| 기준 | 줄 (J) | 킬로줄 (kJ) |
|---|---|---|
| One food calorie (kcal) | 4184 J | 4.184 kJ |
| An AA alkaline battery | 10000 J | 10 kJ |
| Daily adult food intake | 8368000 J | 8368 kJ |
| One unit on an electricity bill | 3600000 J | 3600 kJ |
| A lightning strike | 1 × 109 J | 1000000 kJ |
줄은 국제단위계에서 에너지와 일과 열의 단위입니다. 기호는 J 입니다. 1 줄은 1 뉴턴의 힘이 그 작용점을 1 미터 옮길 때 하는 일이며, 동시에 1 와트의 일률이 1 초 동안 흐를 때 쓰이는 에너지이기도 합니다.
이 같음이야말로 이 단위가 있는 까닭입니다. 19 세기 이전에 열과 역학적 일은 서로 다른 것으로 여겨져 다른 단위로 재어졌습니다. 열은 칼로리, 일은 피트파운드였습니다. 제임스 프레스콧 줄은 일정한 양의 역학적 일이 늘 같은 양의 열을 낳는다는 것을 여러 해에 걸쳐 보였습니다. 가장 잘 알려진 것은 떨어지는 추로 돌린 날개바퀴로 물을 저어 온도가 오르는 것을 잰 실험입니다. 이 환율, 곧 열의 일당량을 정한 일이 역학과 열역학을 하나의 학문으로 묶었습니다.
기본 단위를 통해 정의되므로 줄은 모든 것을 잇습니다. 뉴턴미터이고, 와트초이며, 쿨롬볼트이고, 킬로그램 제곱미터 매 초 제곱이기도 합니다. 물리학의 어느 갈래가 말하고 있느냐에 따라 이 꼴들이 저마다 실제로 쓰입니다. 전기의, 역학의, 열의, 화학의 에너지가 모두 같은 단위로 세어지고, 그래서 체계 전체에 걸친 에너지 셈이 비로소 가능해집니다.
이 눈금은 쓸모 있는 뜻에서 사람의 크기에 맞습니다. 사과 하나를 1 미터 들어 올리는 데 약 1 줄이 듭니다. 심장이 한 번 뛰는 데 약 1 줄이 듭니다. 책상에서 교과서를 떨어뜨리면 약 10 줄이 풀려납니다. 그 아래에서는 줄이 다루기 성가셔져 접두어가 붙은 단위가 이어받고, 그 위에서는 킬로줄과 메가줄이 같은 구실을 합니다.
음식의 에너지는 본디 줄로 잽니다. 오스트레일리아와 뉴질랜드와 유럽연합의 표시는 칼로리와 나란히, 또는 그 대신에 킬로줄을 적습니다. 일반의 쓰임에서 칼로리가 살아남은 것은 주로 버릇 때문이며, 1 칼로리가 4.184 줄이라는 환산은 재어진 것이 아니라 정의로 정해진 것입니다.
영양, 탄도학, 전지의 용량, 레이저의 출력, 폭약의 위력, 그리고 지진이 풀어놓는 에너지가 모두 줄이나 그 배수 단위로 적힙니다. 전혀 다른 분야에서 온 양들을 곧바로 견줄 수 있게 되는 것입니다.
1 줄은 1 뉴턴미터, 1 와트초, 약 0.239 칼로리, 약 0.000278 와트시와 같습니다.
킬로줄은 1000 줄에 해당하는 에너지 단위입니다. 기호는 kJ 입니다. 북아메리카를 뺀 세계 대부분에서 영양 표시의 실무 단위이며, 화학 반응과 기계적 충돌과 적은 양의 저장 에너지에 자연스러운 눈금이기도 합니다.
많은 사람이 이를 만나는 곳은 식품 표시입니다. 유럽연합 규정은 에너지를 킬로줄로 적고 킬로칼로리를 나란히 쓰도록 요구하며, 오스트레일리아와 뉴질랜드는 킬로줄만 씁니다. 식빵 한 쪽은 약 300 킬로줄, 바나나 하나는 약 400, 하루 필요량은 약 8000 에서 1 만 500 입니다. 값은 킬로칼로리 환산값보다 4.184 배 크므로, 나란히 놓고 보면 두 눈금을 헷갈리는 일은 거의 없습니다.
화학은 이 단위를 통째로 받아들였습니다. 반응 엔탈피, 결합 해리 에너지, 격자 에너지, 활성화 장벽이 모두 몰당 킬로줄로 표에 실리고, 숫자는 다루기 좋은 범위에 떨어집니다. 보통의 홑 공유 결합을 끊는 데는 몰당 150 에서 500 킬로줄이 들고, 메탄의 연소는 890 을 내놓습니다.
기계적 충돌도 같은 눈금에 있습니다. 시속 50 킬로미터의 자동차는 1 톤당 약 150 킬로줄의 운동 에너지를 지니고, 소총탄은 몇 킬로줄, 권투 선수의 주먹은 약 1 킬로줄입니다. 보호 장비 규격은 헬멧이나 방호벽이 흡수해야 할 에너지를 킬로줄로 정하며, 그 덕분에 설계가 달라도 등급을 견줄 수 있습니다.
이 단위는 킬로와트시로 적기에는 작은 기기에 담긴 에너지도 나타냅니다. 사진기 섬광 장치의 축전기는 몇 킬로줄을 담고, 제세동기의 방전은 약 0.2, 압축 공기 공구의 한 동작은 몇 킬로줄을 씁니다. 생리학은 움직임의 에너지 비용에 쓰는데, 계단 한 층을 오르면 사람은 약 20 킬로줄을 씁니다.
공적인 쓰임에서 주된 경쟁자는 킬로칼로리이며, 미국과 거의 모든 곳의 일상 말투에 남아 있습니다. 둘이 함께 적히는 자리에서 환산 계수 없이 물리학의 나머지와 이어지는 쪽은 킬로줄입니다.
재료 시험은 이 단위를 나름의 방식으로 씁니다. 샤르피 시험은 홈을 낸 막대에 무게를 단 흔들이를 떨어뜨리고, 부러뜨리는 데 빨아들여진 에너지를 알립니다. 방 온도의 강철이면 보통 몇십 줄이지만, 온도가 내려가면 급히 줄어듭니다. 그 에너지를 온도에 견주어 그리면, 질긴 상태에서 무른 상태로 넘어가는 길목이 드러납니다. 쇠가 휘기를 그치고 깨지기 시작하는 지점입니다. 제이차 세계 대전의 찬 대서양에서 두 동강 난 리버티선의 조사가 바로 이 잼에 기댔고, 오늘의 강철 규격도 정해진 온도에서의 가장 적은 흡수 에너지를 여전히 적습니다.
1 킬로줄은 1000 줄, 약 239 칼로리, 약 0.278 와트시와 같습니다.