Joule (J)

Il joule è l’unità SI di energia, lavoro e calore. Il suo simbolo è J. Un joule è il lavoro compiuto quando una forza di un newton sposta il proprio punto di applicazione di un metro, e ugualmente l’energia dissipata quando un watt di potenza scorre per un secondo.

Quella equivalenza è la ragione d’essere dell’unità. Prima dell’Ottocento il calore e il lavoro meccanico erano trattati come cose diverse, misurate in unità diverse, il calore in calorie e il lavoro in piedi-libbra. James Prescott Joule dedicò anni a mostrare che una quantità fissa di lavoro meccanico produce sempre la stessa quantità di calore, soprattutto agitando acqua con una ruota a pale mossa da pesi in caduta e misurando l’aumento di temperatura. Stabilire quel tasso di cambio, l’equivalente meccanico del calore, unificò meccanica e termodinamica in una sola materia.

Poiché si definisce attraverso le unità di base, il joule collega tutto. È un newton metro, un watt secondo, un coulomb volt e un chilogrammo metro quadrato al secondo quadrato, e ciascuna di quelle forme compare nell’uso corrente a seconda del ramo della fisica che sta parlando. Le energie elettrica, meccanica, termica e chimica si contano tutte nella stessa unità, il che rende possibile la contabilità energetica di un intero sistema.

La scala è utilmente a misura d’uomo. Sollevare una mela di un metro costa circa un joule. Un battito cardiaco ne consuma all’incirca uno. Lasciar cadere un manuale da una scrivania ne libera una decina. Al di sotto il joule diventa scomodo e subentrano le unità con prefisso; al di sopra fanno lo stesso il chilojoule e il megajoule.

L’energia degli alimenti si misura propriamente in joule, e le etichette in Australia, Nuova Zelanda e Unione europea riportano chilojoule accanto alle calorie o al loro posto. La caloria sopravvive nell’uso comune soprattutto per abitudine, e la conversione, una caloria pari a 4,184 joule, è fissata per definizione e non misurata.

Nutrizione, balistica, capacità delle batterie, resa dei laser, potenza degli esplosivi ed energia liberata da un terremoto si esprimono tutte in joule o nei suoi multipli, il che consente di confrontare direttamente grandezze provenienti da ambiti del tutto diversi.

Un joule equivale a un newton metro, a un watt secondo, a circa 0,239 calorie o a circa 0,000278 wattora.

Tabella di conversione del Joule