| 基準 | ジュール (J) | デカジュール (daJ) |
|---|---|---|
| One food calorie (kcal) | 4184 J | 418.4 daJ |
| An AA alkaline battery | 10000 J | 1000 daJ |
| Daily adult food intake | 8368000 J | 836800 daJ |
| One unit on an electricity bill | 3600000 J | 360000 daJ |
| A lightning strike | 1 × 109 J | 100000000 daJ |
ジュールは、SI におけるエネルギー、仕事、熱の単位です。記号は J です。1 ジュール は、1 ニュートン の力がその作用点を 1 メートル 動かすときになされる仕事であり、同時に、1 ワット の仕事率が 1 秒間流れるときに費やされるエネルギーでもあります。
この同等性こそが、この単位の存在理由です。19 世紀より前、熱と力学的な仕事は別のものとされ、別の単位で測られていました。熱は カロリー、仕事は フィートポンド です。ジェームズ・プレスコット・ジュールは、一定量の力学的な仕事がつねに同じ量の熱を生むことを、何年もかけて示しました。もっともよく知られているのは、落下する重りで回した羽根車で水をかき混ぜ、温度の上昇を測った実験です。この交換比率、すなわち熱の仕事当量を定めたことが、力学と熱力学をひとつの学問へ結び合わせました。
基本単位を通じて定義されているので、ジュール はあらゆるものをつなぎます。ニュートンメートル であり、ワット秒 であり、クーロンボルト であり、キログラム 平方メートル 毎秒毎秒 でもあります。物理学のどの分野が語っているかに応じて、これらの形のどれもが実際に使われます。電気の、力学の、熱の、化学のエネルギーがすべて同じ単位で数えられ、だからこそ系全体にわたるエネルギーの勘定が成り立ちます。
この尺度は、役に立つ意味で人の大きさに合っています。りんごを 1 メートル 持ち上げるのにおよそ 1 ジュール。心臓の 1 拍がおよそ 1 ジュール。机から教科書を落とせばおよそ 10 ジュール が解放されます。それより下では ジュール は扱いにくくなり、接頭語の付いた単位が引き継ぎます。上では キロジュール と メガジュール が同じ役目を果たします。
食品のエネルギーは本来 ジュール で測られ、オーストラリア、ニュージーランド、欧州連合の表示は、カロリー と並べて、あるいはその代わりに キロジュール を示します。一般の用法で カロリー が生き残っているのはおもに習慣によるもので、1 カロリー が 4.184 ジュール という換算は、測定されたものではなく定義によって定められています。
栄養、弾道学、電池の容量、レーザーの出力、爆薬の威力、そして地震が解き放つエネルギーは、いずれも ジュール かその倍量単位で示されます。まったく異なる分野から来た量を、そのまま比べられるようになるのです。
1 ジュール は、1 ニュートンメートル、1 ワット秒、およそ 0.239 カロリー、およそ 0.000278 ワット時 に等しくなります。
デカジュール は、10 ジュール にあたるエネルギーの単位です。記号は daJ です。ジュール の 倍量 単位のなかでもっとも書かれることが少ないのですが、それは量そのものが縁遠いからではなく、デカ が メートル法 全体でもっとも使われない 接頭語 だからです。単位そのものを覚えるより、その事情を知るほうが役に立ちます。
この量は、物理のなかでもとりわけ思い描きやすいものです。1 キログラム の砂糖の袋を 1 メートル 持ち上げる仕事は 9.81 ジュール、つまりほぼちょうど 1 デカジュール です。心臓は 1 拍あたりおよそ 1 ジュール を出しますから、10 拍ぶんにあたります。英国で免許なしに持てる空気銃の弾は最大 16 ジュール、1.6 デカジュール 余りを運びます。いずれも、体が努力として直に理解できる量です。
デカ が日常に生き残っているのは数えるほどの場所で、そのほとんどが質量に関わります。オーストリア、ポーランド、ハンガリー、チェコ の地では、総菜売り場がいまも デカグラム で量り売りをしており、客は 200 グラム ではなく 20 デカ の ハム を頼みます。デカニュートン は 綱 や 索 の格付けに、フランス では 牽引 能力に使われます。ちょうど 1 キログラム の重さに近いからです。
それ以外の場面では、この 接頭語 はただ負けました。工学は 1000 倍きざみに整えられ、キロ が基本単位のすぐ上に座ります。そうなると、2 桁の数字がすでによりよく果たしている仕事のほかに、デカ にすることは残っていません。40 ジュール と書くほうが 4 デカジュール より短く、暗算なしに 400 ジュール や 4 キロジュール と同じ表に正しく並びます。
名前は違っても、この尺度そのものは知っておく価値があります。人のひとつひとつの動作の尺度だからです。球を投げる、重い扉を閉める、満杯の やかん を こんろ に載せる、弓を引く。どれも数十 ジュール を要します。包装材や保護具の衝撃試験もここで定められ、空気銃や工業用の 打ち込み 工具に関する規則のエネルギー上限も同じ範囲に書かれます。
文書のなかで デカジュール に出会ったら、どちらの向きにも 1 手で換算できます。10 倍すれば ジュール、100 で割れば キロジュール です。どちらの形も正確で、今日の仕様書のほかの数値と そろう のは ジュール の形のほうです。
1 デカジュール は、10 ジュール、およそ 2.39 カロリー、およそ 0.00278 ワット時 に等しくなります。