Mostra la font per a Joule

{{Infotaula unitat
| nom = joule
| imatge = 
| peu = 
| estàndard = [[Unitat derivada del SI]]
| magnitud = [[Energia]]
| símbol = J
| anomenada = [[James Prescott Joule]]
| etiqueta extra = 
| dada extra = 
| units1 = [[Unitats base del SI]]
| inunits1 = 1 [[quilogram|kg]]&sdot;[[metre|m]]²&sdot;[[segon|s]]<sup>−2</sup>
| units2 = [[Unitats CGS]]
| inunits2 = {{val|1|e=7}} [[erg (unitat cgs)|erg]]
| units3 = [[quilowatt hora|quilowatts hora]]
| inunits3 = {{val|2.78|e=-7|u=kW·h}}
| units4 = [[quilocaloria|quilocalories]] ([[termoquímica|termoquímiques]])
| inunits4 = {{val|2.390|e=-4|u=kcal<sub>te</sub>}}
| units5 = [[BTU]]
| inunits5 = {{val|9.48|e=-4|u=BTU}}
| units6 = [[electró-volt]]s
| inunits6 = {{val|6.24|e=18|u=eV}}
}}
[[Fitxer:Joule_James_sitting.jpg|miniatura|Fotografia de [[James Prescott Joule]].]]
El '''joule''' (símbol '''J''') és la unitat d'[[energia]], [[Calor|quantitat de calor]] i [[treball físic|treball]] en el [[Sistema Internacional d'Unitats]]. Va ser anomenada així en honor del [[Física|físic]] [[Anglaterra|anglès]] [[James Prescott Joule]] ([[1818]] – [[1889]]). Es tracta d'una [[Unitats derivades del SI|unitat derivada]] que es defineix com el [[Treball físic|treball]] que fa una [[força]] d'un [[Newton (unitat)|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:

:<math>\, 1\, \mathrm{J}=1\, \mathrm{kg} \cdot \mathrm{m}^{2} \cdot \mathrm{s}^{-2}</math>

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.<ref>{{en}} [http://www.bipm.org/utils/common/pdf/si_brochure_8_en.pdf El Sistema Internacional d'Unitats] PDF. Publicació de l'[[Oficina Internacional de Pesos i Mesures]]. Pàgina 131, apartat ''5.2 Unit names''</ref><ref name=CGPM9>
{{ref-web| url = http://www.bipm.org/en/CGPM/db/11/12/ |títol=Resolució número 12 de la 11<sup>a</sup> reunió de la CGPM
|citació = 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. | llengua = anglès}}</ref>

== Definició ==
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 és:

* El treball necessari per moure una [[càrrega elèctrica]] d'un [[coulomb]] al llarg d'una [[diferència de potencial]] d'un [[volt]]. Aquesta relació pot ser utilitzada per a definir el volt.
:<math>\rm 1\, J = 1\, V \cdot C </math>

* El treball fet per un [[circuit elèctric]] per fer circular un [[corrent elèctric]] d'un [[ampere]] a través d'una [[Resistència elèctrica (component)|resistència elèctrica]] d'un [[ohm (unitat)|ohm]] durant un segon.
:<math>\rm 1\, J = 1\, \Omega \cdot A^2 \cdot s </math>

* El treball necessari per produir la [[potència física|potència]] d'un [[watt]] durant un [[segon]]. Aquesta relació pot ser utilitzada per a definir el watt.
:<math>\rm 1\, J = 1\, W \cdot s </math>

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 [[euro|€]] per kWh. Un quilowatt-hora serien 3.600.000 joules o 3,6 megajoules.

