Joule (ジュール)

ジュールはエネルギー、仕事、熱量のSI単位です。1ニュートンの力で物体をその力の方向に1メートル動かしたときに伝達されるエネルギーとして定義されており、物理学者ジェームズ・プレスコット・ジュールにちなんで名付けられました。

SI基本単位での表現

ジュールは導出単位であり、SI基本単位では次のように表されます：

1 J = 1 kg·m²/s²

これは、エネルギーが質量・距離・時間の関数であることを示しています。

さまざまな文脈でのエネルギー

ジュールはさまざまな物理式に登場します：

• 力学的仕事
  W = F × d
  （力 × 距離）

• 電気エネルギー
  W = V × I × t
  （電圧 × 電流 × 時間）

• 熱エネルギー
  Q = m × c × ΔT
  （質量 × 比熱容量 × 温度差）

実用例

• 約100グラムのリンゴが1メートル落下すると、約1 Jの位置エネルギーが放出されます

• 単三電池1本にはおよそ9000 Jのエネルギーが蓄えられています

• 落雷1回で最大50億 Jが放出されることもあります

主な用途

• 物理学・工学：エネルギー評価の共通単位

• 電力システム：消費電力や料金計算（例：1 kWh = 360万 J）

• 熱力学：熱量や内部エネルギーの定量化

• 栄養学：1カロリー = 4.184 J、食品エネルギー換算に使用

• 産業プロセス：機械的・熱的システムにおけるエネルギーの入出力測定