ミリジュールからキロジュールへの換算

ミリジュール（mJ）について

ミリジュール は、1 ジュール の 1000 分の 1、すなわち 0.001 ジュール にあたるエネルギーの単位です。記号は mJ です。ジュール から下りていくとき、人の体が起きていることを感じ取れなくなる最初の単位であり、そのために、わずかなエネルギーを意図して正確に放たねばならない場面のいたるところに現れます。

日常の力学はここに難なく届きます。1 グラム の 紙ばさみ を 1 メートル の高さから落とすと、およそ 10 ミリジュール で床に着きます。鍵盤を 1 つ押すのに 2、3 ミリジュール、紙を 1 枚めくるのはそれよりずっと少なく、乾いた日に 取っ手 から飛ぶ火花は 1 から 10 ミリジュール を運びます。この最後の数値がおおよそ感覚の敷居にあたり、だからこそ ミリジュール は、人が言われなくても日ごろ気づく最小のエネルギーなのです。

防爆はここに書かれています。空気中の メタン の最小着火エネルギーは およそ 0.28 ミリジュール、プロパン は およそ 0.25 ミリジュール、いっぽう小麦粉や砂糖や金属粉の浮遊する雲は数十 ミリジュール を要します。危険場所の規格は、回路が蓄えてよいエネルギーをこれらの数値に照らして定めます。本質安全という仕組み全体が、電圧計の表示ではなく、この桁の量のうえに立っているのです。

医療用と産業用の レーザー は、1 パルス あたりの ミリジュール で格付けされます。入れ墨の除去や結石の破砕に使う Q スイッチ レーザー は、数 ナノ秒 のあいだに数百 ミリジュール を送り出します。その極端な短さこそが、ささやかなエネルギーを メガワット 級の 尖頭 出力に変えるのです。眼科の後嚢切開は数 ミリジュール を使い、皮膚科の機器も同じ単位で加減されます。組織への効きめを決めるのは 1 回の施術ではなく 1 パルス あたりの量だからです。

小さな電気量と音の量もここに落ち着きます。1 ミリワット の レーザーポインター は毎秒 1 ミリジュール を放ちます。大きな声で話す人は毎秒およそ 1 ミリジュール の音を放射し、火災警報器の鳴動部はその数倍を出します。1 マイクロファラド の コンデンサー を 50 ボルト まで充電すると 1.25 ミリジュール を蓄えます。閃光回路や点火装置や カメラ の シャッター に印刷されるのは、この手の数値です。

その上では ジュール が引き継ぎ、効果は目に見えて機械的になります。その下では マイクロジュール が引き継ぎ、効果は目に見えなくなります。つまり ミリジュール は知覚の実際的な境目であり、安全上の限度、感度の敷居、線量の指定が、さらに下へ行かず小数第 3 位で止まることが多いのは、そのためです。

1 ミリジュール は、0.001 ジュール、およそ 0.000239 カロリー、およそ 0.000000278 ワット時 に等しくなります。

キロジュール（kJ）について

キロジュールは、1000 ジュール にあたるエネルギーの単位です。記号は kJ です。北米を除く世界の大半で栄養表示の実務単位となっており、化学反応、機械的な衝突、そして少量の蓄えられたエネルギーにとって自然な尺度でもあります。

多くの人がこれに出会うのは食品の表示です。欧州連合の規則は、エネルギーを キロジュール で表示し、キロカロリー を併記するよう求めています。オーストラリアとニュージーランドは キロジュール だけを使います。食パン 1 枚はおよそ 300 キロジュール、バナナ 1 本はおよそ 400、1 日の必要量はおよそ 8000 から 1 万 500 です。数値は キロカロリー での相当値より 4.184 倍大きく、そのため並べて見れば二つの尺度を取り違えることはまずありません。

化学はこの単位を丸ごと採り入れました。反応エンタルピー、結合解離エネルギー、格子エネルギー、活性化障壁は、いずれも 1 モル あたりの キロジュール で表にまとめられ、数値は扱いやすい範囲に収まります。典型的な単結合を切るには 1 モル あたり 150 から 500 キロジュール が要り、メタン の燃焼は 890 を放出します。

機械的な衝突も同じ尺度にあります。時速 50 キロメートル の自動車は 1 トン あたりおよそ 150 キロジュール の運動エネルギーをもち、ライフル弾は数 キロジュール、ボクサー の一撃はおよそ 1 キロジュール です。保護具の規格は、ヘルメット や防護柵が吸収すべきエネルギーを キロジュール で定めており、それによって設計が違っても等級を比べられるようになります。

この単位は、キロワット時 では大きすぎる機器に蓄えられたエネルギーも表します。カメラ の閃光装置の コンデンサー は数 キロジュール を蓄え、除細動器の放電はおよそ 0.2、圧縮空気工具の 1 動作は数 キロジュール を使います。生理学は運動のエネルギー消費に用いており、階段を 1 階分のぼると人はおよそ 20 キロジュール を費やします。

公共の場での主な競争相手は キロカロリー で、アメリカと、ほとんどどこでも日常の話し言葉のなかに残っています。両方が併記される場面では、換算係数なしに物理学の残りとつながるのは キロジュール のほうです。

材料 の 試験 は、この単位を 独特 の やり方 で使います。シャルピー の 試験 は、切り欠き を入れた 棒 に 重り の 付いた 振り子 を落とし、折る のに 吸われた エネルギー を報せます。室温 の 鋼 なら ふつう 数十 ジュール ですが、温度 が下がると 急 に減ります。その エネルギー を 温度 に対して 描けば、粘り強い 状態 から もろい 状態 への 移り目 が現れます。金属 が 曲がる のを やめ、砕ける ように なる 点 です。第二 次 世界 大戦 の 冷たい 大西洋 で 真っ二つ に折れた リバティ 船 の 調査 は、まさに この 測定 に よっていました。今日 の 鋼 の 仕様 も、定めた 温度 での 最小 の 吸収 の エネルギー を いまだに 記します。

1 キロジュール は、1000 ジュール、およそ 239 カロリー、およそ 0.278 ワット時 に等しくなります。