| Referência | Joules (J) | Calorias (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 |
O joule é a unidade SI de energia, trabalho e calor. O seu símbolo é J. Um joule é o trabalho realizado quando uma força de um newton desloca o seu ponto de aplicação um metro, e igualmente a energia dissipada quando um watt de potência flui durante um segundo.
Essa equivalência é a razão de ser da unidade. Antes do século XIX, o calor e o trabalho mecânico eram tratados como coisas distintas medidas em unidades distintas, o calor em calorias e o trabalho em pés-libra. James Prescott Joule dedicou anos a mostrar que uma quantidade fixa de trabalho mecânico produz sempre a mesma quantidade de calor, sobretudo agitando água com uma roda de pás movida por pesos em queda e medindo a subida de temperatura. Estabelecer essa taxa de câmbio, o equivalente mecânico do calor, uniu a mecânica e a termodinâmica numa só matéria.
Por se definir através das unidades de base, o joule liga tudo. É um newton metro, um watt segundo, um coulomb volt e um quilograma metro quadrado por segundo quadrado, e cada uma dessas formas aparece no uso corrente consoante o ramo da física que estiver a falar. As energias elétrica, mecânica, térmica e química contam-se todas na mesma unidade, o que é o que torna possível a contabilidade energética de um sistema inteiro.
A escala tem um tamanho humano útil. Levantar uma maçã um metro custa cerca de um joule. Um batimento cardíaco consome aproximadamente um joule. Deixar cair um manual de uma secretária liberta uns dez. Abaixo disso os joules tornam-se desajeitados e as unidades com prefixo assumem; acima, os quilojoules e os megajoules fazem o mesmo.
A energia dos alimentos mede-se propriamente em joules, e os rótulos na Austrália, na Nova Zelândia e na União Europeia indicam quilojoules a par das calorias ou em vez delas. A caloria sobrevive no uso geral sobretudo por hábito, e a conversão, uma caloria igual a 4,184 joules, está fixada por definição e não medida.
A nutrição, a balística, a capacidade das baterias, a saída dos lasers, a potência dos explosivos e a energia libertada por um sismo exprimem-se todas em joules ou nos seus múltiplos, o que permite comparar diretamente grandezas vindas de domínios inteiramente diferentes.
Um joule equivale a um newton metro, a um watt segundo, a cerca de 0,239 calorias ou a cerca de 0,000278 watt-horas.
A caloria é uma unidade de energia igual a 4,184 joules. O seu símbolo é cal. Foi originalmente definida como o calor necessário para elevar em um grau Celsius a temperatura de um grama de água, e não é uma unidade do SI, embora sobreviva quase em toda a parte onde se fala de alimentos e de calor.
A definição original era incómoda porque a resposta depende da temperatura de partida. A água precisa de um pouco mais de calor para passar de 14,5 a 15,5 graus do que de 19,5 a 20,5, pelo que existiram várias calorias rivais: a caloria de quinze graus, a caloria média e a caloria das tabelas internacionais do vapor, entre outras. A caloria termoquímica hoje usada define-se simplesmente como exatamente 4,184 joules, cortando por completo a ligação à água e acabando com a ambiguidade.
A confusão maior é de escala. A caloria impressa nas embalagens alimentares nos Estados Unidos não é de todo esta unidade mas a quilocaloria, mil vezes maior, por vezes distinguida por um C maiúsculo. Uma bolacha anunciada com sessenta calorias contém na realidade sessenta mil da unidade aqui descrita. A convenção está enraizada e dificilmente mudará, pelo que os números nutricionais e os físicos têm de se ler em registos diferentes.
A química conservou a caloria muito depois de a física ter seguido em frente. As entalpias de reação, as energias de ligação e os calores de formação foram tabelados em quilocalorias por mole durante quase todo o século XX, e a literatura antiga e alguns manuais americanos atuais ainda o fazem. O valor equivalente do SI em quilojoules por mole é maior por um fator de 4,184, e enganar-se sobre qual está em uso produz erros de aspeto plausível.
A ciência da nutrição usa-a porque o balanço energético humano calha ficar numa escala cómoda em quilocalorias, com uma necessidade diária de cerca de dois mil. Em joules o mesmo valor ronda os oito milhões e meio, o que é exato mas mais difícil de manejar mentalmente.
O ar condicionado e a refrigeração em alguns países ainda classificam a capacidade em quilocalorias por hora, e os poderes caloríficos dos combustíveis aparecem em calorias por grama nas tabelas técnicas antigas.
Uma caloria equivale exatamente a 4,184 joules, a 0,001 quilocalorias ou a cerca de 0,00116 watt-horas.