== Història ==
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]].<ref name=Naughtin>{{ref-publicació | url = http://www.aph.gov.au/senate/committee/rrat_ctte/completed_inquiries/2004-07/oil_supply/submissions/sub05.pdf. | format = pdf | títol = Inquiry into Australia's future oil supply and alternative transport fuels | pàgines = 3 | publicació = Chronology of the joule | cognom = Naughtin | nom = Pat | any = 2006 | llengua = anglès}}{{Enllaç no actiu|bot=InternetArchiveBot |data=2022}}</ref><ref>{{en}} [http://www.sizes.com/units/joule.htm 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.''</ref>

El [[1948]] a la 9a reunió de la [[Conferència General de Pesos i Mesures|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'',<ref>{{fr}} [http://www.bipm.org/jsp/fr/ViewCGPMResolution.jsp?CGPM=9&RES=3 El joule com a unitat de la quantitat de calor] Resolució 3 de la de la 9<sup>a</sup> reunió de la [[Conferència General de Pesos i Mesures|CGPM]] del [[1948]].</ref> sembla que la Conferència va trobar alguns problemes amb els defensors de la [[caloria]].<ref name=Naughtin/> Una altra mostra d'ambigüitat és que a la mateixa 9a reunió de la CGPM es va adoptar una resolució<ref>{{fr}} [http://www.bipm.org/fr/CGPM/db/9/7/ Resolució 7a de la 9a reunió de la CGPM del 1948.</ref> referent a l'escriptura dels noms i símbols de les unitats on encara apareixia l'[[Erg (unitat cgs)|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.<ref name=CGPM9/>

En el camp de les [[Radiació ionitzant|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 (unitat)|gray]] i el [[sievert]] respectivament.<ref>[http://www.bipm.org/fr/si/si_brochure/chapter2/2-2/2-2-2.html BIPM. Unitats amb un nom especial] Vegeu el darrer paràgraf.</ref><ref>[http://www.bipm.org/jsp/fr/ViewCGPMResolution.jsp?CGPM=16&RES=5 Resolució número 5 de la 16a reunió de la CGPM, 1979, adoptant el sievert]</ref><ref>[http://www.bipm.org/en/CGPM/db/15/9/ Resolució número 9 de la 15a reunió de la CGPM, 1975, adoptant el gray.]</ref>

El [[1971]] la [[Unió Europea]] va publicar la [[Directiva de la Unió Europea|directiva]] 71/354/EEC<ref>{{ref-web| url = http://eur-lex.europa.eu/Notice.do?mode=dbl&lang=en&lng1=en,nl&lng2=da,de,el,en,es,fr,it,nl,pt,&val=22924:cs&page=1&hwords= |títol=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}}</ref> 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 (unitat cgs)|erg]] fins al [[1979]]. La directiva 80/181/EEC<ref>{{ref-web| url = http://eur-lex.europa.eu/LexUriServ/LexUriServ.do?uri=CELEX:31980L0181:EN:NOT|títol= Directiva 80/181/EEC del 20 de desembre del 1979|consulta=2-8-2009}}</ref>
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<ref>{{ref-web| url = http://eur-lex.europa.eu/LexUriServ/LexUriServ.do?uri=CELEX:31989L0617:EN:HTML |títol= Directiva 89/617/EEC del 27 de novembre del 1989|consulta=2-8-2009}}</ref> del [[27 de novembre]] del [[1989]]), i el 2009 (1999/103/EC<ref>{{ref-web| url = http://eur-lex.europa.eu/LexUriServ/LexUriServ.do?uri=CELEX:31999L0103:EN:HTML |títol= Directiva 1999/103/EC del Parlament Europeu i el Consell del 24 de gener del 2000.|consulta=2-8-2009}}</ref>
del [[24 de gener]] del [[2000]]), finalment la directiva 2009/3/EC<ref>{{ref-web| url = http://eur-lex.europa.eu/LexUriServ/LexUriServ.do?uri=OJ:L:2009:114:SOM:en:HTML |títol= Directiva 2009/3/EC del Parlament Europeu i el Consell de l'11 de març del 2009|consulta=2-8-2009}}</ref>
de l'[[11 de març]] del [[2009]] permet la utilització indefinida d'indicacions suplementàries d'algunes unitats.

