Le joule (de symbole J) est une unité dérivée du Système international (SI) pour quantifier l'énergie, le travail et la quantité de chaleur. Le joule étant une très petite quantité d'énergie par rapport à celles mises en jeu dans certains domaines, on utilise plutôt les kilojoules (kJ) ou les calories en nutrition et dans les tableaux de valeur nutritive, et le kilowatt-heure pour mesurer l'énergie électrique ou thermique.
L'unité doit son nom au physicien anglais James Prescott Joule qui a énoncé la relation existant entre le courant traversant une résistance et la chaleur dissipée par celle-ci, appelée depuis la loi de Joule.
On définit cette Unité dérivée du Système international comme étant le travail d'une force motrice d'un newton dont le point d'application se déplace d'un mètre dans la direction de la force :
= =
L'expression du joule en unités de base du Système international est donc le kilogramme mètre carré par seconde au carré. Il est facile de retrouver ce résultat à partir de la formule de l'énergie cinétique E = 1⁄2 m v, E étant exprimé en joules (J), m en kilogrammes (kg) et v en mètres par seconde (m⋅s).
Bien que le joule soit homogène au newton mètre, cette dernière appellation est réservée au moment d'une force afin que l'unité rende compte de la façon dont cette grandeur est définie.
Un kilojoule vaut , et une calorie vaut soit .
Un watt-heure vaut , et un kilowatt-heure vaut .
Le concept d'énergie étant utilisé dans de nombreux domaines scientifiques, un certain nombre de définitions pratiques du joule sont possibles. Par exemple, un joule est le travail fourni par un circuit électrique pour faire circuler un courant électrique d'un ampère à travers une résistance d'un ohm pendant une seconde :
= = =
Un joule est aussi l'énergie fournie par une puissance de 1 watt pendant une seconde.
D'autres unités d'énergie sont exprimables en joules :
la calorie : 1 calorie = ;
la thermie : 1 thermie = . la thermie vaut 1 million de calories ;
le kilowatt-heure : 1 kWh = .
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Le Système international d'unités (abrégé en SI), inspiré du système métrique, est le système d'unités le plus largement employé au monde ; il n'est pas officiellement utilisé aux États-Unis, au Liberia et en Birmanie. Il s’agit d’un système décimal (on passe d’une unité à ses multiples ou sous-multiples à l’aide de puissances de 10) sauf pour la mesure du temps et des angles. C’est la Conférence générale des poids et mesures, rassemblant des délégués des États membres de la Convention du Mètre, qui décide de son évolution, tous les quatre ans, à Paris.
Le British thermal unit (abrégé en Btu ou BTU) est une unité d'énergie utilisée dans certains pays anglophones. Elle est définie par la quantité de chaleur nécessaire pour élever la température d'une livre anglaise d'eau d'un degré °F à la pression constante d'une atmosphère. Le choix de la température à laquelle le réchauffement se produit mène à des valeurs légèrement différentes (d'environ 0,5 %) du BTU : Un BTU vaut approximativement : 252–253 cal 778–782 ft·lbf (pieds-livres-force) 1 054-1 060 joules 0,293-0,294 Wh Le quad (abréviation de quadrillion) est définie comme valant 10 BTU, ce qui est environ 1,055×10 joules, et le therm est défini aux États-Unis et dans l'Union européenne comme étant .
Le kilogramme, dont le symbole est kg (en minuscules), est l'unité de base de masse dans le Système international d'unités (SI). Le kilogramme est la seule unité SI de base possédant un préfixe (« kilo », symbole « k » utilisé pour désigner le millier d'une unité) dans son nom. Quatre des sept unités de base du Système international sont définies par rapport au kilogramme, donc sa stabilité est importante. Du temps où il était en vigueur, le prototype international du kilogramme était rarement utilisé ou manipulé.
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