In Physik und Technik ist das Joule die einheitliche SI-Einheit für die Energie in all ihren Formen. Benannt ist sie nach dem britischen Forscher J.P. Joule. Sie kommt beim Beschreiben von Prozessen zum Einsatz, in denen Energie von einem auf ein anderes System übergeht oder von einer Form in eine andere umgewandelt wird:
In Joule lässt sich die Menge der in einer bestimmten Zeit geleisteten Arbeit angeben, wie auch die in einem Prozess zwischen zwei Systemen übertragene Wärmemenge. Das Joule ist zudem die Maßeinheit für das Bemessen des Gebäudebedarfs im Zusammenhang mit der Strom- und Wärmeversorgung.
Das Joule ist beschreibbar als geleistete Arbeit in einer bestimmten Zeit und leitet sich wie folgt aus den Grundeinheiten ab: Ein Kilogramm mal Quadratmeter Fläche pro Sekunde im Quadrat.
Häufige Beispiele für die Energiemenge von einem Joule:
- eine Tafel Schokolade einen Meter anheben
- ein Gramm Wasser um 0,239 Kelvin zu erwärmen
- einen ruhenden Körper von 2 kg Masse aus der Ruhe auf 1 m/s beschleunigen
Joule, Kalorie und Newtonmeter
Der Newtonmeter hat die gleiche Definition und ist im Betrag gleich dem Joule. Diese Einheit wird bei der Übertragung von Kraft über einen Hebelarm für die Angabe des Drehmoments verwendet. Das Watt lässt sich direkt aus dem Joule ableiten: Ein Watt entspricht dem Energieumsatz in Höhe von einem Joule pro Sekunde.
Veraltete Einheiten sind die Kalorie und das Erg. Eine Kalorie ist definiert als die Menge Energie, um ein Gramm Wasser um ein Kelvin zu erhitzen. Sie ist noch in Gebrauch, um den Energiegehalt von Lebensmitteln anzugeben. Eine Kalorie entspricht ca. 4,189 Joule. Das Erg basiert auf dem metrischem System und ist in der Astrophysik noch in Verwendung. Ein Erg beträgt 10 hoch -7 Joule.