Joule : mesurer l’énergie
Selon le Système international d’unités (SI), le plus utilisé dans le monde, le joule (J) est l’unité de mesure de référence de l’énergie.
Cette unité qui sert à quantifier l’énergie est ainsi employée dans la quasi-totalité des pays du monde.
Comment calculer l’énergie en joule ?
Unité dite dérivée, le joule se calcule en référence à d’autres unités de masse, longueur et temps du Système international.
La formule du calcul de l’énergie en électricité s’écrit :
J = W x s
W : Watt
s : seconde
Une petite quantité d’énergie à l’échelle des activités humaines
Le joule correspond au travail d’une force d’un Newton dont le point d’application se déplace d’un mètre dans la direction de la force.
Cette quantité d’énergie est cependant perçue comme petite à l’échelle des activités humaines courantes. Cela peut limiter l’usage du joule ou amener à utiliser ses multiples en milliers :
- le kilojoule (1 kJ = 103 J),
- le mégajoule (1 MJ = 106 J),
- le gigajoule (1 GJ = 109 J),
- etc.
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Une panoplie d’unités d’énergie
Dans les faits, et contrairement à la plupart des autres unités du Système international, l’énergie est souvent mesurée avec d’autres unités que le joule, comme la cal, le kWh, la tep, etc. L’unité utilisée dépend en réalité du contexte, de la forme d’énergie en question, ainsi que d’un historique d’usage.
L’utilisation des calories comme unité d’énergie remonte en l’occurrence à l’époque où la chaleur n’était pas encore reconnue comme une forme d’énergie. La calorie était alors définie comme la quantité de chaleur nécessaire à élever de 1 degré Celsius la température de 1 gramme d’eau. Postérieurement, il a été prouvé que les transformations entre l’énergie dans sa forme mécanique et de chaleur se faisaient toujours avec le même rapport, à savoir 1 calorie pour 4,18 joules. Cela a permis de mesurer l’énergie sous forme de chaleur (comme dans toute autre forme) en Joules, l’utilisation des calories comme unité restant une habitude encore aujourd’hui.
Une autre unité qui est largement présente dans notre quotidien est le Kilowatt-heure (kWh), à ne pas confondre avec le kilowatt (kW) ou le Watt (W) tout court qui sont des unités de puissance. À la différence de la calorie, l’utilisation du kWh peut être justifiée par une adéquation plus importante. Il est d’une part question de commodité : un appareil qui consomme en une heure 1,5 kWh consomme en fait 5 400 000 J. D’autre part, le rapport avec la puissance de l’appareil se fait ainsi plus facilement : l’appareil en question, d’une puissance de 1500W, consomme en une heure 1,5 kWh d’énergie électrique.
Le dernier des trois exemples précédemment évoqués , la tonne d’équivalent pétrole (tep), doit être reliée au contexte de l’essor du pétrole au XXe siècle. L’unité représente la quantité d’énergie contenue dans une tonne de pétrole brut, soit 41,868 gigajoules. La tep permet notamment de comparer les quantités de différentes sources/combustibles qui composent les mix énergétiques des différents pays. Cela pourrait nous amener, dans la perspective d’un monde plus renouvelable, à projeter une diminution voire une disparition de l’usage de la tep dans le long terme…
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