trái táo ≈ 95 kcal = 397 kJ. Một miếng pizza ≈ 285 kcal = 1.193 kJ. Một tô phở bò ~ 400 kcal = 1.674 kJ. Khẩu phần 2.000 kcal/ngày = 8,368 MJ = 2,32 kWh. Trao đổi chất khi nghỉ tiêu khoảng ~80 W ≈ 6,9 MJ/ngày.
- Điện sinh hoạt: Bóng LED chạy 1 giờ = 0,01 kWh. Lò vi sóng 5 phút = 0,083 kWh. Máy giặt một mẻ = 0,5–1 kWh. Tại Việt Nam, đơn giá điện EVN bậc thang từ ~1.728 đ/kWh (bậc 1) đến ~3.015 đ/kWh (bậc 6). Hộ điển hình dùng 200–400 kWh/tháng.
- Sưởi và làm mát: Đun sôi 1 L nước từ nhiệt độ phòng = 335 kJ = 0,093 kWh. Máy lạnh 12.000 BTU/h chạy 8 tiếng ≈ 28 MJ nhiệt được tải đi (≈ 8 kWh điện). Bình đun nước siêu tốc 2 kW đun đầy 1,5 L tốn ~0,12 kWh.
- Nhiên liệu giao thông: 1 L xăng = 32 MJ = 8,9 kWh. 1 gallon (Mỹ) = 121 MJ = 33,7 kWh. Ắc quy ô tô điển hình (12 V, 60 Ah) chứa 0,72 kWh. Pin Tesla Model 3 long-range chứa 75 kWh. Xe máy điện VinFast Klara có pin 23 Ah × 60 V ≈ 1,4 kWh.
- Năng lượng tái tạo và lưới: 1 m² pin mặt trời mái nhà ở vĩ độ Việt Nam (cường độ bức xạ cao) sản xuất ~180–220 kWh/năm. Một tua-bin gió 2 MW phát ~6.000 MWh/năm. Lưới điện Việt Nam giao khoảng 280 tỷ kWh trong năm 2024.
- Nguyên tử và hạ nguyên tử: Photon ánh sáng nhìn thấy: 2–3 eV. Liên kết hoá C–H: 4,3 eV. Photon tia X: 10 keV. Phân hạch Uranium-235: 200 MeV mỗi nguyên tử. Chùm proton LHC: 6,5 TeV mỗi hạt.
- Vật lý thiên văn: Độ trưng Mặt Trời = 3,83 × 10²⁶ W (3,83 × 10³³ erg/s). Siêu tân tinh loại Ia phát ~10⁵¹ erg = 10⁴⁴ J. Mặt Trời phát ra khoảng 10²⁶ J/s — đơn vị mật độ năng lượng là không thể tránh ở thang này.
1 đơn vị mỗi loại bằng bao nhiêu joule?
| Đơn vị | Giá trị theo joule (J) |
|---|---|
| 1 J (Joule) | 1 Pa |
| 1 kJ (Kilojoule) | 1000 Pa |
| 1 MJ (Megajoule) | 1000000 Pa |
| 1 Wh (Watt-hour) | 3600 Pa |
| 1 kWh (Kilowatt-hour) | 3600000 Pa |
| 1 MWh (Megawatt-hour) | 3600000000 Pa |
| 1 cal (Calorie (thermochemical)) | 4.184 Pa |
| 1 kcal (Kilocalorie (food calorie)) | 4184 Pa |
| 1 BTU (British thermal unit (IT)) | 1055.05585262 Pa |
| 1 therm (Therm (US)) | 105505585.262 Pa |
| 1 eV (Electronvolt) | 1.602176634e-19 Pa |
| 1 ft·lbf (Foot-pound force) | 1.3558179483314004 Pa |
| 1 erg (Erg) | 0.0000001 Pa |
Câu hỏi thường gặp về đơn vị năng lượng
Vì sao nhãn thực phẩm ghi "kcal" còn bao bì lại ghi "calorie"?
Vì ngành thực phẩm dùng "Calorie" (chữ C hoa, đôi khi không hoa trên bao bì Mỹ) làm từ đồng nghĩa với kilocalo. 1 Calorie dinh dưỡng = 1 kcal = 1.000 calo nhỏ = 4.184 joule. Vậy "bữa 500 calorie" thực ra chứa 500.000 calo nhỏ = 500 kcal = 2.092 kJ. EU và Anh hiện yêu cầu in cả kJ bên cạnh kcal để tránh nhập nhằng. Trong ngữ cảnh thực phẩm luôn hiểu là kcal.
Năng lượng trong 1 kilowatt-giờ là bao nhiêu?
1 kWh = 3.600.000 J = 3,6 MJ = 3.412 BTU = 860 kcal. Thực tế: 1 kWh chạy thiết bị 1.000 W trong 1 giờ, hoặc bóng đèn 100 W trong 10 giờ. Tại Việt Nam, 1 kWh có giá khoảng 2.000–3.000 đồng tuỳ bậc thang EVN. Đồng hồ điện đếm theo kWh; nhân với đơn giá để ước lượng tiền điện thiết bị.
