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{{Dieser Artikel|behandelt die Maßeinheit; weitere Bedeutungen siehe [[Joule (Begriffsklärung)]].}}
{{Infobox Physikalische Einheit
| Name = Joule
| Einheitenzeichen = <math>\mathrm{J}</math>
| PhysGröße = [[Energie]], [[Arbeit (Physik)|Arbeit]], [[innere Energie]], [[Wärme]]
| Formelzeichen = <math>E;\, W;\, U;\, Q</math>
| Dimension = <math>\mathsf{M\;L^2\;T^{-2} }</math>
| System = SI
| SI = <math>\mathrm{1 \, J = 1 \; \frac{kg \, m^2}{s^2} = 1 \; {N\,m} }</math> <math>\mathrm{ = 1 \; {V\,A\,s}= 1 \; {C\,V} = 1 \; {W\,s} }</math>
| CGS = <math>\mathrm{1 \, J = 10^7\; erg = 10^7 \; \frac{cm^2\, g}{s^2} }</math>
| BenanntNach = [[James Prescott Joule]]
| AbgeleitetVon =
| SieheAuch =
}}

'''Joule''' [{{IPA|dʒuːl}}] ist im [[Internationales Einheitensystem|Internationalen Einheitensystem]] (SI) die [[Maßeinheit]] der [[Energie]]. Sie wird für alle [[Energieform]]en verwendet, also auch für die [[Arbeit (Physik)|Arbeit]] und [[Wärme]]menge.<ref name="PTB">{{Internetquelle |url=https://www.ptb.de/cms/fileadmin/internet/presse_aktuelles/broschueren/intern_einheitensystem/Einheiten_deutsch.pdf |titel=Die gesetzlichen Einheiten in Deutschland |hrsg=[[Physikalisch-Technische Bundesanstalt]] |datum=2012-06 |seiten=12 |abruf=2019-09-27 |format=PDF; 1,6 MB |archiv-url=https://web.archive.org/web/20170105150841/https://www.ptb.de/cms/fileadmin/internet/presse_aktuelles/broschueren/intern_einheitensystem/Einheiten_deutsch.pdf |archiv-datum=2017-01-05 |offline=1 }}</ref> Benannt ist sie nach dem Physiker [[James Prescott Joule]].

== Definition ==
Das Joule ist die [[Arbeit (Physik)|Arbeit]], die verrichtet wird, wenn die Kraft von einem [[Newton (Einheit)|Newton]] über eine Strecke von einem Meter ausgeübt wird.<ref name="CIPM46" /> Es ist die Energie, die bei einer [[Leistung (Physik)|Leistung]] von einem [[Watt (Einheit)|Watt]] in einer Sekunde umgesetzt wird. Somit gilt:

:<math>\mathrm{1\;J = 1\;N\cdot m=1\;W\cdot s=1\,\frac{kg\, m^2}{s^2}}</math>

== Veranschaulichung ==
Ein Joule ist gleich der Energie, die benötigt wird, um:
* einen Körper mit der [[Gewichtskraft]] 1 [[Newton (Einheit)|Newton]] – das entspricht einer Masse von ca. 0,102 [[Kilogramm]], etwa einer Tafel Schokolade – um einen Meter anzuheben (''1 Newtonmeter'') oder
* einen Körper der Masse 2 Kilogramm aus der Ruhe auf eine [[Geschwindigkeit]] von 1 m/s zu [[Beschleunigung|beschleunigen]] oder
* eine [[Sekunde]] lang die [[Leistung (Physik)|Leistung]] von einem [[Watt (Einheit)|Watt]] – das ist ungefähr die Leistung des menschlichen Herzens – zu erbringen (''1 Wattsekunde'') oder
* bei einer [[Elektrische Spannung|elektrischen Spannung]] von einem [[Volt]] für die Dauer einer Sekunde einen [[Elektrischer Strom|elektrischen Strom]] von einem [[Ampere]] fließen zu lassen (''1 Voltamperesekunde'') oder
* ein Gramm Wasser um ca. 0,239 [[Kelvin]] bzw. [[Grad Celsius]] zu [[Kalorie#Definition|erwärmen]].

