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.

Table de conversion du Joule