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Joule (unidad)

Joule (unidad)
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Joule.JPG
Concepto:
Unidad de medida de las magnitudes: energía, trabajo y calor. En la imagen experimento de la ley de Joule, haciendo variar la resistencia de los conductores, la intensidad de la corriente eléctrica, el tiempo que circulaban las cargas, etc., se establece la relación que existe entre estas magnitudes y la energía térmica generada.
Joule.Unidad de medida de las magnitudes: energía, trabajo y calor, derivada del Sistema Internacional de Unidades, su símbolo es J, debe su nombre al inglés James Prescott Joule.

Orígenes

El joule (se pronuncia yul), castellanizado julio, recibe este nombre en honor al físico inglés James Prescott Joule nacido en Salford, Mánchester, un 24 de diciembre de 1818 y fallecido en Salford, un 11 de octubre de 1889).
Joule realizó múltiples investigaciones, entre ellas estudió el magnetismo, y descubrió su relación con el trabajo mecánico, lo cual le condujo a la teoría de la energía. Hizo observaciones sobre la teoría termodinámica y encontró una relación entre la corriente eléctrica que atraviesa una resistencia y el calor disipado, llamada actualmente como ley de Joule (ver imagen y nota acompañante del artículo).
El joule fue aprobado como unidad de medida de energía, trabajo y calor en el Segundo Congreso Eléctrico, celebrado en París en 1889.

Definiciones

La unidad joule se puede definir como:

  • La energía cinética (movimiento) de un cuerpo con una masa de dos kilogramos, que se mueve con una velocidad de un metro por segundo (m/s) en el vacío.
  • El trabajo necesario para mover una carga eléctrica de un coulomb a través de una tensión (diferencia de potencial) de un volt. Es decir, un volt-coulomb (V·C). Esta relación puede ser utilizada, a su vez, para definir la unidad volt.
  • El trabajo necesario para producir un watt de potencia durante un segundo. Es decir, un watt-segundo (W·s). Esta relación puede además ser utilizada para definir el watt.

Formulaciones

  • La primera definición se puede representar:

J=Ec=1/2.mv2

  • La segunda definición:

J=V.C

  • La tercera definición:

J=W.s

Unidades equivalentes

A continuación mostramos las unidades más comunes y su equivalencia:

Nombre Símbolo Valor Equivalencia
newton·metro
N·m
1 N·m
1 J
watt·segundo
W·s
1 W·s
1 J
electrón-volt
eV
6,2415×1018eV
1 J
coulomb·vol
C·V
1 C·V
1 J
atmósfera·litro
atm·L
0,00987 atm·L
1 J
Pascal·metro cúbico
Pa·m3
1 Pa·m3
1 J
calorías
cal
0,238902957 cal
1 J

Ejemplos de la vida cotidiana

Para tener una idea de la magnitud de un joule, existen varios ejemplos que pueden darnos una idea de dicha cantidad de energía. Un joule es, aproximadamente:

  • Energía necesaria para lanzar una manzana pequeña un metro hacia arriba.
  • Energía liberada cuando la misma manzana cae un metro hacia el suelo.
  • Energía liberada por una persona en reposo en una centésima de segundo.
  • Energía cinética (movimiento) de una bola de tenis de 56 gramos a 22 km/h ó 6 m/s.
  • Centésima parte de la energía que una persona puede recibir bebiendo una gota de cerveza.
  • Energía cinética de un humano adulto que se mueve a una velocidad de alrededor de 20 cm/s.
  • Energía necesaria para calentar un gramo de agua a 15 °C en alrededor de 0,239 Kelvin

Submúltiplos y Múltiplos

Los más utilizados de esta unidad son los siguientes:

Valor Símbolo Nombre
10-9 J
nJ
nanojoule
10-6 J
µJ
microjoule
10-3 J
mJ
microjoule
103 J
kJ
kilojoule
106 J
MJ
megajoule
109 J
GJ
gigajoule

Nota sobre terminología

Esta unidad del Sistema Internacional de Unidades es nombrada así en honor a James Prescott Joule. En las unidades del SI cuyo nombre proviene del nombre propio de una persona, la primera letra del símbolo se escribe con mayúscula (J), en tanto que su nombre siempre empieza con una letra minúscula (joule), salvo en el caso de que inicie una frase o un título.

Referencia

  • Mazola Colllazo, Nelson: Manual del Sistema Internacional de Unidades, Editorial Pueblo y Educación, Cuba, 1991.

Fuente