Joule

De Viquipèdia
Dreceres ràpides: navegació, cerca

El joule (de símbol: J) és la unitat d'energia, quantitat de calor i treball en el Sistema Internacional d'Unitats. Va ser anomenada així en honor del físic anglès James Prescott Joule (18181889). Es tracta d'una unitat derivada que es defineix com el treball que fa una força d'un newton quan el punt on s'aplica es desplaça un metre en la direcció de la força. En termes d'unitats bàsiques del SI s'expressa en quilogram per metre quadrat dividit entre segon al quadrat:

\, 1\, \mathrm{J}=1\, \mathrm{kg} \cdot \mathrm{m}^{2} \cdot \mathrm{s}^{-2}

Seguint les normes del Sistema Internacional d'Unitats publicades per l'Oficina Internacional de Pesos i Mesures el nom de les unitats s'ha d'escriure en minúscula (joule) i el símbol amb la lletra majúscula J atès que deriva d'un nom propi.[1][2]

Definició[modifica | modifica el codi]

Un joule es defineix com la quantitat de treball físic que faria una força d'un newton per a moure un objecte a una distància d'un metre en la direcció de la força aplicada. Però, atès que el concepte d'energia s'utilitza en diferents àmbits de la física, hi ha d'altres definicions pràctiques utilitzant altres unitats derivades, així un joule també es:

\rm 1\, J = 1\, V \cdot C
\rm 1\, J = 1\, \Omega \cdot A^2 \cdot s
  • El treball necessari per produir la potència d'un watt durant un segon. Aquesta relació pot ser utilitzada per a definir el watt.
\rm 1\, J = 1\, W \cdot s

El quilowatt-hora és una altra unitat d'energia, basada en el watt i l'hora, que tot i no formar part del SI s'utilitza habitualment per a l'energia elèctrica, el seu preu s'acostuma a expressar en per kWh. Un quilowatt-hora serien 3.600.000 joules o 3,6 megajoules.

Història[modifica | modifica el codi]

El 1889 la British Association for the Advancement of Science va suggerir el nom de joule per a la unitat d'energia, el nom va ser adoptat al segon Congrès international des électriciens celebrat a París el mateix any 1889 en el marc de l'Exposició Universal.[3][4]

El 1948 a la 9a reunió de la CGPM que es va fer a París, es va consagrar el joule com a unitat d'energia, tanmateix la resolució era una mica ambigua i només deia El joule és la unitat de la quantitat de calor,[5] sembla que la Conferència va trobar alguns problemes amb els defensors de la caloria.[3] Una altra mostra d'ambigüitat és que a la mateixa 9a reunió de la CGPM es va adoptar una resolució[6] referent a l'escriptura dels noms i símbols de les unitats on encara apareixia l'erg, no seria fins al 1960, a l'11a reunió de la CGPM, quan es va definir el Sistema Internacional d'Unitats, que el joule quedaria definit clarament com l'única unitat d'energia, treball i quantitat de calor.[2]

En el camp de les radiacions ionitzants les unitats de mesura per a la dosi absorbida i la dosi equivalent de radiació són les mateixes, el joule per quilogram, però per evitar confusions s'utilitzen unitats amb un nom específic, el gray i el sievert respectivament.[7][8][9]

El 1971 la Unió Europea va publicar la directiva 71/354/EEC[10] instant els estats membres a utilitzar les unitats del Sistema Internacional, amb joule com la unitat d'energia tot i que permetia la utilització de la caloria fins al 1977 i de l'erg fins al 1979. La directiva 80/181/EEC[11] del 1979 va confirmar la utilització del SI i el joule però va permetre la utilització d'algunes altres unitats, com la caloria, sempre que el seu ús fos suplementari a la unitat corresponent del SI i temporalment fins a finals del 1989. Successives directives van anar endarrerint la data fins al 1999 (89/617/EEC[12] del 27 de novembre del 1989), i el 2009 (1999/103/EC[13] del 24 de gener del 2000), finalment la directiva 2009/3/EC[14] de l'11 de març del 2009 permet la utilització indefinida d'indicacions suplementàries d'algunes unitats.

