- 英
- kilojoule、kJ
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この項目では、単位について説明しています。人名については「ジュール (人名)」をご覧ください。 |
ジュール
joule |
記号 |
J |
系 |
国際単位系 (SI) |
種類 |
組立単位 |
量 |
エネルギー・仕事・熱量・電力量 |
組立 |
kg · m2 · s-2, N · m |
定義 |
kg, m, s によって定まる |
語源 |
ジェームズ・プレスコット・ジュール |
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ジュール(英: Joule、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。
目次
- 1 定義
- 2 他の単位への換算
- 3 SI 接頭辞付き単位
- 4 脚注
- 5 関連項目
- 6 参考文献
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。
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。
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)
- 1 J/ 3 600 000 J kW · h = 約 2.777 778 × 10−7 kW · h(キロワット時)
- 1 J/4.184 J cal = 約 0.239 0 cal(カロリー)
- 約 0.000 948 BTU(英国熱量単位)
- 1 J/1 g · cm2 · s−2 erg = 107 erg(エルグ)
- 1 J/1 kg × g0 × 1 m 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)
- 1 J/e C = 約 0.624 150 934 × 1019 eV(電子ボルト)
- 1 J/c2 = 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
「SI接頭辞」も参照
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、10/36 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、10/36 キロワット時(約 0.28 キロワット時)に等しい。
脚注
注釈
- ^ カロリーは非 SI 単位。
- ^ 温度上昇によって水の熱容量が変化しない場合。
引用
- ^ 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 。
関連項目
エネルギーの単位
|
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
- 独立行政法人産業技術総合研究所 計量標準総合センター 『国際文書 国際単位系 (SI)』、2006年、第 8 版日本語版。
- “計量単位令(平成四年十一月十八日政令第三百五十七号)”. 2014年5月13日閲覧。
SI単位 |
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基本単位 |
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- キログラム
- メートル
- モル
- 秒
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組立単位 |
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- クーロン
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- ルクス
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併用単位 |
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関連項目 |
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- キロジュール級, 100Hzピコ秒イッテルビウムレーザーの概念設計
- 河仲 準二,吉田 陽,安原 亮 [他],川嶋 利幸,菅 博文
- レーザー研究 36(9), 549-554, 2008-09-15
- NAID 10024339003
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