== Múltiples del joule ==
{| class=wikitable style="text-align:center; margin:0 auto 0 auto;"
|+ Múltiples del joule (J)
|- style="color:#fff;"
! colspan=3 style="background:#3e3e3e;" | Submúltiples
!
! colspan=3 style="background:#3e3e3e;" | Múltiples
|-
! style="background:#d4d4d4;" | Valor
! style="background:#d4d4d4;" | Símbol
! style="background:#d4d4d4;" | Nom
!
! style="background:#d4d4d4;" | Valor
! style="background:#d4d4d4;" | Símbol
! style="background:#d4d4d4;" | Nom
|-
| 10<sup>–1</sup> J || style="text-align:center;"| dJ
| style="text-align:center;"| decijoule || rowspan="10" | || 10¹ J
| style="text-align:center;"| daJ || style="text-align:center;"| decajoule
|-
| 10<sup>–2</sup> J || style="text-align:center;"| cJ
| style="text-align:center;"| centijoule
| 10² J || style="text-align:center;"| hJ
| style="text-align:center;"| hectojoule
|-
| 10<sup>–3</sup> J || style="text-align:center;"| '''mJ'''
| style="text-align:center;"| '''mil·lijoule'''
| 10<sup>3</sup> J || style="text-align:center;"| '''kJ'''
| style="text-align:center;"| '''kilojoule'''
|-
| 10<sup>–6</sup> J || style="text-align:center;"| '''µJ'''
| style="text-align:center;"| '''microjoule'''
| 10⁶ J || style="text-align:center;"| '''MJ'''
| style="text-align:center;"| '''megajoule'''
|-
| 10<sup>–9</sup> J || style="text-align:center;"| '''nJ'''
| style="text-align:center;"| '''nanojoule'''
| 10⁹ J || style="text-align:center;"| '''GJ'''
| style="text-align:center;"| '''gigajoule'''
|-
| 10<sup>–12</sup> J || style="text-align:center;"| '''pJ'''
| style="text-align:center;"| '''picojoule'''
| 10<sup>12</sup> J || style="text-align:center;"| '''TJ'''
| style="text-align:center;"| '''terajoule'''
|-
| 10<sup>–15</sup> J || style="text-align:center;"| fJ
| style="text-align:center;"| femtojoule
| 10<sup>15</sup> J || style="text-align:center;"| PJ
| style="text-align:center;"| petajoule
|-
| 10<sup>–18</sup> J || style="text-align:center;"| aJ
| style="text-align:center;"| attojoule
| 10<sup>18</sup> J || style="text-align:center;"| EJ
| style="text-align:center;"| exajoule
|-
| 10<sup>–21</sup> J || style="text-align:center;"| zJ
| style="text-align:center;"| zeptojoule
| 10<sup>21</sup> J || style="text-align:center;"| ZJ
| style="text-align:center;"| zettajoule
|-
| 10<sup>–24</sup> J || style="text-align:center;"| yJ
| style="text-align:center;"| yoctojoule
| 10<sup>24</sup> J || style="text-align:center;"| YJ
| style="text-align:center;"| yottajoule
|-
| colspan=7 | En negreta els múltiples més utilitzats
|}

== Ordre de magnitud ==
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 elèctric 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 ==
A la vida diària podem trobar aquests exemples quantificats en joules:

* 1 joule : 
** energia necessària per aixecar un metre un petit objecte de 100 [[gram]]s 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 [[segon]]s 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 ==
1 joule és igual a:
* 1 [[Newton (unitat)|N]]·[[metre|m]] ([[newton (unitat)|newton]] [[metre]]) 
* 1 [[Watt|W]]·[[segon|s]] ([[watt]] [[segon]])
* 2,7778 {{e|−4}} watt hora
* 0,000 000 278 [[quilowatt-hora]]
* 6,24150974 × 10<sup>18</sup> eV ([[electró volt]]s)
* 0,239 [[caloria|calories]]
* 1 [[pascal (unitat)|pascal]]-[[metre cúbic]].