In [[Nährwertkennzeichnung]]en werden Kilojoule (kJ) – bezogen auf 100 [[Gramm|g]], 100 [[Liter|ml]] oder 1 Portion – für die Angabe des [[Physiologischer Brennwert|physiologischen Brennwerts]] verwendet.<ref name="EG-2009-3" />

== Aussprache ==
Die Aussprache des Wortes „Joule“ ist uneinheitlich: Im deutschen Sprachraum ist die Aussprache [{{IPA|dʒuːl}}] gebräuchlich, wahrscheinlich sprach auch James Prescott Joule seinen Namen so aus.<ref>Zitat ([[Oxford English Dictionary]]): {{" |Text=Although some people of this name call themselves ''dʒaʊl'', and others ''dʒəʊl'', it is almost certain that J. P. Joule (and at least some of his relatives) used ''dʒuːl''. |Sprache=en}}</ref>

== Geschichte ==
Auf dem ersten [[Internationaler Elektrizitätskongress|Internationalen Elektrizitätskongress]] am 20. und 21. September 1881 in Paris wurde nicht nur das [[CGS-System]] für verbindlich erklärt, sondern zusätzlich zu diesem „absoluten System“ auch ein „praxisnahes System“, bestehend aus [[Ohm]], [[Ampere]], [[Volt]], [[Coulomb]] und [[Farad]], das für den praktischen Gebrauch in der [[Elektrotechnik]] handlichere Größenordnungen lieferte, als direkt aus dem CGS-System abgeleitete Einheiten. Beide Systeme unterschieden sich nur durch Faktoren aus Zehnerpotenzen.

In seiner Antrittsrede als Präsident der [[British Association for the Advancement of Science]] schlug [[Carl Wilhelm Siemens]] am 23. August 1882 zur Ergänzung des praxisnahen Systems neben den Einheiten [[Weber (Einheit)|Weber]], [[Watt (Einheit)|Watt]] und [[Gauß (Einheit)|Gauß]] auch das Joule als Einheit für die [[Wärme]] vor. Es sollte von den anderen [[Elektrodynamik|elektromagnetischen]] Einheiten abgeleitet sein und definiert sein als die Wärmemenge, die ein Strom von 1 Ampere an einem [[Elektrischer Widerstand|Widerstand]] von 1 Ohm innerhalb von 1 [[Sekunde]] produziert. Ein Joule wäre damit äquivalent zu 107 [[Erg (Einheit)|erg]], der Einheit der Energie im CGS-System.

{{Zitat
|Text=The unit of heat has hitherto been taken variously as the heat required to raise a pound of water at the freezing-point through 1° Fahrenheit or Centigrade, or, again, the heat necessary to raise a kilogramme of water 1° Centigrade. The inconvenience of a unit so entirely arbitrary is sufficiently apparent to justify the introduction of one based on the electro-magnetic system, viz. the heat generated in one second by the current of an Ampère flowing through the resistance of an Ohm. In absolute measure its value is 107 C.G.S. units, and, assuming Joule's equivalent as 42,000,000, it is the heat necessary to raise 0.238 grammes of water 1° Centigrade, or, approximately, the 1/1000th part of the arbitrary unit of a pound of water raised 1° Fahrenheit and the 1/4000th of the kilogramme of water raised 1° Centigrade. Such a heat unit, if found acceptable, might with great propriety, I think, be called the Joule, after the man who has done so much to develop the dynamical theory of heat.
|Sprache=en
|Autor=Carl Wilhelm Siemens
|Quelle=Report of the Fifty-Second Meeting of the British Association for the Advancement of Science
|Übersetzung=Die Einheit der Wärme wurde bisher verschiedenartig definiert, zum Beispiel als die Wärme, die benötigt wird, um ein Pfund Wasser vom Gefrierpunkt um 1° Fahrenheit oder Celsius zu erwärmen, oder anders auch als die Wärme, die benötigt wird, um ein Kilogramm Wasser um 1° Celsius zu erwärmen. Die Unzulänglichkeit einer so völlig zufälligen Einheit ist offensichtlich genug, um die Einführung einer auf dem elektromagnetischen System basierenden Einheit zu rechtfertigen, nämlich definiert als die Wärme, die während einer Sekunde erzeugt wird, wenn 1 Ampère durch einen Widerstand von 1 Ohm fließt. Dieser Wert hat im CGS-System die Maßzahl 107 und ist, wenn man Joules [[mechanisches Wärmeäquivalent]] mit 42.000.000 annimmt, gleich der Wärme, die benötigt wird, um 0,238 Gramm Wasser um 1° Celsius zu erwärmen, oder ungefähr ein Tausendstel der zufällig festgelegten Einheit von einem Pfund Wasser, das um 1° Fahrenheit erwärmt wird<ref group="A">ursprüngliche Definition der [[British thermal unit]]</ref> und etwa ein Viertausendstel von einem Kilogramm Wasser, das um 1° Celsius erwärmt wird.<ref group="A">ursprüngliche Definition der [[Kalorie|Kilokalorie]]</ref> Falls eine solche Wärmeeinheit allgemein akzeptiert wird, sollte sie meiner Meinung nach „Joule“ genannt werden, da dieser so viel für die Entwicklung der dynamischen Wärmetheorie getan hat.
|ref=<ref>[http://gallica.bnf.fr/ark:/12148/bpt6k781656 ''Report of the Fifty-Second Meeting of the British Association for the Advancement of Science.''] S. 6 f.</ref>}}

