| Referentie | Joule (J) | Calorieën (cal) |
|---|---|---|
| One food calorie (kcal) | 4184 J | 1000 cal |
| An AA alkaline battery | 10000 J | 2390.06 cal |
| Daily adult food intake | 8368000 J | 2000000 cal |
| One unit on an electricity bill | 3600000 J | 860421 cal |
| A lightning strike | 1 × 109 J | 239005736 cal |
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 calorie is een energie-eenheid gelijk aan 4,184 joule. Het symbool is cal. Zij werd oorspronkelijk gedefinieerd als de warmte die nodig is om de temperatuur van één gram water met één graad Celsius te verhogen, en zij is geen SI-eenheid, al leeft zij vrijwel overal voort waar over voedsel en warmte wordt gesproken.
De oorspronkelijke definitie was onhandig omdat het antwoord van de begintemperatuur afhangt. Water vraagt iets meer warmte om van 14,5 naar 15,5 graden te gaan dan van 19,5 naar 20,5, zodat er verscheidene concurrerende calorieën bestonden: de vijftiengradencalorie, de gemiddelde calorie en de calorie van de internationale stoomtabellen, onder andere. De thermochemische calorie die nu wordt gebruikt is eenvoudig gedefinieerd als precies 4,184 joule, wat de band met water volledig doorsnijdt en aan de dubbelzinnigheid een einde maakt.
De grotere verwarring betreft de schaal. De calorie die op voedselverpakkingen in de Verenigde Staten staat gedrukt is helemaal niet deze eenheid maar de kilocalorie, duizend maal groter, soms onderscheiden door een hoofdletter C. Een koekje dat zestig calorieën heet te bevatten bevat in werkelijkheid zestigduizend van de hier beschreven eenheid. De gewoonte zit diep en zal wel niet veranderen, dus voedingscijfers en natuurkundige cijfers moeten in verschillende registers worden gelezen.
De scheikunde hield de calorie lang aan nadat de natuurkunde verder was gegaan. Reactie-enthalpieën, bindingsenergieën en vormingswarmten werden het grootste deel van de twintigste eeuw in kilocalorieën per mol getabelleerd, en oudere literatuur en sommige huidige Amerikaanse leerboeken doen dat nog. Het overeenkomstige SI-getal in kilojoule per mol is een factor 4,184 groter, en verkeerd lezen welke bedoeld is levert fouten op die aannemelijk ogen.
De voedingswetenschap gebruikt haar omdat de menselijke energiebalans toevallig op een handige schaal in kilocalorieën ligt, met een dagelijkse behoefte van ongeveer tweeduizend. In joule wordt hetzelfde getal ruwweg achtenhalf miljoen, wat juist is maar lastiger uit het hoofd te hanteren.
Airconditioning en koeling worden in sommige landen nog in kilocalorieën per uur aangeduid, en verbrandingswaarden van brandstoffen staan in oudere technische tabellen in calorieën per gram.
Eén calorie is gelijk aan precies 4,184 joule, 0,001 kilocalorie of ongeveer 0,00116 wattuur.