ジュール
ジュール（テンプレート:Lang-en-short、記号：J）は、SIにおけるエネルギー、仕事、熱量、電力量の単位である。その名前はジェームズ・プレスコット・ジュールに因む。
1 ジュールは標準重力加速度の下でおよそ 102.0 グラム（小さなリンゴくらいの重さ）の物体を 1 メートル持ち上げる時の仕事に相当する。
定義
現在の SI におけるジュール J の定義は以下の通り。
ジュールはSI組立単位であり、SI基本単位を用いて構成される[1]。
SI や日本の計量単位令[2]では、1 つ目に掲げた定義を用いて、「1 ニュートンの力が力の方向に物体を 1 メートル動かすときの仕事」と定義していた[3][4]。
1 ジュールは 1 ニュートンの力がその方向に物体を 1 メートル動かすときの仕事であるので、ジュールは「ニュートンメートル」(N·m) と書き表すこともできる（SI においてはニュートンも組立単位なので、代数的操作によってそのように構成できる）。しかし、同じ単位を力のモーメント（これはエネルギーではない）にも用いることができ、仕事やエネルギーの単位として「ニュートンメートル」を使用すると混乱を招くおそれがあるため注意が必要である[5]。
1 ジュールは、1 ボルト (V) の電位差の中で 1 クーロン (C) の電荷を動かすのに必要な仕事とも定義できる。
- J = C · V
1 秒間に 1 ジュールの仕事が行われるときの仕事率が 1 ワットであり、ワット W はジュール J と秒 s から定義される。
- W = J / s
なお、電力量の単位としては、1 キロワット（= 1 000 J/s）の電力を 1 時間（= 60 分 = 3 600 s）消費したときの電力量である 1 キロワット時（= 1 kJ/s × 3 600 s = 3 600 kJ）がよく用いられる。 日本の計量法では、仕事量・熱量・電力量の単位として、ジュールとともにワット秒（ジュールと等しい）、ワット時（= 3 600 J）の使用が認められている[6]。
他の単位への換算
1 ジュールはおおよそ次のように換算される。
- 1 N·m（ニュートン・メートル）
- 1 C·V（クーロン・ボルト）
- 1 W·s（ワット秒）
- テンプレート:Sfrac kW · h = 約 2.777 778 × 10−7 kW · h（キロワット時）
- テンプレート:Sfrac cal = 約 0.239 0 cal（カロリー）
- 約 0.000 948 BTU（英国熱量単位）
- テンプレート:Sfrac erg = 107 erg（エルグ）
- テンプレート:Sfrac kgf · m = 約 0.101 972 kgf · m（重量キログラム・メートル）
- 約 0.738 ft · lbf（フィート・重量ポンド）
- 約 23.7 ft · pdl（フィート・パウンダル）
- テンプレート:Sfrac C = 約 0.624 150 934 × 1019 eV（電子ボルト）
- テンプレート:Sfrac = 約 1.112 650 06 × 10−17 kg（キログラム） – エネルギーの質量換算。特殊相対性理論#相対論的エネルギー参照。
ここで g0 = 9.806 65 m · s−2 は標準重力加速度、e = 1.602 176 565 × 10−19 C は電気素量であり、c = 299 792 458 m · s−1 は真空中の光速である。またカロリーは 1 cal = 4.184 J とする計量単位令の定義を用いた[7][注 1]。
SI 接頭辞付き単位
キロジュール
キロジュール（記号：kJ）は、ジュールの 103 = 1 000 倍の大きさを持つエネルギーの単位である。
- 1 kJ の仕事は、仕事率 1 キロワットの装置が 1 秒間にする仕事である。
- 1 kJ の熱量で、0 ℃の氷を 3 g 溶かすことができる。
- 1 kJ の熱量で、0 ℃、5 g の水の温度を 50 ℃ 上げることができる[注 2]。
- 地球上で 100 kg の物体を 1 m（または 1 kg の物体を 100 m）鉛直方向に持ち上げたときに生じる仕事は 100 kgw·m、約 1 kJ である。
- 1 kJ は、テンプレート:Sfrac ワット時（約 0.28 ワット時）に等しい。
メガジュール
メガジュール（記号：MJ）は、ジュールの 106 = 1 000 000 倍の大きさを持つエネルギーの単位である。
- 1 MJ の仕事は、仕事率 1 kW で動作する装置が 16 分 40 秒間（1 000 秒）にする仕事である。
- 1 MJ の熱量で、0 ℃ の氷を 3 kg 溶かすことができる。
- 1 MJ は、テンプレート:Sfrac キロワット時（約 0.28 キロワット時）に等しい。
脚注
注釈
引用
関連項目
| ジュール | キロワット時 | 電子ボルト | 重量キログラムメートル | カロリー | |
|---|---|---|---|---|---|
| 1 J | = 1 kg·m²/s² | ≈0.278×10−6 | ≈6.241×1018 | ≈0.102 | ≈0.239 |
| 1 kWh | = 3.6×106 | = 1 | ≈22.5×1024 | ≈0.367×106 | ≈0.860×106 |
| 1 eV | ≈0.1602×10−18 | ≈44.5×10−27 | = 1 | ≈16.3×10−21 | ≈38.3×10−21 |
| 1 kgf·m | = 9.80665 | ≈2.72×10−6 | ≈0.613×1018 | = 1 | ≈2.34 |
| 1 calIT | = 4.1868 | ≈1.163×10−6 | ≈0.261×1020 | ≈0.427 | = 1 |
参考文献
テンプレート:SI units navbox- ↑ 国際文書 国際単位系 (SI) 第 8 版日本語版 (2006) p. 27, 29。
- ↑ 計量単位令（平成四年十一月十八日政令第三百五十七号）。
- ↑ 計量単位令（平成四年十一月十八日政令第三百五十七号）、別表第一（第二条関係）二十。ニュートン : 一キログラムの物体に働くとき、その方向に一メートル毎秒毎秒の加速度を与える力 。
- ↑ 国際文書 国際単位系 (SI) 第 8 版日本語版 (2006) p. 56。ジュールは，1 MKS 単位の力[ニュートン]の作用点がその力の方向に 1 メートルに等しい距離だけ移動するときになされる仕事である 。
- ↑ 国際文書 国際単位系 (SI) 第 8 版日本語版 (2006) p. 30–31。ジュールは，形式的にニュートンメートル又はキログラムメートル 2 乗毎秒毎秒と表せる．しかし (中略) 実際には，ある量に対して，固有の単位名をつかうか，単位名の組み合わせを使うかの選択は，同じ次元を持つ異なる量を区別しやすいように，どちらかを優先することとなる 。
- ↑ 計量単位令（平成四年十一月十八日政令第三百五十七号） 、別表第一 二十六：仕事、三十：熱量、四十八：電力量。（計量単位の定義）第二条 法第三条に規定する計量単位の定義は、別表第一のとおりとする 。
- ↑ 計量単位令（平成四年十一月十八日政令第三百五十七号） 、別表第六（第五条関係）十三。 カロリー : ジュール又はワット秒の四・一八四倍 。
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