| Reference | Joule (J) | Mikrojoule (µJ) |
|---|---|---|
| One food calorie (kcal) | 4184 J | 4.184 × 109 µJ |
| An AA alkaline battery | 10000 J | 1 × 1010 µJ |
| Daily adult food intake | 8368000 J | 8.368 × 1012 µJ |
| One unit on an electricity bill | 3600000 J | 3.6 × 1012 µJ |
| A lightning strike | 1 × 109 J | 1 × 1015 µJ |
Joulen er SI-enheden for energi, arbejde og varme. Symbolet er J. Én joule er det arbejde, der udføres, når en kraft på én newton flytter sit angrebspunkt én meter, og lige så meget den energi, der afgives, når én watts effekt strømmer i ét sekund.
Den lighed er grunden til, at enheden findes. Før det nittende århundrede blev varme og mekanisk arbejde opfattet som forskellige ting målt i forskellige enheder, varme i kalorier og arbejde i fodpund. James Prescott Joule brugte år på at vise, at en bestemt mængde mekanisk arbejde altid giver den samme mængde varme, mest berømt ved at røre vand med et skovlhjul drevet af faldende lodder og måle temperaturstigningen. At fastlægge den vekselkurs, varmens mekaniske ækvivalent, forenede mekanikken og termodynamikken til ét fag.
Fordi den defineres gennem basisenhederne, binder joulen alt sammen. Den er en newtonmeter, en wattsekund, en coulombvolt og et kilogram meter i anden pr. sekund i anden, og hver af disse former forekommer i brug alt efter, hvilken gren af fysikken der taler. Elektrisk, mekanisk, termisk og kemisk energi tælles alle i samme enhed, og det er det, der overhovedet gør energiregnskab over et helt system muligt.
Skalaen er på nyttig vis i menneskestørrelse. At løfte et æble én meter koster omkring én joule. Et hjerteslag bruger cirka én joule. At tabe en lærebog fra et skrivebord frigør en halv snes. Under det bliver joulen ubekvem, og enhederne med præfiks overtager; over det gør kilojoulen og megajoulen det samme.
Fødevarers energi måles egentlig i joule, og mærkningen i Australien, New Zealand og Den Europæiske Union angiver kilojoule ved siden af eller i stedet for kalorier. Kalorien lever videre i almindelig brug mest af vane, og omregningen, én kalorie lig 4,184 joule, er fastlagt ved definition og ikke målt.
Ernæringslære, ballistik, batterikapacitet, laserudgang, sprængkraft og den energi, et jordskælv frigør, angives alle i joule eller dens multipla, hvilket gør det muligt at sammenligne størrelser fra helt forskellige områder direkte.
Én joule svarer til én newtonmeter, én wattsekund, cirka 0,239 kalorier eller omkring 0,000278 watttimer.
Mikrojoulen er en energienhed, der svarer til en milliontedel joule, altså 0,000001 joule. Symbolet er µJ. Den er skalaen for små levende væsener, for korte laserimpulser og for den strøm, en føler bruger på at vågne, og den er den mindste energienhed, der stadig beskriver hændelser, et menneske kan bemærke uden hjælpemidler.
Her bor insekterne. En loppe på et halvt milligram, der springer tyve centimeter, bruger omkring én mikrojoule, og en myg i vandret flugt bærer godt en fjerdedel af det. At løfte et gram en tiendedel millimeter koster det samme. Det er den slags størrelser, der gør enheden håndgribelig: ikke usynlige i princippet, blot for små til at betyde noget, medmindre noget gentager dem millioner af gange i sekundet.
Antændelsessikkerheden skrives i dette område, og tallene afgør, hvordan udstyr må bygges. Den mindste energi, der antænder en blanding af brint og luft, ligger omkring 17 mikrojoule; for de fleste kulbrintedampe drejer det sig om nogle hundrede. Egensikkert udstyr til raffinaderier, kornsiloer og miner godkendes ved at vise, at ingen fejl kan frigive mere, end blandingen kræver, og derfor gennemgås kredsløb til farlige områder i mikrojoule og ikke i volt.
Instrumenter med pulseret lys angives i mikrojoule næsten uden undtagelse. En lidar til køretøjer sender impulser på nogle få mikrojoule mange tusind gange i sekundet, lasermærkningsanlæg bruger titals til hundredtals, og femtosekundforstærkere til mikrobearbejdning ligger i områdets øverste del. Energien pr. impuls afgør, hvad strålen kan skære, afbilde eller lyse på uden fare, og middeleffekten alene besvarer ikke det spørgsmål.
Elektronik med lavt forbrug lægger budget i de samme størrelser. En passiv radiobrik henter nogle få mikrojoule ud af læserens felt og skal afvikle hele sin udveksling inden for dem. En kortdistanceudsendelse koster titals mikrojoule, et kvartsurværk cirka én i sekundet, og en temperaturføler, der vågner, måler og sover igen, kan klare sig med under ti. Batteritiden i sådanne apparater er regnestykker udført i mikrojoule.
Ovenover overtager millijoulen, og virkningerne bliver mekaniske: en gnist, man mærker, et klik, man hører, en lille genstand, der falder. Nedenunder overtager nanojoulen, og virkningerne bliver optiske og elektroniske. Mikrojoulen optager det smalle bånd derimellem, og derfor mødes så mange fagområder, der ellers ikke deler noget som helst, i den samme forstavelse.
Én mikrojoule svarer til 0,000001 joule, cirka 6,24 × 10¹² elektronvolt eller omkring 2,78 × 10⁻¹⁰ watttimer.