Conversion de Joules en Wattheures

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 Wattheure (Wh)

Le wattheure est une unité d’énergie valant l’énergie délivrée par un watt de puissance pendant une heure, soit exactement 3600 joules. Son symbole est Wh. C’est la petite monnaie du kilowattheure, employée partout où les quantités d’énergie sont trop modestes pour s’énoncer en milliers.

Les batteries sont son principal territoire. La capacité d’un ordinateur portable, d’un téléphone, d’un outil électrique ou d’une enceinte nomade s’indique en wattheures, et c’est ce chiffre qui compte pour comparer des appareils, parce qu’il combine les deux nombres généralement imprimés sur un élément. Une batterie annoncée à 3000 milliampères-heures sous 3,7 volts stocke environ 11 wattheures, et le chiffre en ampères-heures seul n’a aucun sens sans la tension.

La réglementation aérienne a rendu l’unité publique de façon inattendue. Les batteries au lithium de plus de 100 wattheures ne peuvent être emportées en bagage de cabine sans accord de la compagnie, et au-delà de 160 wattheures elles sont totalement interdites à bord des avions de passagers. C’est pourquoi les batteries d’ordinateurs et d’appareils photo portent le chiffre imprimé, et pourquoi les batteries externes sont conçues pour rester juste sous le seuil.

La production d’énergie à petite échelle l’emploie aussi. Un panneau solaire de lampe de jardin, un capteur récupérateur d’énergie ou une dynamo de bicyclette produisent des wattheures par jour et non des kilowattheures, et l’électronique à faible consommation prévue pour fonctionner des années sur une seule pile se budgète en milliwattheures.

L’unité partage la critique adressée au kilowattheure : elle associe une unité cohérente de puissance du SI à une unité de temps étrangère au SI. En termes strictement SI, l’expression correcte est 3600 joules, soit 3,6 kilojoules, et l’écriture scientifique emploie le joule. Partout ailleurs, le lien pratique avec la puissance de l’appareil l’emporte.

Les systèmes de stockage d’énergie, de la batterie domestique à l’installation de réseau, montent en gamme par les kilowattheures et les mégawattheures depuis le même point de départ, si bien que toute la famille partage une seule arithmétique.

Une confusion fréquente mérite d’être levée ici. Les cellules de batterie sont d’ordinaire étiquetées en ampères-heures ou milliampères-heures, qui mesurent une charge et non une énergie, et deux cellules de même valeur en ampères-heures stockent des quantités bien différentes si leurs tensions diffèrent. Multiplier les ampères-heures par la tension nominale donne des wattheures : une cellule de téléphone de 3000 milliampères-heures sous 3,85 volts renferme environ 11,6 wattheures. Voilà pourquoi les comparaisons de capacité entre appareils n’ont de sens qu’en wattheures, pourquoi les compagnies aériennes fixent leurs limites en wattheures, et pourquoi une batterie externe annoncée en milliampères-heures peut livrer moins que son chiffre une fois comptées ses propres pertes de conversion.

Un wattheure équivaut à 3600 joules, à 0,001 kilowattheure ou à environ 0,86 kilocalorie.