Conversion de Joules en Kilowattheures

Informations sur le Joule (J)

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.

Informations sur le Kilowattheure (kWh)

Le kilowattheure est une unité d’énergie valant l’énergie délivrée par un kilowatt de puissance pendant une heure, soit exactement 3,6 millions de joules. Son symbole est kWh. C’est l’unité dans laquelle s’achète et se vend pratiquement toute l’électricité du monde.

Sa forme explique son utilité. La puissance multipliée par le temps donne l’énergie : un appareil coté en watts et une durée en heures produisent donc un chiffre qui se lit directement sur une facture. Un radiateur de deux kilowatts fonctionnant trois heures consomme six kilowattheures, et aucune conversion n’est nécessaire entre la plaque de l’appareil et le nombre affiché au compteur.

La consommation domestique se tient à une échelle compréhensible. Un foyer européen type utilise entre 2000 et 5000 kilowattheures par an, un foyer américain plutôt 10 000. Faire bouillir une bouilloire coûte environ 0,1, une machine à laver environ 0,7, et un réfrigérateur moderne quelque 200 par an. Ces chiffres font de l’unité un outil efficace pour raisonner sur la destination réelle de l’énergie dans une maison.

Les véhicules électriques lui ont donné un nouveau public. La capacité de la batterie s’indique en kilowattheures, généralement entre 40 et 100 pour une voiture particulière, et l’efficacité s’exprime en kilowattheures aux cent kilomètres, l’équivalent électrique des litres aux cent kilomètres. La puissance de charge en kilowatts détermine ensuite le temps nécessaire pour livrer une quantité donnée d’énergie.

L’unité n’appartient pas au SI et on lui reproche parfois de mêler une unité préfixée à une unité de temps étrangère au SI. Le mégajoule est la solution formellement correcte, et certains pays facturent effectivement le gaz en mégajoules ou en gigajoules, mais le lien direct du kilowattheure avec la puissance des appareils l’a maintenu dominant pour l’électricité partout.

Les multiples supérieurs font tourner l’industrie électrique. Le mégawattheure est l’unité du négoce de gros, le gigawattheure décrit la production d’une centrale sur une journée, et le térawattheure sert à la consommation annuelle d’un pays.

Les tarifs ont fait de l’unité un signal autant qu’une mesure. La tarification horaire facture des montants différents par kilowattheure selon le moment de la journée, les marchés de gros se règlent par blocs d’une demi-heure, et lors de périodes de vent fort et de faible demande le prix est devenu négatif, si bien que les producteurs paient pour continuer à fournir. Les foyers dotés d’une batterie ou d’une voiture électrique répondent en déplaçant leur consommation vers les heures bon marché, ce qui aplanit la charge du réseau. Le kilowattheure est aussi l’unité dans laquelle se rapporte l’intensité carbone de l’électricité, en grammes de dioxyde de carbone par kilowattheure, ce qui permet de juger le bouquet de production d’un pays sur un seul nombre.

Un kilowattheure équivaut à 3,6 millions de joules, à 3600 kilojoules ou à environ 860 kilocalories.