| 기준 | 칼로리 (cal) | 마이크로줄 (µJ) |
|---|---|---|
| One food calorie (kcal) | 1000 cal | 4.184 × 109 µJ |
| An AA alkaline battery | 2390.06 cal | 1 × 1010 µJ |
| Daily adult food intake | 2000000 cal | 8.368 × 1012 µJ |
| One unit on an electricity bill | 860421 cal | 3.6 × 1012 µJ |
| A lightning strike | 239005736 cal | 1 × 1015 µJ |
칼로리는 4.184 줄에 해당하는 에너지 단위입니다. 기호는 cal 입니다. 본디 물 1 그램의 온도를 섭씨 1 도 올리는 데 드는 열로 정의되었습니다. 국제단위계의 단위는 아니지만, 음식과 열이 이야기되는 자리에서는 거의 어디서나 살아남았습니다.
처음의 정의는 다루기 성가셨습니다. 답이 출발 온도에 따라 달라지기 때문입니다. 물을 14.5 도에서 15.5 도로 데우는 데는 19.5 도에서 20.5 도로 데우는 것보다 조금 더 많은 열이 듭니다. 그래서 15 도 칼로리, 평균 칼로리, 국제 증기표 칼로리 등 여러 경쟁하는 칼로리가 있었습니다. 지금 쓰는 열화학 칼로리는 정확히 4.184 줄이라고 단순하게 정의되어, 물과의 연결을 온전히 끊고 이 모호함을 끝냈습니다.
더 큰 혼란은 척도 쪽에 있습니다. 미국의 식품 포장에 인쇄된 칼로리는 이 단위가 전혀 아니라 1000 배 큰 킬로칼로리이며, 대문자 C 로 가려 쓰기도 합니다. 예순 칼로리라고 적힌 비스킷은 실은 여기서 말하는 단위의 육만 개를 담고 있습니다. 이 관행은 뿌리를 내려 바뀔 가망이 적으므로, 영양의 숫자와 물리의 숫자는 다른 눈으로 읽어야 합니다.
화학은 물리가 앞으로 나아간 뒤에도 오래도록 칼로리를 지켰습니다. 반응 엔탈피, 결합 에너지, 생성열은 20 세기의 대부분 동안 몰당 킬로칼로리로 표에 실렸고, 옛 문헌과 지금의 미국 교과서 일부에서는 여전히 그러합니다. 국제단위계로 대응하는 몰당 킬로줄의 값은 4.184 배 크며, 어느 쪽을 뜻하는지 잘못 읽으면 그럴듯해 보이는 오류가 생깁니다.
영양학이 이를 쓰는 까닭은 사람의 에너지 수지가 마침 킬로칼로리에서 다루기 좋은 눈금에 놓이기 때문이며, 하루 필요량은 약 이천입니다. 줄로 적으면 같은 값이 팔백오십만쯤 되는데, 정확하지만 머릿속에서 다루기는 더 어렵습니다.
어떤 나라에서는 냉난방과 냉동의 능력을 아직도 시간당 킬로칼로리로 매기고, 연료의 발열량은 옛 공학 표에서 그램당 칼로리로 나타냅니다.
1 칼로리는 정확히 4.184 줄, 0.001 킬로칼로리, 약 0.00116 와트시와 같습니다.
마이크로줄은 1 줄의 100 만분의 1, 곧 0.000001 줄에 해당하는 에너지 단위입니다. 기호는 µJ 입니다. 작은 생물의 눈금이고, 짧은 레이저 펄스의 눈금이며, 감지기가 깨어날 때 쓰는 전기의 눈금입니다. 도구 없이도 사람이 알아챌 수 있는 일을 아직 설명해 주는, 가장 작은 에너지 단위이기도 합니다.
여기가 곤충이 사는 자리입니다. 0.5 밀리그램짜리 벼룩이 20 센티미터를 뛰는 데 드는 것은 약 1 마이크로줄이고, 수평으로 나는 모기가 지니는 것은 그 4 분의 1 남짓입니다. 1 그램을 0.1 밀리미터 들어 올리는 일도 같습니다. 이런 양이 있어야 이 단위가 몸에 와닿습니다. 원리상 보이지 않는 것이 아니라, 초당 수백만 번 되풀이되지 않는 한 대수롭지 않을 만큼 작을 뿐입니다.
점화에 관한 안전은 이 범위에서 적히고, 그 수치가 장비를 어떻게 만들 수 있는지를 정합니다. 수소와 공기의 혼합기에 불을 붙이는 최소 에너지는 약 17 마이크로줄이며, 대다수 탄화수소 증기는 수백 마이크로줄입니다. 정유소와 곡물 창고와 광산에 쓰이는 본질 안전 기기는 어떤 고장에도 혼합기가 요구하는 양을 넘겨 내놓지 못한다는 것을 보여 인증받습니다. 위험 장소로 갈 회로를 볼트가 아니라 마이크로줄로 살피는 까닭이 여기 있습니다.
펄스 빛을 쓰는 기기는 거의 예외 없이 마이크로줄로 규격이 적힙니다. 차량용 라이다는 몇 마이크로줄짜리 펄스를 초당 수천 번 쏘고, 레이저 각인 장치는 수십에서 수백을 쓰며, 미세 가공용 펨토초 증폭기는 이 범위의 위쪽 끝에 놓입니다. 빔이 무엇을 자르고 무엇을 찍고 어디까지 안전하게 비출 수 있는지를 정하는 것은 펄스 하나의 에너지이며, 평균 출력만으로는 그 물음에 답할 수 없습니다.
저전력 전자회로도 같은 말로 예산을 짭니다. 무선 인식용 수동 꼬리표는 판독기의 전자기장에서 몇 마이크로줄을 거두어 그 안에서 주고받기를 모두 끝내야 합니다. 근거리 무선 알림 한 번은 수십 마이크로줄, 수정 시계의 기계 장치는 초당 약 1 마이크로줄, 깨어나 재고 다시 잠드는 온도 감지기는 10 마이크로줄 아래로도 마칩니다. 그런 기기의 전지 수명은 마이크로줄로 하는 산수입니다.
그 위로는 밀리줄이 이어받고 효과는 기계적이 됩니다. 손에 느껴지는 불꽃, 귀에 들리는 소리, 떨어지는 작은 물건입니다. 그 아래로는 나노줄이 이어받고 효과는 광학적이고 전자적인 것이 됩니다. 마이크로줄은 그 사이의 좁은 띠를 차지하며, 달리 아무것도 나누지 않는 여러 분야가 같은 접두어에서 만나는 까닭이 그것입니다.
1 마이크로줄은 0.000001 줄, 약 6.24 × 10¹² 전자볼트, 약 2.78 × 10⁻¹⁰ 와트시와 같습니다.