Conversion de Calories en Mégajoules

Informations sur le Calorie (cal)

La calorie est une unité d’énergie valant 4,184 joules. Son symbole est cal. Elle fut d’abord définie comme la chaleur nécessaire pour élever d’un degré Celsius la température d’un gramme d’eau, et ce n’est pas une unité du SI, bien qu’elle survive presque partout où l’on parle d’aliments et de chaleur.

La définition d’origine était malcommode, car la réponse dépend de la température de départ. L’eau demande un peu plus de chaleur pour passer de 14,5 à 15,5 degrés que de 19,5 à 20,5, si bien que plusieurs calories concurrentes ont existé : la calorie à quinze degrés, la calorie moyenne et la calorie des tables internationales de la vapeur, entre autres. La calorie thermochimique employée aujourd’hui se définit simplement comme valant exactement 4,184 joules, ce qui coupe tout lien avec l’eau et met fin à l’ambiguïté.

La confusion la plus grande porte sur l’échelle. La calorie imprimée sur les emballages alimentaires aux États-Unis n’est pas du tout cette unité mais la kilocalorie, mille fois plus grande, parfois distinguée par un C majuscule. Un biscuit annoncé à soixante calories en contient en réalité soixante mille de l’unité décrite ici. La convention est ancrée et ne changera vraisemblablement pas : les chiffres nutritionnels et les chiffres physiques se lisent donc dans des registres différents.

La chimie a gardé la calorie longtemps après que la physique fut passée à autre chose. Les enthalpies de réaction, les énergies de liaison et les chaleurs de formation ont été tabulées en kilocalories par mole pendant l’essentiel du XXe siècle, et la littérature ancienne comme certains manuels américains actuels le font encore. Le chiffre SI équivalent en kilojoules par mole est plus grand d’un facteur 4,184, et se tromper sur celui qui est employé produit des erreurs d’allure vraisemblable.

La science de la nutrition l’emploie parce que le bilan énergétique humain se trouve, par chance, à une échelle commode en kilocalories, avec un besoin quotidien d’environ deux mille. En joules, le même chiffre avoisine huit millions et demi, ce qui est exact mais plus difficile à manier mentalement.

La climatisation et la réfrigération de certains pays cotent encore leur puissance en kilocalories par heure, et les pouvoirs calorifiques des combustibles figurent en calories par gramme dans les anciennes tables techniques.

Une calorie équivaut exactement à 4,184 joules, à 0,001 kilocalorie ou à environ 0,00116 wattheure.

Informations sur le Mégajoule (MJ)

Le mégajoule est une unité d’énergie valant un million de joules. Son symbole est MJ. C’est l’échelle à laquelle l’énergie cesse d’être une grandeur de laboratoire pour devenir quelque chose aux conséquences physiques visibles.

Un véhicule en mouvement en est le repère le plus simple. Une voiture familiale de 1500 kilogrammes roulant à 100 kilomètres par heure porte environ 0,58 mégajoule d’énergie cinétique, et il faut bien que tout cela aille quelque part lors d’un choc. Les structures d’absorption se conçoivent précisément autour de ce chiffre, et c’est pourquoi les normes de sécurité automobile inscrivent l’énergie du choc plutôt que la vitesse.

Les explosifs se cotent également ici. Un bâton de dynamite libère à peu près un mégajoule, et un kilogramme de TNT environ 4,2. Comme l’équivalent TNT est défini et non mesuré, le mégajoule fait le pont entre les explosifs chimiques et les autres libérations d’énergie, ce qui permet de décrire l’impact d’une météorite ou un accident industriel à la même échelle qu’une charge de démolition.

L’apport énergétique quotidien d’une personne avoisine dix mégajoules, chiffre identique aux 2400 kilocalories vues de l’autre côté. Le travail physique est comparable : une journée de travail manuel au-dessus du métabolisme de repos coûte quelques mégajoules, et une longue étape cycliste peut-être quinze.

Les densités énergétiques des carburants se situent à cette échelle par unité de masse. L’essence contient environ 46 mégajoules par kilogramme, le bois quelque 16, et une batterie au lithium moderne environ 0,9. Cette dernière comparaison, un facteur cinquante, est le seul chiffre qui explique pourquoi l’avion électrique reste difficile alors que la voiture électrique ne l’est pas.

Les systèmes industriels et militaires emploient l’unité pour l’énergie stockée et délivrée. Les performances des canons électriques et des lanceurs électromagnétiques se citent en mégajoules à la bouche, le stockage par volant d’inertie en mégajoules, et de même l’énergie délivrée par un grand banc de condensateurs dans une expérience de fusion.

Comparer les techniques de stockage dans cette unité est instructif, car les écarts sont énormes. Un kilogramme d’essence renferme environ 46 mégajoules, un kilogramme de bois sec environ 16, et un kilogramme de batterie lithium-ion seulement 0,9 environ, une cinquantaine de fois moins que le carburant. Ce seul rapport explique l’essentiel de la difficulté technique de l’aviation électrique et une bonne part du poids d’une voiture électrique. En sens inverse, un kilogramme d’uranium 235 entièrement fissionné libère quelque 80 millions de mégajoules, et un kilogramme de matière intégralement converti en énergie en donnerait 90 milliards. L’unité couvre toute cette étendue en ne changeant de préfixe que quelques fois.

Un mégajoule équivaut à un million de joules, à environ 0,278 kilowattheure ou à environ 239 kilocalories.