BTU trên máy lạnh nghĩa là gì?
Chỉ số BTU của điều hoà là công suất làm lạnh mỗi giờ — lượng nhiệt lấy ra khỏi phòng mỗi giờ, đơn vị BTU. Quy tắc nhanh: 600 BTU/h cho mỗi mét vuông sàn. Phòng ngủ 15 m² cần khoảng 9.000 BTU/h (máy 1 HP). Tại Việt Nam người ta hay nói "máy 1 ngựa" (≈ 9.000 BTU/h, 2,6 kW lạnh) hay "máy 1,5 ngựa" (≈ 12.000 BTU/h). Đổi sang công suất điện lạnh: chia BTU/h cho 3,412 ra watt; máy 12.000 BTU/h ≈ 3,5 kW lạnh.
Calo và kilocalo có thể thay thế cho nhau không?
Không — chênh nhau đúng 1.000 lần. 1 kcal = 1.000 cal = 4.184 J. Chỉ nhãn thực phẩm gộp hai khái niệm khi viết "calorie" với nghĩa kilocalo. Trong ngữ cảnh khoa học và kỹ thuật luôn dùng "cal" (chữ thường) cho calo nhỏ và "kcal" cho calo lớn. Định nghĩa nhiệt-hoá, IT và 15 °C cũng khác nhau chút (4,184; 4,1868; 4,1855 J) — quy ước hiện đại lấy 4,184 J trừ khi tiêu chuẩn yêu cầu khác.
Vì sao 1 BTU = 1.055 J chứ không phải số tròn?
Vì BTU được định nghĩa thực nghiệm — "nhiệt cần để nâng 1 lb nước lên 1 °F" — và đại lượng vật lý đó vốn không tròn. Tồn tại nhiều định nghĩa BTU hơi khác (IT, nhiệt-hoá, mean, 60 °F, 39 °F), mỗi loại cố định ở vài số thập phân khác nhau. BTU IT (1.055,05585262 J) là mặc định kỹ thuật hiện đại, được dùng ở đây.
Khác nhau giữa watt và watt-giờ là gì?
Watt là công suất (tốc độ tiêu thụ năng lượng); watt-giờ là năng lượng (lượng tổng). Bóng 100 W tiêu thụ năng lượng với tốc độ 100 J/s. Chạy 1 giờ thì dùng 100 W × 1 h = 100 Wh = 0,1 kWh. Hoá đơn EVN tính theo kWh — tích phân của công suất theo thời gian. Dung lượng pin cũng tính bằng Wh hoặc mAh (× điện áp = Wh).
Cơ thể người cần bao nhiêu năng lượng mỗi ngày?
Khoảng 2.000–2.500 kcal cho người trưởng thành vận động vừa — con số quen thuộc trên mọi nhãn thực phẩm. Tương đương 8,4–10,5 MJ, hoặc 2,3–2,9 kWh, hoặc 100–120 W công suất trung bình (24 giờ). Vận động viên tập nặng có thể gấp đôi gấp ba. Trao đổi chất khi nghỉ một mình đã tiêu ~70–80 W chỉ để giữ tế bào, cơ quan và não hoạt động.
Electronvolt là gì và để làm gì?
Electronvolt (eV) là năng lượng một electron thu được khi gia tốc qua hiệu điện thế 1 volt: 1,602176634 × 10⁻¹⁹ J. Viết năng lượng cấp nguyên tử bằng joule rất bất tiện, nên các nhà vật lý chuyển sang eV. Photon ánh sáng nhìn thấy 1,5–3 eV; tia X 100 eV–100 keV; tia gamma MeV; LHC TeV. Hệ số 1 eV / J cố định chính xác vì điện tích nguyên tố giờ được định nghĩa chính xác (từ 2019).
Nhiên liệu sưởi đo bằng đơn vị gì — therm, BTU hay kWh?
Tuỳ quốc gia. Hoá đơn gas tự nhiên ở Mỹ dùng therm (1 therm = 100.000 BTU = 105,506 MJ = 29,3 kWh). Anh chuyển từ therm sang kWh năm 1995 — đồng hồ vẫn đo feet khối nhưng hoá đơn nhân với nhiệt trị. Thị trường EU dùng kWh hoặc m³ (kèm nhiệt trị). Một therm gas đun được khoảng 95 L nước từ 20 °C đến sôi.
Có thể tạo liên kết tới một phép đổi cụ thể không?
Có. URL được cập nhật khi bạn đổi đơn vị và giá trị. Ví dụ: ?from=kcal&to=kJ&x=2000 chia sẻ phép đổi khẩu phần ngày điển hình. Sao chép thanh địa chỉ sau khi đổi để chia sẻ hoặc lưu trang.
Tài liệu tham khảo
Các bộ chuyển đổi chuyên dụng
CHUYểN đổI18