Joule
Pour les articles homonymes, voir Joule (homonymie).
| Joule | |
| Informations | |
|---|---|
Système | Unités dérivées du Système international |
| Unité de… | Énergie |
| Symbole | J |
| Éponyme | James Prescott Joule |
| Dimensions | M L2 T−2 |
| Conversions | |
| 1 J en... | est égal à... |
| Unités SI de base | 1 kg m2 s−2 |
| CGS | 1 × 107 erg |
| Kilowatts-heures | 2,78 × 10−7 kW h |
| calories | 0,239 cal |
| BTU | 9,48 × 10−4 BTU |
| Électrons-volts | 6,24 × 1018 eV |
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Le joule (symbole : J) est une unité dérivée du Système international (SI) pour quantifier l'énergie, le travail et la quantité de chaleur[1]. 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.
Sommaire
1 Équivalences
2 Définition
3 Autres définitions usuelles
4 Conversions
5 Multiples et sous-multiples
5.1 Sous-multiples
5.2 Multiples
6 Dans la vie courante
7 Notes et références
8 Voir aussi
8.1 Articles connexes
Équivalences |
Un kilojoule vaut 238,85 calories, et une calorie vaut 180⁄43 joule soit 4,1868 joules[2],[3].
Un watt-heure vaut 3 600 joules, et un kilowatt-heure vaut 3 600 kilojoules.
Définition |
On définit cette unité comme étant le travail d'une force motrice d'un newton dont le point d'application se déplace d'un mètre dans la direction de la force :
- 1 J = 1 N m = 1 kg m2 s−2
L'expression du joule en unités de base du Système international est donc le kilogramme mètre carré par seconde au carré[1]. Il est facile de retrouver ce résultat à partir de la formule de l'énergie cinétique E = ½ m v2, E étant exprimé en joules (J), m en kilogrammes (kg) et v en mètres par seconde (m⋅s−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[4].
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 :
- 1 J = 1 Ω A2 s = 1 W s = 1 kg m2 s−2
Un joule est aussi l'énergie fournie par une puissance de 1 watt pendant une seconde.
Conversions |
D'autres unités d'énergie sont exprimables en joules :
- la calorie : 1 calorie = 4,1855 joules ;
- la thermie : 1 thermie = 4 185 500 joules. la thermie vaut 1 million de calories ;
- le kilowatt-heure : 1 kWh = 3 600 000 J. Le kilowatt-heure est l'énergie fournie par une puissance d'un kilowatt pendant une heure ;
- Le watt seconde : 1 Ws = 1 joule.
- Le kilogrammètre : 1 kilogrammètre = 9,806 65 joules
Un joule vaut exactement :
- 107ergs ;
- 1 pascal-mètre cube.
Un joule est approximativement égal à :
- 6,241 506 363 09 × 1018 eV (électronvolts) ;
- 9,8692 × 10−3 litre-atmosphère.
| 1 calorie | = 4,1855 J | 1 joule | = 0,2389 calorie |
| 1 thermie | = 4,1855 MJ | 1 joule | = 2,389 × 10−7 thermie |
| 1 kWh | = 3 600 000 J | 1 joule | = 2,778 × 10−7 kWh |
| 1 Ws | = 1 J | 1 joule | = 1 Ws |
| 1 erg | = 10−7 J | 1 joule | = 107 ergs |
| 1 Pa m3 | = 1 J | 1 joule | = 1 Pa m3 |
| 1 eV | = 1,602 177 33 × 10−19 J | 1 joule | = 6,241 506 363 09 × 1018 eV |
Multiples et sous-multiples |
On n'utilise en pratique que les multiples et sous-multiples de mille en mille (préfixes milli, micro, nano, etc. pour les sous-multiples, kilo, méga, giga, etc. pour les multiples).
Sous-multiples |
millijoule : 1 mJ = 10−3 J
microjoule : 1 µJ = 10−6 J
nanojoule : 1 nJ = 10−9 J
Multiples |
kilojoule : 1 kJ = 103 J
mégajoule : 1 MJ = 106 J
gigajoule : 1 GJ = 109 J
térajoule : 1 TJ = 1012 J
pétajoule : 1 PJ = 1015 J
exajoule : 1 EJ = 1018 J
Le térajoule, le pétajoule et l'exajoule sont souvent utilisés dans les brochures relatives aux consommations énergétiques nationales ou mondiales :
- 1 TJ = 0,2778 GWh
- 1 PJ = 0,2778 TWh
- 1 EJ = 0,2778 PWh = 277,8 TWh = 0,947 PBtu (ou quadrillion Btu) = 23,884 Mtep
Dans la vie courante |
Dans la vie de tous les jours et approximativement :
- 1 joule :
- l'énergie requise pour élever une pomme (100 grammes) 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.
- 4,18 joules :
- l'énergie requise pour élever la température d'un gramme d'eau d'1 °C.
- 1 000 joules :
- la quantité de chaleur dégagée en dix secondes par une personne au repos ;
- l'énergie nécessaire à un enfant de 30 kg pour grimper 3,40 m
- l'énergie consommée par une requête Google[5].
- 1 mégajoule (un million de joules) :
- 16,7 minutes de chauffage par un radiateur de 1 000 W.
- Monter 10 mètres à pied pour une personne de 70 kg, prend 70 × 9,81 × 10 Joules soit 6 867 joules, soit (divisé par 4,1855) 1 640,7 calories, donc 1,64 kcal, sans compter l'énergie dépensée par les frottements, les mouvements et le fonctionnement des organes du corps humain.
Notes et références |
Bureau international des poids et mesures, « Unités SI dérivées cohérentes ayant des noms spéciaux et des symboles particuliers » (consulté le 4 janvier 2016)
C'est la conversion un watt-heure = 860 cal (exactement) qui a été choisie par le Comité international des poids et mesures dès 1939, et confirmée officiellement en 1948 (Procès-verbaux des séances, 2e série, tome XXI).
Unit Juggler, « Conversion calories en joules », sur www.unitjuggler.com (consulté le 4 novembre 2014).
Bureau international des poids et mesures, « Unité ayant des noms spéciaux ». Lire l'avant-dernier paragraphe.
(en) Justin Stoltzfus, « The Carbon Footprint of a Web Search: Who's Green? », sur www.techopedia.com, 22 février 2012(consulté le 18 août 2014)
Voir aussi |
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Articles connexes |
- James Prescott Joule
- Unités dérivées du Système international
- Ordre de grandeur (énergie)
- Conversion des unités
- Watt
- Kilowatt-heure
- Calorie
- Laser Mégajoule
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