| Referens | Joule (J) | Millijoule (mJ) |
|---|---|---|
| One food calorie (kcal) | 4184 J | 4184000 mJ |
| An AA alkaline battery | 10000 J | 10000000 mJ |
| Daily adult food intake | 8368000 J | 8.368 × 109 mJ |
| One unit on an electricity bill | 3600000 J | 3.6 × 109 mJ |
| A lightning strike | 1 × 109 J | 1 × 1012 mJ |
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.
Millijoulen är en energienhet som motsvarar en tusendels joule, alltså 0,001 joule. Beteckningen är mJ. Den är den första enheten på vägen nedåt från joulen där människokroppen slutar känna vad som sker, och därför dyker den upp överallt där en liten mängd energi måste frigöras avsiktligt och exakt.
Vardagens mekanik når dit utan möda. Ett gem på ett gram, släppt från en meter, landar med omkring tio millijoule. Att trycka ned en tangent kräver ett par, att vända ett blad betydligt mindre, och gnistan som hoppar från ett dörrhandtag en torr dag bär mellan en och tio. Den sista siffran ligger ungefär vid känseltröskeln, vilket gör millijoulen till den minsta energi en människa vanligen märker utan att bli tillsagd.
Explosionsskyddet är skrivet här. Den minsta antändningsenergin för metan i luft ligger kring 0,28 millijoule och för propan kring 0,25, medan moln av mjöl, socker eller metalldamm kräver tiotals millijoule. Standarder för riskområden fastställer en krets tillåtna lagrade energi mot dessa tal, så att hela byggnaden kring egensäkerhet vilar på storheter av denna ordning och inte på vad en spänningsmätare visar.
Medicinska och industriella lasrar klassas i millijoule per puls. En godhetsomkopplad laser som används för att ta bort tatueringar eller för stenkrossning levererar några hundra millijoule på några nanosekunder, och just den extrema korttiden förvandlar en blygsam energi till en toppeffekt på megawatt. Kapsulotomi i ögat använder några få millijoule, och hudvårdsapparater doseras i samma enhet, eftersom det som avgör verkan i vävnaden är dosen per puls och inte behandlingen som helhet.
Små elektriska och akustiska storheter hamnar också här. En laserpekare på en milliwatt sänder ut en millijoule i sekunden. Den som talar högt strålar ut ungefär en millijoule ljud i sekunden, och signalgivaren i en brandvarnare flera. En kondensator på en mikrofarad laddad till femtio volt lagrar 1,25 millijoule, och det är den sortens tal som trycks på blixtkretsar, tändmoduler och kameraslutare.
Ovanför tar joulen vid och verkningarna blir uppenbart mekaniska; nedanför tar mikrojoulen vid och verkningarna blir osynliga. Det gör millijoulen till förnimmelsens praktiska gräns, och förklarar varför säkerhetsgränser, känslighetströsklar och dosangivelser så ofta stannar vid tre decimaler i stället för att gå längre ned.
En millijoule motsvarar 0,001 joule, ungefär 0,000239 kalorier eller cirka 0,000000278 wattimmar.