Joule: unidades y fracciones

El Joule definido

¿Qué tienen en común los siguientes ejemplos? La llama de una vela genera un calor que se puede sentir a centímetros de la propia llama. El motor de un automóvil utiliza la combustión para generar movimiento mecánico y calor. ¡La respuesta es energía! Sin embargo, esta respuesta nos lleva a otra pregunta. ¿Cómo miden los científicos la energía en estos ejemplos o, para el caso, la energía de cualquier proceso?

La quema de una vela libera energía térmica y luz.

La unidad de energía reconocida internacionalmente, según se define en el Systemme Internationale (SI), se conoce como joule (J) . En términos de energía, el joule se define como la energía utilizada para ejercer un newton (N, la unidad de fuerza SI) a lo largo de una distancia de un metro. El joule recibe su nombre del físico inglés James Prescott Joule, quien realizó estudios pioneros sobre la energía del movimiento mecánico a finales del siglo XIX.

Retrato de James Prescott Joule

Fracciones y conversiones

Dado que el joule es una unidad SI o métrica, las fracciones de un solo joule se expresan fácilmente usando prefijos métricos. Los prefijos métricos representan potencias de diez y se escriben antes de la unidad, en este caso, el joule. Por ejemplo, si alguien mide una décima parte de un joule, la forma correcta de escribir esta medida usando prefijos métricos es el decijoule o dJ. A veces, las mediciones de energía pueden ser extremadamente pequeñas, ¡una mil millonésima parte de un julio! En este caso, el nanojulio (nJ) es el prefijo apropiado para usar, ya que el prefijo nano- representa la mil millonésima parte.

Un cálculo muy común que se realiza con el joule es la conversión de esta unidad en otra unidad de medida. Un método que se emplea en muchos casos se conoce como método de etiqueta de factor. Las conversiones de etiqueta de factor utilizan un número conocido como factor de conversión que vincula la unidad que se convierte a la unidad de destino. Por ejemplo, el joule se puede convertir en una de las unidades de energía que no pertenecen al SI, la kilocaloría o Cal, cuando la energía de los alimentos se informa a los consumidores en los Estados Unidos. La conversión del joule en Cal requiere el uso del siguiente factor de conversión, 4.184 J = 1 caloría = 0.001 Cal. El método de etiqueta de factor ordenaría la cantidad de energía en julios sobre uno y ordenaría los factores de conversión de tal manera que cancele todas las unidades excepto la unidad deseada cuando todos los números se multiplican juntos.

Configuración para conversión de etiqueta de factor de julios a Cal

Para ilustrar mejor cómo se usa el método de etiqueta de factor para convertir julios a Cal, considere el siguiente ejemplo. Se encuentra que una muestra de un alimento libera 551,000J de energía. Esta cantidad de energía puede parecer enorme, pero cuando convertimos los julios en Cal, ¡la muestra de comida solo contiene 132 Cal!

Un ejemplo de conversión de etiqueta de factor de julios a kcal (Cal)

Resumen de julios

El joule (J) es la unidad métrica, o SI, de energía y se define como la cantidad de energía utilizada para aplicar un newton de fuerza en una distancia de un metro. Cuando los joules se expresan como fracciones, los prefijos métricos que denotan la potencia de diez deben usarse como la forma correcta de comunicar la fracción. Los julios también se pueden convertir a otras unidades de energía, como las kilocalorías (Cal), mediante el método de etiqueta de factor.

Tabla de términos del glosario

Los resultados del aprendizaje

Al finalizar esta lección, puede demostrar su capacidad para:

• Definir julios
• Reconocer los cálculos realizados con el joule
• Ilustre el uso del método de etiqueta de factor

Rodrigo Ricardo Editor y fundador