Múltiples del joule[modifica | modifica el codi]

Múltiples del joule (J)
Submúltiples Múltiples
Valor Símbol Nom Valor Símbol Nom
10–1 J dJ decijoule 101 J daJ decajoule
10–2 J cJ centijoule 102 J hJ hectojoule
10–3 J mJ mil·lijoule 103 J kJ kilojoule
10–6 J µJ microjoule 106 J MJ megajoule
10–9 J nJ nanojoule 109 J GJ gigajoule
10–12 J pJ picojoule 1012 J TJ terajoule
10–15 J fJ femtojoule 1015 J PJ petajoule
10–18 J aJ attojoule 1018 J EJ exajoule
10–21 J zJ zeptojoule 1021 J ZJ zettajoule
10–24 J yJ yoctojoule 1024 J YJ yottajoule
En negreta els múltiples més utilitzats

Ordre de magnitud[modifica | modifica el codi]

El joule és una unitat d'energia molt petita per la vida corrent. Aproximadament, un joule és la quantitat d'energia necessària per aixecar un quilogram a una alçada de deu centímetres a la superfície terrestre. Una puntada de peu d'un esportista pot tenir una energia d'uns 200 J; una bombeta de baix consum de 20 watts durant vuit hores gasta uns 500.000 J; i el consum elètric d'una família mitjana durant un mes pot ser d'uns 1.000.000.000  (uns 278 kWh). Per aquest motiu, és més habitual utilitzar la unitat kWh (quilowatt hora) en lloc del MJ (megajoule) o el GJ (gigajoule), com caldria fer-ho.

Exemples pràctics[modifica | modifica el codi]

A la vida diària podem trobar aquests exemples quantificats en joules:

  • 1 joule :
    • energia necessària per aixecar un metre un petit objecte de 100 grams a la superfície de la Terra.
    • energia necessària per elevar la temperatura d'un gram d'aire sec (un litre) un grau Celsius.
  • 1000 joules
    • quantitat de calor dissipada en 10 segons per una persona en repòs.
    • energia que necessita un nen (30 kg) per pujar un pis (poc més de tres metres).
  • 1 megajoule (un milió de joules)
    • calor necessària per portar a ebullició 3 litres d'aigua.
    • un quart d'hora d'escalfament produït per un radiador de 1000 W.

Com es pot observar, el joule és una unitat massa petita per a ser utilitzada habitualment.

Conversions[modifica | modifica el codi]

1 joule és igual a:

Unitats definides en termes del joule:

  • 1 watt hora = 3600 J
  • 1 kilowatt hora = 3,6 x 106 J (o 3,6 MJ)
  • 1 tona TNT = 4,184 GJ

Referències[modifica | modifica el codi]

  1. (anglès) El Sistema Internacional d'Unitats PDF. Publicació de l'Oficina Internacional de Pesos i Mesures. Pàgina 131, apartat 5.2 Unit names
  2. 2,0 2,1 «Resolució número 12 de la 11a reunió de la CGPM» (en anglès). «La Conferència General de Pesos i Mesures celebrada a París el 1960 va definir el Sistema Internacional d'Unitats i va consagrar el joule com la unitat d'energia, treball i quantitat de calor.»
  3. 3,0 3,1 Naughtin, Pat. «Inquiry into Australia's future oil supply and alternative transport fuels» (pdf) (en anglès). Chronology of the joule, 2006, pàg. 3.
  4. (anglès) Definició del joule a lloc web Sizes The joule was adopted in 1889 by the International Electrical Congress. When the CGPM first defined SI, in 1960, it included the joule as one of the derived units.
  5. (francès) El joule com a unitat de la quantitat de calor Resolució 3 de la de la 9a reunió de la CGPM del 1948.
  6. (francès) [http://www.bipm.org/fr/CGPM/db/9/7/ Resolució 7a de la 9a reunió de la CGPM del 1948.
  7. BIPM. Unitats amb un nom especial Vegeu el darrer paràgraf.
  8. Resolució número 5 de la 16a reunió de la CGPM, 1979, adoptant el sievert
  9. Resolució número 9 de la 15a reunió de la CGPM, 1975, adoptant el gray.
  10. «Directiva del 18 d'octubre del 1971 sobre les lleis dels estats membres relatives a les unitats de mesura, (71/354/EEC)». [Consulta: 2-8-2009].
  11. «Directiva 80/181/EEC del 20 de desembre del 1979». [Consulta: 2-8-2009].
  12. «Directiva 89/617/EEC del 27 de novembre del 1989». [Consulta: 2-8-2009].
  13. «Directiva 1999/103/EC del Parlament Europeu i el Consell del 24 de gener del 2000.». [Consulta: 2-8-2009].
  14. «Directiva 2009/3/EC del Parlament Europeu i el Consell de l'11 de març del 2009». [Consulta: 2-8-2009].

Enllaços externs[modifica | modifica el codi]