| Referens | Joule (J) | Mikrojoule (µJ) |
|---|---|---|
| One food calorie (kcal) | 4184 J | 4.184 × 109 µJ |
| An AA alkaline battery | 10000 J | 1 × 1010 µJ |
| Daily adult food intake | 8368000 J | 8.368 × 1012 µJ |
| One unit on an electricity bill | 3600000 J | 3.6 × 1012 µJ |
| A lightning strike | 1 × 109 J | 1 × 1015 µJ |
Joulen är SI-enheten för energi, arbete och värme. Beteckningen är J. En joule är det arbete som uträttas när en kraft på en newton flyttar sin angreppspunkt en meter, och lika mycket den energi som avges när en watts effekt flödar under en sekund.
Den likheten är skälet till att enheten finns. Före artonhundratalet betraktades värme och mekaniskt arbete som skilda ting mätta i skilda enheter, värme i kalorier och arbete i fotpund. James Prescott Joule ägnade år åt att visa att en bestämd mängd mekaniskt arbete alltid ger samma mängd värme, mest känt genom att röra vatten med ett skovelhjul drivet av fallande vikter och mäta temperaturhöjningen. Att fastställa den växelkursen, värmets mekaniska ekvivalent, förenade mekaniken och termodynamiken till ett enda ämne.
Eftersom den definieras genom basenheterna binder joulen samman allt. Den är en newtonmeter, en wattsekund, en coulombvolt och ett kilogram meter i kvadrat per sekund i kvadrat, och var och en av dessa former förekommer i bruk beroende på vilken gren av fysiken som talar. Elektrisk, mekanisk, termisk och kemisk energi räknas alla i samma enhet, vilket är det som över huvud taget gör energibokföring över ett helt system möjlig.
Skalan är på ett användbart sätt i mänsklig storlek. Att lyfta ett äpple en meter kostar ungefär en joule. Ett hjärtslag förbrukar ungefär en joule. Att tappa en lärobok från ett skrivbord frigör ett tiotal. Under det blir joulen otymplig och de prefixförsedda enheterna tar över; över det gör kilojoulen och megajoulen detsamma.
Livsmedels energi mäts egentligen i joule, och märkningen i Australien, Nya Zeeland och Europeiska unionen anger kilojoule vid sidan av eller i stället för kalorier. Kalorin lever kvar i allmänt bruk mest av vana, och omräkningen, en kalori lika med 4,184 joule, är fastlagd genom definition och inte uppmätt.
Näringslära, ballistik, batterikapacitet, lasereffekt, sprängverkan och den energi ett jordskalv frigör anges alla i joule eller dess multiplar, vilket gör det möjligt att jämföra storheter från helt olika områden direkt.
En joule motsvarar en newtonmeter, en wattsekund, ungefär 0,239 kalorier eller cirka 0,000278 wattimmar.
Mikrojoulen är en energienhet som motsvarar en miljondels joule, alltså 0,000001 joule. Beteckningen är µJ. Den är skalan för små levande varelser, för korta laserpulser och för den el en givare gör av med när den vaknar, och den är den minsta energienhet som fortfarande beskriver händelser en människa kan märka utan hjälpmedel.
Här bor insekterna. En loppa på ett halvt milligram som hoppar tjugo centimeter gör av med ungefär en mikrojoule, och en mygga i plan flykt bär drygt en fjärdedel av det. Att lyfta ett gram en tiondels millimeter kostar detsamma. Det är sådana storheter som gör enheten begriplig: inte osynliga i princip, bara för små för att spela roll om inte något upprepar dem miljontals gånger i sekunden.
Tändskyddet skrivs i detta område, och siffrorna avgör hur utrustning får byggas. Den minsta energi som antänder en blandning av väte och luft ligger kring 17 mikrojoule; för de flesta kolvätegaser rör det sig om några hundra. Egensäker apparatur för raffinaderier, spannmålsmagasin och gruvor certifieras genom att man visar att inget fel kan frigöra mer än blandningen kräver, och därför granskas kretsar avsedda för riskområden i mikrojoule och inte i volt.
Instrument med pulsat ljus anges i mikrojoule nästan undantagslöst. En fordonslidar skjuter pulser på några mikrojoule många tusen gånger i sekunden, lasermärkningssystem använder tiotal till hundratal, och femtosekundförstärkare avsedda för mikrobearbetning ligger i områdets övre del. Energin per puls bestämmer vad strålen kan skära, avbilda eller lysa upp utan fara, och medeleffekten ensam besvarar inte den frågan.
Elektronik med låg förbrukning budgeterar i samma termer. En passiv radiotagg hämtar några mikrojoule ur läsarens fält och måste avsluta hela sitt utbyte inom dem. En kortdistanssändning kostar tiotals mikrojoule, ett kvartsurverk ungefär en i sekunden, och en temperaturgivare som vaknar, mäter och somnar om kan klara sig på under tio. Batteritiden hos sådana apparater är räkning utförd i mikrojoule.
Ovanför tar millijoulen vid och verkningarna blir mekaniska: en gnista man känner, ett klick man hör, ett litet föremål som faller. Nedanför tar nanojoulen vid och verkningarna blir optiska och elektroniska. Mikrojoulen upptar det smala bandet däremellan, och därför möts så många ämnesområden som annars inte delar något alls i samma prefix.
En mikrojoule motsvarar 0,000001 joule, ungefär 6,24 × 10¹² elektronvolt eller cirka 2,78 × 10⁻¹⁰ wattimmar.