| Referentie | Joule (J) | Wattuur (Wh) |
|---|---|---|
| One food calorie (kcal) | 4184 J | 1.16222 Wh |
| An AA alkaline battery | 10000 J | 2.77778 Wh |
| Daily adult food intake | 8368000 J | 2324.44 Wh |
| One unit on an electricity bill | 3600000 J | 1000 Wh |
| A lightning strike | 1 × 109 J | 277778 Wh |
De joule is de SI-eenheid van energie, arbeid en warmte. Het symbool is J. Eén joule is de arbeid die wordt verricht wanneer een kracht van één newton haar aangrijpingspunt één meter verplaatst, en evenzeer de energie die wordt afgegeven wanneer één watt vermogen gedurende één seconde stroomt.
Die gelijkwaardigheid is de reden dat de eenheid bestaat. Vóór de negentiende eeuw golden warmte en mechanische arbeid als verschillende dingen, gemeten in verschillende eenheden, warmte in calorieën en arbeid in voetponden. James Prescott Joule besteedde jaren aan het aantonen dat een vaste hoeveelheid mechanische arbeid altijd dezelfde hoeveelheid warmte oplevert, het bekendst door water te roeren met een schoepenrad aangedreven door vallende gewichten en de temperatuurstijging te meten. Het vastleggen van die wisselkoers, het mechanisch warmte-equivalent, voegde mechanica en thermodynamica samen tot één vak.
Omdat zij via de basiseenheden is gedefinieerd, verbindt de joule alles. Zij is een newtonmeter, een wattseconde, een coulombvolt en een kilogram meter kwadraat per seconde kwadraat, en elk van die vormen komt in gebruik voor naargelang welke tak van de natuurkunde spreekt. Elektrische, mechanische, thermische en chemische energie worden alle in dezelfde eenheid geteld, en dat is wat energieboekhouding over een heel systeem überhaupt mogelijk maakt.
De schaal is op nuttige wijze mensgroot. Een appel één meter optillen kost ongeveer één joule. Een hartslag verbruikt ruwweg één joule. Een studieboek van een bureau laten vallen maakt er zo'n tien vrij. Daaronder wordt de joule onhandig en nemen de eenheden met voorvoegsel het over; daarboven doen de kilojoule en de megajoule hetzelfde.
De energie van voedsel wordt eigenlijk in joule gemeten, en etiketten in Australië, Nieuw-Zeeland en de Europese Unie geven kilojoules naast of in plaats van calorieën. De calorie leeft in het algemeen gebruik vooral uit gewoonte voort, en de omrekening, één calorie gelijk aan 4,184 joule, ligt bij definitie vast en is niet gemeten.
Voeding, ballistiek, accucapaciteit, laservermogen, springkracht en de energie die een aardbeving vrijmaakt worden alle in joule of veelvouden daarvan opgegeven, wat het mogelijk maakt grootheden uit volstrekt verschillende gebieden rechtstreeks te vergelijken.
Eén joule is gelijk aan één newtonmeter, één wattseconde, ongeveer 0,239 calorieën of ongeveer 0,000278 wattuur.
De wattuur is een energie-eenheid gelijk aan de energie die één watt vermogen gedurende één uur levert, of precies 3600 joule. Het symbool is Wh. Zij is het kleingeld van de kilowattuur en dient overal waar de hoeveelheden energie te bescheiden zijn om in duizendtallen op te geven.
Accu's zijn haar voornaamste terrein. De capaciteit van een laptop, telefoon, elektrisch gereedschap of draagbare luidspreker wordt in wattuur opgegeven, en dat is het getal dat telt bij het vergelijken van apparaten, omdat het de twee waarden verenigt die gewoonlijk op een cel staan gedrukt. Een accu aangeduid met 3000 milliampère-uur bij 3,7 volt slaat ongeveer 11 wattuur op, en het ampère-uurgetal alleen betekent zonder de spanning niets.
Luchtvaartregels hebben de eenheid onverwacht bekend gemaakt. Lithiumaccu's boven 100 wattuur mogen zonder toestemming van de maatschappij niet in handbagage mee, en boven 160 wattuur zijn zij in passagiersvliegtuigen geheel verboden. Daarom dragen laptop- en camera-accu's het getal gedrukt, en daarom worden powerbanks zo ontworpen dat zij net onder de drempel blijven.
Ook energieopwekking op kleine schaal gebruikt haar. Een zonnepaneel op een tuinlamp, een sensor die energie uit de omgeving oogst of een fietsdynamo levert wattuur per dag in plaats van kilowattuur, en zuinige elektronica die jaren op één cel moet lopen wordt in milliwattuur begroot.
De eenheid deelt de kritiek die de kilowattuur treft: zij verbindt een coherente SI-eenheid van vermogen met een tijdseenheid buiten het SI. Strikt in SI-termen luidt de juiste uitdrukking 3600 joule, of 3,6 kilojoule, en wetenschappelijk schrijven gebruikt joule. Overal elders wint de praktische band met het vermogen van het apparaat.
Energieopslagsystemen, van een thuisaccu tot een netinstallatie, klimmen vanaf hetzelfde uitgangspunt op via kilowattuur en megawattuur, zodat de hele familie één rekenwijze deelt.
Een veelvoorkomende verwarring is het hier waard te ontwarren. Batterijcellen worden meestal in ampère-uur of milliampère-uur aangeduid, die lading meten en geen energie, en twee cellen met hetzelfde ampère-uurgetal slaan heel verschillende hoeveelheden op als hun spanningen verschillen. Ampère-uur maal de nominale spanning geeft wattuur: een telefooncel van 3000 milliampère-uur bij 3,85 volt bevat ongeveer 11,6 wattuur. Daarom zijn capaciteitsvergelijkingen tussen toestellen alleen in wattuur zinvol, daarom stellen luchtvaartmaatschappijen hun grenzen in wattuur, en daarom kan een powerbank die in milliampère-uur wordt aangeprezen minder leveren dan zijn getal doet vermoeden zodra zijn eigen omzettingsverliezen worden meegeteld.
Eén wattuur is gelijk aan 3600 joule, 0,001 kilowattuur of ongeveer 0,86 kilocalorieën.