Der zweite Internationale Elektrizitätskongress in Paris beschloss das Joule am 31. August 1889 als Einheit in der vorgeschlagenen Form, neben dem Watt und dem [[Henry (Einheit)|Henry]] (damals noch ''Quadrant'' genannt).<ref name="naughtin" /> Das Joule wurde also über Ohm und Ampere definiert, die zwar ihrerseits von den CGS-Basiseinheiten abgeleitet werden konnten („absolutes“ Ohm bzw. Ampere), aber trotzdem auch mit direkten Messvorschriften spezifiziert waren.

Der vierte Internationale Elektrizitätskongress im August 1893 in Chicago führte deshalb zusätzlich das ''internationale Joule'' ein, das von den Spezifikationen für das ''internationale Ohm'' und das ''internationale Ampere'' abgeleitet war, die zudem gegenüber dem alten Ohm und Ampere leicht verändert worden waren. Im Gegensatz dazu beruhte das ''absolute Joule'' oder ''theoretische Joule'' auf den Basiseinheiten des CGS-Systems.

Auf der 5. [[Generalkonferenz für Maß und Gewicht]] 1913 wurde das [[MKS-System]] vorgeschlagen, das in der Mechanik zu „handlicheren“ Einheiten führt, als das CGS-System. Dabei wurde festgestellt, dass „durch einen extrem glücklichen Zufall“ die [[kohärente Einheit]] der Arbeit im MKS-System (kg·m²/s²) und die Einheit der Leistung (kg·m²/s³) mit dem Joule und dem Watt der Elektriker identisch waren.<ref name="CGPM5" /> Es wurde vorgeschlagen, Joule und Watt über die Basiseinheiten Kilogramm, Meter und Sekunde zu definieren.<ref name="CGPM5" /> Das [[Internationales Komitee für Maß und Gewicht|Internationale Komitee für Maß und Gewicht]] folgte diesem Vorschlag im Jahr 1946 und definierte das Joule als die [[Arbeit (Physik)|Arbeit]], die dadurch verrichtet wird, dass der Punkt, an dem 1 MKS-Einheit der [[Kraft]] (damals noch nicht offiziell als [[Newton (Einheit)|Newton]] benannt) ansetzt, um 1 [[Meter]] in deren Richtung bewegt wird. Ausdrücklich war das Joule auch als Einheit der Energie und für die Verwendung im elektromagnetischen Kontext vorgesehen.<ref name="CIPM46" /> Die 9. Generalkonferenz für Maß und Gewicht ratifizierte diesen Beschluss und verlangte insbesondere auch, dass das Joule in der [[Kalorimetrie]] nach Möglichkeit anstelle der [[Kalorie]] verwendet werde.<ref name="CGPM-9-3" /> Mit der Einführung des [[Internationales Einheitensystem|internationalen Einheitensystems]] (SI) 1960 wurde das Joule SI-Einheit.

