Joule

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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) 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.

Sommaire

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 :

\rm 1 J = 1 N \cdot m = 1 kg \cdot m^2 \cdot s^{-2}

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].

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 :

\rm 1 J = 1 \Omega \cdot A^2 \cdot s = 1 W \cdot s = 1 kg \cdot m^2 \cdot s^{-2}\,

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

Conversions

Article détaillé : Conversion des unités.

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

Un joule vaut exactement :

Un joule est approximativement égal à :


Récapitulatif
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

Dans la vie courante

Article détaillé : Ordre de grandeur (énergie).

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.

Notes et références

Annexes

Articles connexes


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