Joule

Joule (J) is de internationale eenheid voor energie.

De joule is vernoemd naar James Prescott Joule, een Brits natuurkundige.

In dit dossier komt aan bod:

• Wat één joule is
• Waar je joules in de praktijk tegenkomt, met voorbeelden
• Hoe je joule omrekent naar kWh of elektronvolt (eV)
• Hoe energie en vermogen zich tot elkaar verhouden

Wat is één joule?

Eén joule is de energie die je nodig hebt om iets met een kracht van 1 newton één meter te verplaatsen.

Een joule is ook precies één wattseconde: een apparaat van 1 watt verbruikt in één seconde 1 joule.

Gebruik

In de energiewereld gebruik je joule om hoeveelheden energie aan te geven, bijvoorbeeld de warmte die een centrale levert. Voor het vermogen van een centrale of een apparaat gebruik je juist watt: dat zegt hoeveel energie er per seconde geleverd wordt.

Omdat een joule een erg kleine hoeveelheid is, wordt meestal gerekend met kilowattuur (kWh), kilojoule (kJ), megajoule (MJ) of gigajoule (GJ).

Term	Hoeveelheid
Kilojoule	1.000 joule (1 duizend)
Megajoule	1.000.000 joule (1 miljoen)
Gigajoule	1.000.000.000 joule (1 miljard)

Joule op je energierekening

Op twee plekken kom je joules tegen als huishouden:

• Warmte. Heb je stadsverwarming, dan reken je af in gigajoule. Eén gigajoule is ongeveer 278 kWh.
• Gas. Eén kuub Gronings aardgas bevat 35,17 megajoule aan energie, uitgedrukt als calorische bovenwaarde. Dat is bijna 10 kWh per m³.

Voorbeelden

• Een lamp met een vermogen van 40 watt verbruikt in 1 seconde 40 joule aan elektrische energie.
• Het drinken van een biertje levert het lichaam zo’n 100 kilocalorieën aan energie op. Dat is ongeveer 420 kilojoule (kJ).
• Om een middelgrote tomaat 1 meter in de lucht te tillen heb je ongeveer 1 joule energie nodig.

Van joule naar kWh

Als we weten hoeveel joule (J) een bepaald apparaat per tijdseenheid verbruikt, kunnen we uitrekenen wat het verbruik in kilowattuur (kWh) is.

• Energie (kWh) = energie apparaat (J) / (3.600 x 1.000)

3.600 staat voor het aantal seconden in een uur. 1.000 is om de conversie te maken van watt naar kilowatt. 1 kWh komt dus neer op 3.600.000 J, ofwel 3.600 kJ.

Voorbeeld

Een lamp die 85.000 joule aan energie heeft verbruikt, heeft:

• 85.000 / 3.600.000 = 0,024 kWh verbruikt

Van joule naar elektronvolt (eV)

Een elektronvolt is de energie die een elektron opneemt als het een spanningsverschil van 1 volt doorloopt.

• 1 eV = 1,602 x 10^-19 J

En omgekeerd:

• 1 J = 6,242 × 10¹⁸ eV of 6,242 × 10¹² MeV (mega-elektronvolt)

Weet je het aantal eV en wil je het aantal joule weten?

Dan kun je de volgende rekensom toepassen:

• J = eV x (1,602 x 10^-19)

Weet je het aantal joule, maar wil je het aantal elektronvolt weten?

Dan kun je de volgende rekensom toepassen:

• eV = J / (1,602 x 10^-19)

Voorbeeld

Bij een kernsplijtingsreactie van een uranium-isotoop komt een energie vrij van 185 MeV.

Hoeveel joule is dit?

• 1 MeV staat gelijk aan 1,602 x 10^-13 J
• 185 x 1,602 x 10^-13 = 2,964 x 10^-11 J

Verbruik en vermogen

Energie en vermogen staan in nauw verband met elkaar. Vermogen is de hoeveelheid energie die per tijdseenheid geleverd wordt.

• 1 watt = 1 joule energie per seconde

Een apparaat met een vermogen van 20 watt (W) verbruikt per seconde 20 joule.

Via Energievergelijk kun je het stroomverbruik van diverse elektrische apparaten berekenen.

Voorbeeld

Als we weten in welk tijdsbestek de energie is geleverd, kunnen we het vermogen uitrekenen. Stel dat de lamp in 2 uur 85.000 joule aan energie heeft verbruikt, dan is het vermogen:

• 85.000 joule / 7.200 seconden = 11,8 J/s = 11,8 watt