| Référence | Joules (J) | Décijoules (dJ) |
|---|---|---|
| One food calorie (kcal) | 4184 J | 41840 dJ |
| An AA alkaline battery | 10000 J | 100000 dJ |
| Daily adult food intake | 8368000 J | 83680000 dJ |
| One unit on an electricity bill | 3600000 J | 36000000 dJ |
| A lightning strike | 1 × 109 J | 1 × 1010 dJ |
Le joule est l’unité SI d’énergie, de travail et de chaleur. Son symbole est J. Un joule est le travail accompli lorsqu’une force d’un newton déplace son point d’application d’un mètre, et tout autant l’énergie dissipée quand un watt de puissance s’écoule pendant une seconde.
Cette équivalence est la raison d’être de l’unité. Avant le XIXe siècle, la chaleur et le travail mécanique passaient pour des choses différentes mesurées en unités différentes, la chaleur en calories et le travail en pieds-livres. James Prescott Joule consacra des années à montrer qu’une quantité fixe de travail mécanique produit toujours la même quantité de chaleur, notamment en agitant de l’eau avec une roue à palettes entraînée par des poids en chute et en mesurant l’élévation de température. Établir ce taux de change, l’équivalent mécanique de la chaleur, a réuni la mécanique et la thermodynamique en une seule discipline.
Parce qu’il se définit par les unités de base, le joule relie tout. C’est un newton mètre, un watt seconde, un coulomb volt et un kilogramme mètre carré par seconde carrée, et chacune de ces formes s’emploie couramment selon la branche de la physique qui parle. Les énergies électrique, mécanique, thermique et chimique se comptent toutes dans la même unité, ce qui rend possible la comptabilité énergétique d’un système entier.
L’échelle est utilement à taille humaine. Soulever une pomme d’un mètre coûte environ un joule. Un battement de cœur en consomme à peu près un. Laisser tomber un manuel d’un bureau en libère une dizaine. En dessous, le joule devient malcommode et les unités préfixées prennent le relais ; au-dessus, le kilojoule et le mégajoule font de même.
L’énergie des aliments se mesure proprement en joules, et les étiquettes en Australie, en Nouvelle-Zélande et dans l’Union européenne indiquent des kilojoules à côté des calories ou à leur place. La calorie survit dans l’usage courant surtout par habitude, et la conversion, une calorie valant 4,184 joules, est fixée par définition et non mesurée.
La nutrition, la balistique, la capacité des batteries, la sortie des lasers, la puissance des explosifs et l’énergie libérée par un séisme s’expriment toutes en joules ou en ses multiples, ce qui permet de comparer directement des grandeurs venues de domaines entièrement différents.
Un joule équivaut à un newton mètre, à un watt seconde, à environ 0,239 calorie ou à environ 0,000278 wattheure.
Le décijoule est une unité d’énergie valant un dixième de joule, soit 0,1 joule. Son symbole est dJ. Il se forme exactement comme le décimètre et le décilitre, et il appartient légitimement au système métrique, mais il s’écrit bien moins souvent que l’un ou l’autre, car la quantité qu’il désigne se donne d’ordinaire sous forme de fraction décimale de joule.
L’échelle se sent aisément. Une pomme de cent grammes tombant de dix centimètres arrive avec environ un décijoule. Une souricière à ressort en emmagasine quelques-uns, une chiquenaude vigoureuse en délivre à peu près un, et un caillou lancé à la main en porte plusieurs. C’est la première région, en montant depuis le millijoule, où une personne perçoit l’énergie directement comme une poussée et non comme un déclic.
La sécurité des produits emploie cette plage même sans en employer le nom. Les règles sur les projectiles de jouets s’écrivent en joules et en dixièmes de joule, les répliques à air comprimé sont limitées à environ un joule dans plusieurs pays, et les essais de choc sur petites éprouvettes plastiques donnent des résultats en dixièmes. Les chiffres s’écrivent 0,3 J ou 0,5 J plutôt que 3 dJ ou 5 dJ, mais la grandeur encadrée est précisément celle que nomme le décijoule.
Le préfixe déci a survécu dans d’autres unités par commodité plus que par logique. Le décilitre est une mesure de cuisine courante en Scandinavie, en Suisse et dans une bonne part de l’Europe centrale, et le décimètre cube est exactement le litre, ce qui glisse discrètement le préfixe dans une unité que presque tout le monde emploie. Le décigramme apparaît en pharmacie et dans le commerce des métaux précieux, et le décibel existe parce que le bel s’est révélé un pas trop grossier pour décrire le son.
Avec le joule, aucune de ces pressions n’a joué. L’ingénierie s’était déjà arrêtée à des préfixes avançant par mille, et la virgule décimale fait le reste : 0,4 joule ne coûte pas plus à écrire que 4 décijoules et tient dans le même tableau que 40 joules ou 4 kilojoules sans changer d’unité. Un préfixe gagne sa place en raccourcissant ce que l’on écrit, et ici il ne raccourcit rien.
Rencontrer l’unité relève donc surtout de la littérature ancienne, des documents techniques traduits et des supports d’enseignement qui parcourent toute l’échelle des préfixes. La conversion est immédiate dans les deux sens : multipliez par cent pour des millijoules, divisez par dix pour des joules, et la valeur se glisse telle quelle dans la notation qui l’entoure.
Un décijoule équivaut à 0,1 joule, à environ 0,0239 calorie ou à environ 0,0000278 wattheure.