Joule (J) adalah satuan ukuran untuk energi yang digunakan dalam Satuan Sistem Internasional (SI), dan yang diterima di kalangan ilmiah. Satuan ini digunakan dalam semua persamaan dan perhitungan yang melibatkan energi. Mengikuti konvensi SI, joule disingkat dengan huruf besar J karena istilah tersebut berasal dari nama diri, meskipun jika dieja, tidak menggunakan huruf besar. Satu J didefinisikan sebagai jumlah energi yang dikeluarkan oleh gaya 1 newton yang menggerakkan benda sejauh 1 meter dengan arah yang sama dengan gaya tersebut. Newton adalah gaya yang diperlukan untuk mempercepat massa 1 kilogram (2.2 pon) dengan laju 1 meter (3.3 kaki) per detik per detik; oleh karena itu, percepatannya sedemikian rupa sehingga kecepatan massa meningkat 1 meter per detik dengan setiap detik yang berlalu.
Definisi
Definisi joule di atas mungkin tampak rumit, tetapi keuntungan tentang satuan SI adalah bahwa mereka memungkinkan semua banyak hal yang mungkin ingin diukur oleh para ilmuwan untuk dikuantifikasi dalam sejumlah kecil satuan dasar. Ini juga berarti bahwa, dengan berpegang pada unit-unit ini, semua ilmuwan berbicara dalam bahasa yang sama. Joule dikatakan sebagai satuan turunan, karena diperoleh dari satuan dasar kilogram, meter, dan detik.
Ini dapat dianggap sebagai newton-meter — gaya 1 newton yang diberikan pada jarak 1 meter (3.3 kaki). Karena newton sendiri merupakan satuan turunan, joule dapat dipecah lebih lanjut menjadi meter kuadrat dikali kilogram kali meter per detik per detik:
J = m2kgs-2
Meskipun joule adalah 1 newton-meter, energi biasanya tidak dirujuk menggunakan satuan terakhir, untuk menghindari kebingungan dengan satuan ukuran torsi, atau momen gaya, yang berkaitan dengan gerak rotasi.
Gaya, Usaha, Energi dan Daya
Seringkali ada beberapa kebingungan antara istilah-istilah ini, dan unit yang digunakan untuk mengukurnya. Gaya adalah pengaruh yang menyebabkan perubahan gerak suatu benda; dengan kata lain, percepatan. Usaha adalah pengerahan tenaga untuk menghasilkan gerakan, sedangkan energi adalah potensi untuk melakukan usaha, dan dikeluarkan ketika usaha dilakukan. Misalnya, mendorong suatu benda ke arah tertentu melibatkan penerapan gaya, yang melakukan pekerjaan, dan energi harus digunakan. Usaha dan energi keduanya dapat diukur dalam joule.
Daya adalah tingkat di mana energi digunakan dan diukur dalam watt. Menggunakan energi 1 J selama satu detik menggunakan daya 1 watt, jadi 1 watt adalah 1 joule per detik. Sebuah bola lampu 100 watt menggunakan energi 100 J per sekon. Konsumsi listrik rumah tangga diukur dalam kilowatt-jam: satu kilowatt adalah 1,000 watt dan 1 kilowatt jam adalah 3,600,000 J.
contoh
Untuk mendapatkan gambaran tentang berapa banyak energi joule sebenarnya, ada baiknya untuk melihat beberapa contoh sehari-hari. Joule adalah jumlah energi yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu 1 gram udara sejuk dan kering sebesar 1.8°F (1.0°C). Rata-rata orang yang duduk dengan tenang menghasilkan 100 J panas setiap detik. Jumlah energi yang dibutuhkan untuk mengangkat apel kecil 1 meter (3.3 kaki) melawan gravitasi bumi kira-kira setara dengan 1 J.
Sejarah
Unit ini dinamai fisikawan Inggris James Prescott Joule, yang karyanya mengarah pada teori kekekalan energi, dan hukum pertama termodinamika, pada abad ke-19. Melalui eksperimennya, ia dapat menentukan bahwa energi berubah dari satu bentuk ke bentuk lain ketika pekerjaan dilakukan, tetapi tidak dapat diciptakan dari ketiadaan atau dimusnahkan. Misalnya, ketika listrik digunakan untuk menghidupkan motor, sebagian energi listrik diubah menjadi gerak, dan sisanya diubah menjadi panas. Dia mampu menunjukkan bahwa gerak ditambah panas setara dengan jumlah energi listrik aslinya.