Joule
Pour les articles homonymes, voir Joule (homonymie).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) en nutrition et dans les tableaux de valeur nutritive. Cette mesure est de plus en plus utilisée au côté des calories et tend graduellement à les remplacer.
1 kJ vaut 239,005736 calories, et 1 calorie vaut 4,18 joules.
Le joule (J) et ses dérivés (kJ, daJ, cJ, etc.) doivent leurs nom au physicien anglais James Prescott Joule.
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[modifier] Définition
On définit cette unité comme étant le travail d'une force d'un newton dont le point d'application se déplace d'un mètre dans la direction de la force :
L'expression du joule en unité 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 E=1/2mv2, E étant en joules, m en kg, et v en 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[2].
[modifier] 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 d'un ampère à travers une résistance d'un ohm pendant une seconde :
Un joule est aussi l'énergie fournie par une puissance de 1 watt pendant une seconde.
[modifier] Conversions
D'autres unités d'énergie sont exprimables en joules :
- la calorie : 1 calorie = 4,1855 joules ;
- la thermie : 1 thermie = 4,1855 millions de joules. la thermie vaut 1 million de calories ;
- le kWh : 1 kWh = 3 600 000 J. Le kWh est l'énergie fournie par une puissance d'un kilowatt pendant une heure ;
- Le watt seconde : 1 Ws = 1 joule.
- Le kilogrammètre : 1 kilogrammètre = 9,80665 joules
Un joule vaut exactement :
Un joule est approximativement égal à :
- 6,24150636309.1018 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 | = 2,777,10-7 kWh |
| 1 Ws | = 1 joule | 1 joule | = 1 Ws |
| 1 erg | = 10-7 J | 1 joule | = 107 ergs |
| 1 Pa.m3 | = 1 Joule | 1 joule | = 1 Pa.m3 |
| 1 eV | = 1,60217733,10-19 J | 1 joule | = 6,24150636309,1018 eV |
Le térajoule, abrégé TJ, est souvent utilisé dans les brochures relatives aux consommations énergétiques de type nationales. Le préfixe téra correspond à 1012 (mille milliards) :
- 1 TJ = 1012 J
- 1 TJ = 0,2778 GWh
[modifier] 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 de un degré Celsius.
- 1 000 joules :
- la quantité de chaleur dégagée en dix secondes par une personne au repos ;
- l'énergie nécessaire à un enfant (30 kg) pour monter un étage (un peu plus de trois mètres).
- 1 mégajoule (un million de joules) :
- un quart d'heure de chauffage par un radiateur de 1 000 W.
[modifier] Notes et références
- Bureau international des poids et mesures, « Unités SI dérivées cohérentes ayant des noms spéciaux et des symboles particuliers »
- Bureau international des poids et mesures, « Unité ayant des noms spéciaux ». Lire l'avant-dernier paragraphe.
