Joule

Le joule (de symbole J) est une unité dérivée du Système international (SI) pour quantifier l'énergie, le travail et la quantité de chaleur. Le joule étant une très petite quantité d'énergie par rapport à celles mises en jeu dans certains domaines, on utilise plutôt les kilojoules (kJ) ou les calories en nutrition et dans les tableaux de valeur nutritive, et le kilowatt-heure pour mesurer l'énergie électrique ou thermique.

L'unité doit son nom au physicien anglais James Prescott Joule qui a énoncé la relation existant entre le courant traversant une résistance et la chaleur dissipée par celle-ci, appelée depuis la loi de Joule.

Définition

On définit cette Unité dérivée du Système international comme étant le travail d'une force motrice d'un newton<ref name="BIPM tableau 3">Modèle:Lien web.</ref> dont le point d'application se déplace d'un mètre dans la direction de la force :

Modèle:Unité = Modèle:Unité = Modèle:Unité

L'expression du joule en unités de base du Système international est donc le kilogramme mètre carré par seconde au carré<ref name="BIPM tableau 3"/>. Il est facile de retrouver ce résultat à partir de la formule de l'énergie cinétique Modèle:Math, Modèle:Math étant exprimé en joules (J), Modèle:Math en kilogrammes (kg) et Modèle:Math en mètres par seconde (m⋅sModèle:-1).

Bien que le joule soit homogène au newton mètre, cette dernière appellation est réservée au moment d'une force afin que l'unité rende compte de la façon dont cette grandeur est définie<ref>Modèle:Lien web. Lire l'avant-dernier paragraphe.</ref>.

Équivalences

Un kilojoule vaut Modèle:Unité, et une calorie vaut Modèle:Unité soit Modèle:Unité<ref>C'est la conversion un watt-heure = Modèle:Unité (exactement) qui a été choisie par le Comité international des poids et mesures dès 1939, et confirmée officiellement en 1948 (Procès-verbaux des séances, Modèle:2e, tome XXI).</ref><ref>Modèle:Lien web.</ref>.

Un watt-heure vaut Modèle:Unité, et un kilowatt-heure vaut Modèle:Unité.

Autres définitions usuelles

Le concept d'énergie étant utilisé dans de nombreux domaines scientifiques, un certain nombre de définitions pratiques du joule sont possibles. Par exemple, un joule est le travail fourni par un circuit électrique pour faire circuler un courant électrique d'un ampère à travers une résistance d'un ohm pendant une seconde :

Modèle:Unité = Modèle:Unité = Modèle:Unité = Modèle:Unité

Un joule est aussi l'énergie fournie par une puissance de 1 watt pendant une seconde.

Conversions

Modèle:Loupe D'autres unités d'énergie sont exprimables en joules :

• la calorie : 1 calorie = Modèle:Unité ;
• la thermie : 1 thermie = Modèle:Unité. la thermie vaut 1 million de calories ;
• le kilowatt-heure : 1 kWh = Modèle:Unité. Le kilowatt-heure est l'énergie fournie par une puissance d'un kilowatt pendant une heure ;
• Le watt seconde : 1 Ws = Modèle:Unité.
• Le kilogrammètre : 1 kilogrammètre = Modèle:Unité

Un joule vaut exactement :

• 10⁷ ergs ;
• 1 pascal-mètre cube.

Un joule est approximativement égal à :

• Modèle:Unité eV (électronvolts) ;
• Modèle:Unité litre-atmosphère.

Récapitulatif

1 calorie	= Modèle:Unité	Modèle:Unité	= Modèle:Unité
1 thermie	= Modèle:Unité	Modèle:Unité	= Modèle:Unité
1 kWh	= Modèle:Unité	Modèle:Unité	= Modèle:Unité
1 Ws	= Modèle:Unité	Modèle:Unité	= 1 Ws
1 erg	= Modèle:Unité	Modèle:Unité	= Modèle:Unité
Modèle:Unité	= Modèle:Unité	Modèle:Unité	= Modèle:Unité
1 eV	= Modèle:Unité	Modèle:Unité	= Modèle:Unité

Multiples et sous-multiples

On n'utilise en pratique que les multiples et sous-multiples de mille en mille (préfixes milli, micro, nanoModèle:Etc. pour les sous-multiples, kilo, méga, gigaModèle:Etc. pour les multiples).

Sous-multiples

• millijoule : Modèle:Unité = Modèle:Unité
• microjoule : Modèle:Unité = Modèle:Unité
• nanojoule : Modèle:Unité = Modèle:Unité

Multiples

• kilojoule : Modèle:Unité = Modèle:Unité
• mégajoule : Modèle:Unité = Modèle:Unité
• gigajoule : Modèle:Unité = Modèle:Unité
• térajoule : Modèle:Unité = Modèle:Unité
• pétajoule : Modèle:Unité = Modèle:Unité
• exajoule : Modèle:Unité = Modèle:Unité

Le térajoule, le pétajoule et l'exajoule sont souvent utilisés dans les brochures relatives aux consommations énergétiques nationales ou mondiales<ref>Modèle:Lien web.</ref> :

• Modèle:Unité = Modèle:Unité
• Modèle:Unité = Modèle:Unité<ref>Modèle:Ouvrage.</ref>
• Modèle:Unité = Modèle:Unité = Modèle:Unité = Modèle:Unité (ou quadrillion Btu) = Modèle:Unité

Dans la vie courante

Dans la vie de tous les jours et approximativement :

• Modèle:Unité :
  • l'énergie requise pour élever un objet de Modèle:Unité d'un mètre dans le champ de pesanteur terrestre ;
  • l'énergie nécessaire pour élever la température d'un gramme (un litre) d'air sec d'un degré Celsius.
• Modèle:Unité :
  • l'énergie requise pour élever la température d'un gramme d'eau d'Modèle:Tmp.
• Modèle:Unité :
  • la quantité de chaleur dégagée en dix secondes par une personne au repos ;
  • l'énergie nécessaire à un enfant de Modèle:Unité pour grimper Modèle:Unité
  • l'énergie consommée par une requête Google<ref>Modèle:Lien web.</ref>.
• Modèle:Unité (un million de joules) :
  • Modèle:Unité de chauffage par un radiateur de Modèle:Unité.