ژول

Joule
دستگاه:	یکای فرعی اس‌آی
یکای ...	انرژی
نشان:	J
ابتدای نام:	جیمز ژول
تبدیل یکا
یک J در...	برابر است با...
یکای اصلی اس‌آی	1 کیلوگرم·متر2/ثانیه2
دستگاه واحدهای سانتیمتر-گرم-ثانیه	۱×۱۰۷ ارگ (یکا)
کیلووات ساعت	۲.۷۸×۱۰−۷ kW·h
کالری	۲.۳۹×۱۰−۴ kcal
BTUs	۹.۴۸×۱۰−۴ BTU
الکترون‌ولت	۶.۲۴×۱۰۱۸ eV

ژول (به انگلیسی: Joule)‏ یکای اندازه گیری انرژی و کار در سامانه استاندارد بین‌المللی یکاها یا دستگاه SI است. این یکا به افتخار جیمز ژول فیزیکدان انگلیسی نام گذاری شده‌است.

تعریف

بنا به تعریف، یک ژول(J) مقدار کاری است که نیروی یک نیوتن(N) در جابجا کردن یک جسم به اندازهٔ یک متر(m) انجام می‌دهد. یعنی:

$\rm J = \rm N \cdot m \,\!$

بر حسب تعریف دیگر یکاها، به سادگی می‌توان نشان داد که:

$\rm J = N \cdot m = {}\rm \frac{kg \cdot m^2}{s^2} = \rm Pa \cdot m^3={}\rm W \cdot s \,\!$

که در آن، Pa(پاسکال) یکای فشار و W(وات) یکای توان هستند.

یک ژول را می‌توان به شکل‌های زیر نیز تعریف کرد:

• کار لازم برای جابجایی یک کولن بار الکتریکی در اختلاف پتانسیل الکتریکی یک ولتی.
• کار لازم برای متراکم کردن گازی با فشار یک پاسکال به اندازهٔ یک متر مکعب.
• کار لازم برای تولید توان یک واتی به مدت یک ثانیه.

اشتباه‌گرفتن با نیوتون-متر

نوشتار اصلی: نیوتون-متر

با وجود اینکه بُعد (دیمانسیون) ژول با نیوتون-متر یکی است ‎(1 J = 1 N·m = 1 kg·m^۲·s^−۲)‎ اما بهتر است ایندو را بجای یکدیگر بکار نبریم، چراکه نیتون-متر (N·m) یکای گشتاور است اما ژول واحد انرژیست. رابطهٔ گشتاور و انرژی به صورت زیر است:

$E= \tau \theta\$

که E انرژی، τ اندازهٔ گشتاور و θ زاویهٔ جابجایی (بر حسب رادیان) است. از آنجایی که رادیان فاقد بُعد است، نتیجه می‌گیریم که گشتاور و انرژی دارای بعد یکسانی هستند.

اختصاص نیوتون-متر برای گشتاور و ژول برای انرژی، برای جلوگیری از سوءبرداشت‌ها و سوءتفاهم‌ها مفید است.

علت یکی بودن یکای گشتاور و انرژی این است که هم کار و هم گشتاور را می‌توان به صورت حاصلضرب نیرو در فاصله بیان کرد؛ با این وجود جزئیات ایندو مورد کاملا متفاوت هستند؛ گشتاور حاصل ضرب خارجی نیرو در فاصله‌است در حالی که کار حاصل ضرب داخلی آن‌هاست. همچنین در گشتاور، منظور از فاصله، طول بازوی اهرم است، در حالی که در کار، منظور از فاصله، مسافت طی‌شده توسط شیءای است که به آن نیرو وارد می‌شود.

تبدیلات

• ۱ ژول دقیقاً برابر ۱۰^۷ ارگ است.
• ۱ ژول برابر ۰٫۷۳۷۶ فوت.پوند (یکای کار در دستگاه مهندسی بریتانیایی) است.
• 1 ژول تقریباً معادل ۶٬۲۴۱٬۵۰۹٬۴۷۹٬۶۰۷٬۷۱۸٬۳۸۲٫۹۴۲۴۸۳۸۷۲۲۳۶ الکترون ولت (EV) است.

جستارهای وابسته

• ارگ
• الکترون ولت

منابع

• فیزیک، دیوید هالیدی و رابرت رزنیک، مهدی گلشنی و ناصر مقبلی، مرکز نشر دانشگاهی، ۱۳۶۵؛ جلد اول، فصل هفتم