| Calories (cal) | Microjoules (µJ) |
|---|---|
| 1 Calorie | 4184000 µJ |
| 2 Calories | 8368000 µJ |
| 3 Calories | 12552000 µJ |
| 4 Calories | 16736000 µJ |
| 5 Calories | 20920000 µJ |
| 10 Calories | 41840000 µJ |
| 20 Calories | 83680000 µJ |
| 25 Calories | 104600000 µJ |
| 50 Calories | 209200000 µJ |
| 100 Calories | 418400000 µJ |
| Référence | Calories (cal) | Microjoules (µJ) |
|---|---|---|
| One food calorie (kcal) | 1000 cal | 4.184 × 109 µJ |
| An AA alkaline battery | 2390.06 cal | 1 × 1010 µJ |
| Daily adult food intake | 2000000 cal | 8.368 × 1012 µJ |
| One unit on an electricity bill | 860421 cal | 3.6 × 1012 µJ |
| A lightning strike | 239005736 cal | 1 × 1015 µJ |
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.
Le microjoule est une unité d’énergie valant un millionième de joule, soit 0,000001 joule. Son symbole est µJ. C’est l’échelle des petits êtres vivants, des impulsions laser brèves et de l’électricité qu’un capteur dépense à se réveiller, et c’est la plus petite unité d’énergie qui décrive encore des événements qu’une personne peut remarquer sans instrument.
Les insectes vivent ici. Une puce d’un demi-milligramme qui bondit de vingt centimètres dépense environ un microjoule, et un moustique en vol horizontal en porte à peu près un quart. Soulever un gramme d’un dixième de millimètre coûte autant. Ce sont ces quantités qui rendent l’unité intuitive : non pas invisibles par principe, seulement trop petites pour compter à moins que quelque chose ne les répète des millions de fois par seconde.
La sécurité vis-à-vis de l’inflammation s’écrit dans cette plage, et les chiffres décident de la façon dont un matériel peut être construit. L’énergie minimale qui enflamme un mélange d’hydrogène et d’air avoisine 17 microjoules ; pour la plupart des vapeurs d’hydrocarbures, elle se compte en quelques centaines. Les appareils de sécurité intrinsèque destinés aux raffineries, aux silos et aux mines sont certifiés en démontrant qu’aucun défaut ne peut libérer plus que ce que le mélange exige, raison pour laquelle les circuits prévus pour les zones à risque sont audités en microjoules et non en volts.
Les instruments à lumière impulsionnelle se spécifient presque toujours en microjoules. Un lidar de véhicule tire des impulsions de quelques microjoules plusieurs milliers de fois par seconde, les systèmes de marquage laser en emploient des dizaines ou des centaines, et les amplificateurs femtoseconde destinés au micro-usinage occupent le haut de la plage. L’énergie par impulsion fixe ce que le faisceau peut couper, imager ou éclairer sans danger, et la puissance moyenne seule ne répond pas à cette question.
L’électronique à faible consommation établit ses budgets dans les mêmes termes. Une étiquette passive d’identification par radiofréquence récolte quelques microjoules dans le champ du lecteur et doit mener tout son échange à l’intérieur de cela. Une annonce radio à courte portée coûte des dizaines de microjoules, le mouvement d’une montre à quartz environ un par seconde, et un capteur de température qui se réveille, mesure et se rendort peut en dépenser moins de dix. L’autonomie de tels appareils est une arithmétique menée en microjoules.
Au-dessus, le millijoule prend le relais et les effets deviennent mécaniques : une étincelle qu’on ressent, un clic qu’on entend, un petit objet qui tombe. En dessous, le nanojoule prend le relais et les effets deviennent optiques et électroniques. Le microjoule occupe la bande étroite intermédiaire, et c’est pourquoi tant de disciplines qui n’ont rien d’autre en commun convergent vers le même préfixe.
Un microjoule équivaut à 0,000001 joule, à environ 6,24 × 10¹² électronvolts ou à environ 2,78 × 10⁻¹⁰ wattheure.