焦耳（英語：joule），簡稱焦，是國際單位制中能量、功或熱量的導出單位，符號為J。1N的力使物體在其力的方向上產(chǎn)生1m的位移，該力所作的功為1J。也是當一安培的電流通過一歐姆的電阻一秒鐘時以熱量形式耗散的能量。也表示功率為1瓦(W)的設(shè)備在1秒鐘內(nèi)所做的功或發(fā)出的熱量。
1840年到1841年間，英國物理學家詹姆斯?普雷斯科特?焦耳(James Prescott Joule)在研究熱的本質(zhì)時，發(fā)現(xiàn)了熱和功之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系，并由此得到了能量守恒定律，最終發(fā)展出熱力學第一定律。他和開爾文合作發(fā)展了溫度的絕對尺度。他還觀測過磁致伸縮效應，發(fā)現(xiàn)了導體電阻、通過導體電流及其產(chǎn)生熱能之間的關(guān)系，也就是常稱的焦耳定律。為紀念英國物理學家詹姆斯·普雷斯科特·焦耳，1948年第九屆CGPM（國際計量大會）通過決議，確定用焦耳作為熱量的單位，并規(guī)定除了物理學中的電子伏特外，所有能量的單位均用焦耳。
焦耳被廣泛應用在熱學、力學、電磁學等多個領(lǐng)域。可用于表示食物熱量、震級能量等。
歷史
1840年12月，英國物理學家詹姆斯?普雷斯科特?焦耳(James Prescott Joule)在倫敦皇家自然知識促進學會上宣讀了關(guān)于電流生熱的論文，提出電流通過導體產(chǎn)生熱量的定律；第二年，焦耳又進一步發(fā)現(xiàn)，載流導體中產(chǎn)生的熱量Q（稱為焦耳熱）與電流I的平方、導體的電阻R和通電時間t成比例。而在1842年時，俄國物理學家海因里希·楞次也獨立發(fā)現(xiàn)了上述的關(guān)系，因此最終焦耳定律也被稱為“焦耳一楞次定律”。由于焦耳在熱學、熱力學和電方面的貢獻，英國皇家學會授予他最高榮譽的科普利獎章（Copley Medal）。后人為了紀念他，把能量或功的單位命名為“焦耳”，簡稱“焦”，并用焦耳姓氏的第一個字母“J”來標記熱量以及“功”的物理量。
早在1888年焦耳就被作為計量單位的名稱提出來了。1889年國際電工委員會批準在電工電子領(lǐng)域使用焦耳。根據(jù)能量守恒原理，不同形式的能量可以相互轉(zhuǎn)換，但不能自生、自滅：功可以轉(zhuǎn)換為熱能，電能也可以轉(zhuǎn)換為熱能。因此：隨著電學標準的建立和電測量準確度的提高，用焦耳作為熱量單位的優(yōu)越性就顯示了出來，于是1948年第九屆CGPM通過決議，確定用焦耳作為熱量的單位，并規(guī)定除了物理學中的電子伏特外，所有能量的單位均用焦耳，原有的各種能量單位不再使用。
定義
熱學定義
熱量和功一樣，都應具有與能量相同的單位。所以熱量的法定計量單位是焦耳，單位的符號為J。焦耳在熱力學中的單位表明熱力學中膨脹功的單位和氣壓與體積單位的關(guān)系為1焦耳（J）=1帕斯卡米3（）。
電學定義
1國際焦耳是1國際安培電流在1國際歐姆電阻上1秒鐘內(nèi)消耗的電能。焦耳是電功的國際單位，但焦耳的單位值是很小的，所以在我們?nèi)粘Ｉ钪袔缀跤貌坏剑话闶怯谩岸取弊鲭姽Φ膯挝唬褪俏覀兤饺绽锼f的一度電、兩度電的“度”。在技術(shù)中被叫作千瓦時，用“KW·h”來表示。其定義式為1焦耳（J）=1伏特安培秒（）。
1kW·h=3.6×108J
1W·h=3600J
功率定義
1焦耳表示功率為1瓦(W)的設(shè)備在1秒鐘內(nèi)所做的功或發(fā)出的熱量。在物理學中，用功率表示物體做功的快慢，用功與做功所用的時間之比來定義功率，其表達式為P=W/t，W表示功國際單位是焦耳(J)，t表示時間，國際單位是秒(s)，P表示功率，國際單位是瓦特(W)，簡稱瓦，1W=1J/s.功率的單位還有千瓦(kW)、兆瓦(MW)。其定義式為1焦耳（J）=1瓦特秒（）。
力學定義
1焦耳是1牛頓力的作用點在力的方向上移動1米距離所做的功。機械功(能)的國際統(tǒng)一單位為牛頓米(Nm)，它由力的單位“牛頓”和長度單位“米”組成，在數(shù)值上也等于焦耳，即1焦耳（J）=1牛頓米（）。
換算
焦耳定律
電流流過導體時導體會發(fā)熱，這種現(xiàn)象稱為電流的熱效應。電熱鍋、電飯煲和電熱水器等都是利用電流的熱效應來工作的。英國物理學家焦耳通過實驗發(fā)現(xiàn)：電流流過導體，導體發(fā)出的熱量與導體流過的電流、導體的電阻和通電的時間有關(guān)。焦耳定律的具體內(nèi)容是，電流流過導體產(chǎn)生的熱量，與電流的二次方及導體的電阻成正比，與通電時間也成正比。由于這個定律除了由焦耳發(fā)現(xiàn)外，俄國科學家楞次也通過實驗獨立發(fā)現(xiàn),故該定律又稱焦耳-楞次定律。
或
其中Q（熱量）、I（電流）、R（電阻）、t（時間）、P（熱功率）各量的單位依次為焦耳、安培、歐姆、秒和瓦特。焦耳定律是設(shè)計電照明，電熱設(shè)備及計算各種電氣設(shè)備溫升的重要公式。
根據(jù)歐姆定律，焦耳定律的公式亦可表示為：或。
焦耳的應用
食物熱量
1g糖類可以提供16.7kJ（4kcal）能量；1g蛋白質(zhì)可以提供16.7kJ（4kcal）能量：1g脂肪可以提供37.7kJ（9kcal）能量
1g乙醇可以提供29.3KJ能量。
注（1cal=4.1868J）
運動消耗熱量
震級
地震的度量指標為震級，即反映地震釋放出的能量。
參考資料 >