| マイクロジュール (µJ) | カロリー (cal) |
|---|---|
| 1 マイクロジュール | 0.000000239005736138 cal |
| 2 マイクロジュール | 0.000000478011472275 cal |
| 3 マイクロジュール | 0.000000717017208413 cal |
| 4 マイクロジュール | 0.000000956022944551 cal |
| 5 マイクロジュール | 0.00000119502868069 cal |
| 10 マイクロジュール | 0.00000239005736138 cal |
| 20 マイクロジュール | 0.00000478011472275 cal |
| 25 マイクロジュール | 0.00000597514340344 cal |
| 50 マイクロジュール | 0.0000119502868069 cal |
| 100 マイクロジュール | 0.0000239005736138 cal |
| 基準 | マイクロジュール (µJ) | カロリー (cal) |
|---|---|---|
| One food calorie (kcal) | 4.184 × 109 µJ | 1000 cal |
| An AA alkaline battery | 1 × 1010 µJ | 2390.06 cal |
| Daily adult food intake | 8.368 × 1012 µJ | 2000000 cal |
| One unit on an electricity bill | 3.6 × 1012 µJ | 860421 cal |
| A lightning strike | 1 × 1015 µJ | 239005736 cal |
マイクロジュール は、1 ジュール の 100 万分の 1、すなわち 0.000001 ジュール にあたるエネルギーの単位です。記号は µJ です。小さな生き物の尺度であり、短い レーザー パルス の尺度であり、センサー が目覚めるときに使う電気の尺度でもあります。道具を使わない人がそれと気づける出来事を、なお言い表せるいちばん小さなエネルギー単位です。
ここは昆虫の住まいです。0.5 ミリグラム の ノミ が 20 センチメートル 跳ぶのに使うのは およそ 1 マイクロジュール、水平に飛ぶ 蚊 が持つのはその 4 分の 1 ほどです。1 グラム を 0.1 ミリメートル 持ち上げる仕事も同じです。こうした量があってこそ、この単位は肌で分かるものになります。原理として見えないのではなく、毎秒何百万回も繰り返されないかぎり意味を持たないほど小さいだけなのです。
着火に関わる安全は、この範囲で書かれます。そして数値が機器の作り方を決めます。水素と空気の混合気に火をつける最小のエネルギーは およそ 17 マイクロジュール、大半の炭化水素の蒸気では数百 マイクロジュール です。製油所、穀物倉庫、鉱山向けの本質安全防爆機器は、どんな故障が起きても混合気の必要量を超えて放出しないことを示して認証されます。だからこそ危険場所向けの回路は、ボルト ではなく マイクロジュール で検証されるのです。
パルス 光を使う機器は、ほぼ例外なく マイクロジュール で仕様が書かれます。車載の ライダー は数 マイクロジュール の パルス を毎秒何千回も撃ち、レーザー 刻印装置は数十から数百を使い、微細加工向けの フェムト秒 増幅器はこの範囲の上端に位置します。ビーム が何を切り、何を写し、どこまで安全に照らせるかを決めるのは 1 パルス あたりのエネルギーであり、平均出力だけではその問いに答えられません。
低消費電力の電子回路も同じ言葉で予算を組みます。無線識別の受動 タグ は読み取り機の電磁場から数 マイクロジュール を得て、そのなかでやり取りをすべて終えなければなりません。近距離無線の告知 1 回は数十 マイクロジュール、水晶時計の機構は毎秒およそ 1 マイクロジュール、目覚めて測ってまた眠る温度 センサー なら 10 マイクロジュール 未満で済むこともあります。こうした機器の電池寿命は、マイクロジュール で行う算数です。
その上では ミリジュール が引き継ぎ、効果は機械的になります。手に感じる火花、耳に聞こえる音、落ちる小さな物です。その下では ナノジュール が引き継ぎ、効果は光学的、電子的になります。マイクロジュール はそのあいだの狭い帯を占めており、だからこそ、ほかに何ひとつ共有しない多くの分野が同じ 接頭語 に行き着くのです。
1 マイクロジュール は、0.000001 ジュール、およそ 6.24 × 10¹² 電子ボルト、およそ 2.78 × 10⁻¹⁰ ワット時 に等しくなります。
カロリーは、4.184 ジュール にあたるエネルギーの単位です。記号は cal です。もともとは水 1 グラム の温度を 1 セルシウス度 上げるのに必要な熱として定められました。SI の単位ではありませんが、食べ物と熱が語られる場面ではほとんどどこでも生き残っています。
当初の定義は扱いにくいものでした。答えが出発点の温度によって変わるからです。水を 14.5 度から 15.5 度へ温めるには、19.5 度から 20.5 度へ温めるよりわずかに多くの熱が要ります。そのため、15 度 カロリー、平均 カロリー、国際蒸気表 カロリー など、いくつもの競合する カロリー が存在しました。現在用いられる熱化学 カロリー は、ちょうど 4.184 ジュール と単純に定義されており、水とのつながりを完全に断ち切って、この曖昧さに決着をつけました。
より大きな混乱は尺度のほうにあります。アメリカの食品包装に印刷されている カロリー は、この単位ではまったくなく、1000 倍大きい キロカロリー です。大文字の C で書き分けられることもあります。60 カロリー と表示された ビスケット は、実際にはここで説明している単位の 6 万個分を含んでいます。この慣行は根を張っており、変わる見込みは薄いので、栄養の数値と物理の数値は別の読み方をしなければなりません。
化学は、物理が先へ進んだあとも長く カロリー を保ちました。反応エンタルピー、結合エネルギー、生成熱は、20 世紀の大半にわたって 1 モル あたりの キロカロリー で表にまとめられ、古い文献や現在のアメリカの教科書の一部では今もそうです。SI で対応する 1 モル あたりの キロジュール の数値は 4.184 倍大きく、どちらのつもりかを読み違えると、もっともらしく見える誤りが生まれます。
栄養学がこれを使うのは、人のエネルギー収支がたまたま キロカロリー で扱いやすい尺度に収まるからで、1 日の必要量はおよそ 2000 です。ジュール で表せば同じ数値は 850 万ほどになり、正確ではあるものの、頭のなかで扱うのは難しくなります。
一部の国では、空調と冷凍の能力をいまも 1 時間あたりの キロカロリー で格付けしており、燃料の発熱量は古い工学の表では 1 グラム あたりの カロリー で示されます。
1 カロリー は、ちょうど 4.184 ジュール、0.001 キロカロリー、およそ 0.00116 ワット時 に等しくなります。