Joule (J)

Das Joule ist die SI-Einheit für Energie, Arbeit und Wärme. Sein Zeichen ist J. Ein Joule ist die Arbeit, die verrichtet wird, wenn eine Kraft von einem Newton ihren Angriffspunkt um einen Meter verschiebt, und ebenso die Energie, die abgegeben wird, wenn ein Watt Leistung eine Sekunde lang fließt.

Diese Gleichwertigkeit ist der Grund für die Einheit. Vor dem neunzehnten Jahrhundert galten Wärme und mechanische Arbeit als verschiedene Dinge, gemessen in verschiedenen Einheiten, Wärme in Kalorien und Arbeit in Fußpfund. James Prescott Joule wies über Jahre nach, dass eine feste Menge mechanischer Arbeit stets dieselbe Wärmemenge erzeugt, am bekanntesten, indem er Wasser mit einem von fallenden Gewichten getriebenen Schaufelrad rührte und den Temperaturanstieg maß. Diesen Umrechnungskurs festzulegen, das mechanische Wärmeäquivalent, vereinte Mechanik und Thermodynamik zu einem einzigen Fach.

Weil es über die Basiseinheiten definiert ist, verbindet das Joule alles. Es ist ein Newtonmeter, eine Wattsekunde, ein Coulombvolt und ein Kilogramm Meter zum Quadrat je Sekunde zum Quadrat, und jede dieser Formen begegnet im Gebrauch, je nachdem welcher Zweig der Physik spricht. Elektrische, mechanische, thermische und chemische Energie werden alle in derselben Einheit gezählt, was eine Energiebilanz über ein ganzes System überhaupt erst möglich macht.

Der Maßstab ist auf nützliche Weise menschengroß. Einen Apfel einen Meter zu heben kostet etwa ein Joule. Ein Herzschlag verbraucht ungefähr ein Joule. Ein vom Schreibtisch fallendes Lehrbuch setzt rund zehn frei. Darunter wird das Joule unhandlich und die Einheiten mit Vorsatz übernehmen; darüber tun Kilojoule und Megajoule dasselbe.

Die Energie von Lebensmitteln wird eigentlich in Joule gemessen, und Etiketten in Australien, Neuseeland und der Europäischen Union geben Kilojoule neben oder anstelle von Kalorien an. Die Kalorie überlebt im allgemeinen Gebrauch vor allem aus Gewohnheit, und die Umrechnung, eine Kalorie gleich 4,184 Joule, ist per Definition festgelegt und nicht gemessen.

Ernährung, Ballistik, Batteriekapazität, Laserleistung, Sprengkraft und die von einem Erdbeben freigesetzte Energie werden allesamt in Joule oder seinen Vielfachen angegeben, was den unmittelbaren Vergleich von Größen aus völlig verschiedenen Bereichen erlaubt.

Ein Joule entspricht einem Newtonmeter, einer Wattsekunde, etwa 0,239 Kalorien oder rund 0,000278 Wattstunden.

Umrechnungstabelle für Joule