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

== Newton-metre i parell ==
En [[mecànica]], el concepte de [[força]] (en alguna direcció) té un anàleg proper en el concepte de [[parell]] (aproximadament un angle):

{| class=wikitable
|-
! Lineal !! Angular
|-
| Força || Parell
|-
| [[Massa]] || [[Moment d'inèrcia]]
|-
| Desplaçament
| Angle
|}

El resultat d'aquesta similitud és que la unitat del SI per al parell és el [[newton-metre]], que funciona de manera [[àlgebraica]] per tenir les mateixes [[anàlisi dimensional|dimensions]] que el joule, però no són intercanviables. La [[Conferència General de Peses i Mesures]] ha donat a la unitat d'[[energia]] el nom de ''joule'', però no li ha donat cap nom especial a la unitat de parell, per tant és simplement el newton-metre (N⋅m) – un nom compost derivat de les seves parts constituents.<ref name=BIPM2>{{ref-web|url = http://www.bipm.org/en/si/si_brochure/chapter2/2-2/2-2-2.html |títol=Units with special names and symbols; units that incorporate special names and symbols |editor=[[International Bureau of Weights and Measures]] |consulta=18 març 2015 |arxiuurl= https://web.archive.org/web/20090628084157/http://www.bipm.org/en/si/si_brochure/chapter2/2-2/2-2-2.html |arxiudata=28 juny 2009 |citació= A derived unit can often be expressed in different ways by combining base units with derived units having special names. Joule, for example, may formally be written newton metre, or kilogram metre squared per second squared. This, however, is an algebraic freedom to be governed by common sense physical considerations; in a given situation some forms may be more helpful than others. In practice, with certain quantities, preference is given to the use of certain special unit names, or combinations of unit names, to facilitate the distinction between different quantities having the same dimension.}}</ref> L'ús de newton-metres per al parell i els joules per a l'energia és útil per evitar malentesos i comunicacions incorrectes.<ref name=BIPM2/>

La distinció es pot veure també en el fet que l'energia és una quantitat [[escalar (física)|escalar]]: el [[producte puntual]] d'un [[vector euclidià|vector]] de força i un vector de desplaçament. Per contra, el parell és un vector: el [[producte creuat]] d'un vector força i un vector distància. El parell i l'energia estan relacionats entre si per l'equació
<math display="block">E = \tau \theta\, ,</math>

on ''E'' és energia, ''τ'' és (la [[magnitud (matemàtiques)#espai vectorial euclidià|magnitud vectorial]] de) parell, i ''θ'' és l'angle escombrat (en [[radians]]). Com que els angles plans són adimensionals, es dedueix que el parell i l'energia tenen les mateixes dimensions.

== Watt-segon ==
Un '''watt-segon''' (símbol '''W&nbsp;s''' o '''W⋅s''') és una [[unitat derivada]] d'[[energia]] equivalent al joule.<ref>{{SIbrochure8th|pages=39–40, 53}}</ref> El watt-segon és l'energia equivalent a la potència d'un [[watt]] sostingut durant un [[segon]]. Tot i que el watt-segon és equivalent al joule tant en unitats com en significat, hi ha alguns contextos en què s'utilitza el terme "watt-segon" en comptes de "joule", com ara en la qualificació de [[Flaix|unitats de flaix electrònic]].<ref>{{ref-web|url=http://www.imaginginfo.com/print/Studio-Photography/What-Is-A-Watt-Second/3$1043|títol=What Is A Watt Second?|consulta=2023-05-08|arxiuurl=https://web.archive.org/web/20170602221233/http://www.imaginginfo.com/print/Studio-Photography/What-Is-A-Watt-Second/3$1043|arxiudata=2017-06-02}}</ref>

== Referències ==
{{referències}}

== Enllaços externs ==
* [http://formularium.org/?go=122 Conversió d'unitats a partir del joule] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20201219030333/http://formularium.org/?go=122 |date=2020-12-19 }} {{en}}
* [http://www.imperialtometric.com/conversion_en.htm Convertidor de joules en línia] {{en}}
* [http://www.worsleyschool.net/science/files/emc2/emc2.html El joule en E=mc²] {{en}}


{{Unitats del SI}}

[[Categoria:Unitats derivades del SI]]
[[Categoria:Unitats d'energia]]