In der [[Europäische Union|EU]] erklärte die [[EG-Richtlinie]] 71/354/EWG<ref name="71/354/EWG" /> vom 18. Oktober 1971 das Joule wie die übrigen SI-Einheiten für „endgültig zugelassen“. Innerhalb von fünf Jahren mussten die [[Mitgliedstaaten der Europäischen Union|EU-Mitgliedstaaten]] den Zwang zur Anwendung einführen; die Verwendung der konkurrierenden Kalorie war bis spätestens Ende 1977 zu untersagen. Das Schicksal des [[Erg (Einheit)|Erg]] wurde zunächst offengelassen; seine Verwendung war bis Ende 1979 zu untersagen.<ref>{{EU-Richtlinie|1976|770|titel=des Rates vom 27. Juli 1976 zur Änderung der Richtlinie 71/354/EWG zur Angleichung der Rechtsvorschriften der Mitgliedstaaten über die Einheiten im Messwesen}}.</ref>

Die Richtlinie 80/181/EWG<ref name="EG-80-181-kons" /> vom 20. Dezember 1979 (gültig seit Oktober 1981) bestätigte das SI mit dem Joule, räumt den Mitgliedstaaten aber die Möglichkeit ein, andere Einheiten befristet wieder zuzulassen, solange sie nur zusätzlich verwendet werden und die SI-Einheit hervorgehoben wird. Die Frist wurde zunächst auf Ende 1989 festgelegt, später zunächst auf Ende 1999 und dann auf Ende 2009 verlängert.<ref name="EU-89-617" /><ref name="EU-99-103" /><ref name="EG-2009-3" />

Bei Lebensmitteln schreibt die [[Verordnung (EU) Nr. 1169/2011 (Lebensmittel-Informationsverordnung)|Lebensmittel-Informationsverordnung]] (LMIV) seit dem 13. Dezember 2014 im Warenverkehr der EU die Angabe des [[Physiologischer Brennwert|physiologischen Brennwerts]] in der Einheit kJ pro 100 g vor. Neben der Angabe in kJ kann der Brennwert zusätzlich auch in der veralteten Einheit kcal pro 100 g angegeben werden.

== Verwandte Einheiten ==
Eine Umrechnungstabelle für verbreitete Energieeinheiten findet sich im Artikel [[Energie#Einheiten|Energie]].

Wichtige Einheiten für Energie sind:
* 1 MJ = 0,277 777… [[Wattstunde|kWh]]
* 1 kWh = 3,6 MJ

Einheiten der elektrischen [[Scheinenergie]] sind:
* 1 '''Voltamperesekunde''' (VAs) = 1 J
* 1 '''Voltamperestunde''' (VAh) = 3,6 kJ
* 1 '''Kilovoltamperestunde''' (kVAh) = 3,6 MJ

Einheiten der elektrischen [[Blindenergie]] sind:
* 1 '''Varsekunde''' (vars) = 1 J
* 1 '''Varstunde''' (varh) = 3,6 kJ
* 1 '''Kilovarstunde''' (kvarh) = 3,6 MJ

== Siehe auch ==
* [[Größenordnung (Energie)]] – Zusammenstellung alltäglicher und nicht alltäglicher Energien.

== Weblinks ==
{{Wiktionary}}

== Anmerkungen ==
<references group="A" />

== Einzelnachweise ==
<references>
<ref name="CGPM5">
[http://www.bipm.org/utils/common/pdf/CGPM/CGPM5.pdf#page=59 Protokoll der 5. Generalkonferenz für Maß und Gewicht], 1913, Seite 51 ''(„par un hasard extrêmement heureux, les unités fondamentales du travail et de la puissance dans le Système M. K. S. sont précisément celles auxquelles a conduit le Système des électriciens“)'' und 59, Vorstellung eines Projekts der französischen Regierung zur Festlegung der Basis- und abgeleiteten Einheiten, abgerufen am 28. Dez. 2020, französisch
</ref>
<ref name="CGPM-9-3">
{{Internetquelle
|url=https://www.bipm.org/en/committees/cg/cgpm/9-1948/resolution-3
|titel=Resolution 3 of the 9th CGPM. Triple point of water; thermodynamic scale with a single fixed point; unit of quantity of heat (joule)
|werk=
|hrsg=[[Internationales Büro für Maß und Gewicht|Bureau International des Poids et Mesures]]
|datum=1948
|sprache=
|abruf=2025-06-21
}} [[doi:10.59161/CGPM1948RES3E]] (engl.), [[doi:10.59161/CGPM1948RES3F]] (frz.)
</ref>
<ref name="CIPM46">
{{Internetquelle
|url=https://www.bipm.org/en/-/committees/ci/cipm/41-1946/resolution-2
|titel=Resolution 2 of the 41st CIPM. Definitions of electric units
|werk=
|hrsg=[[Internationales Büro für Maß und Gewicht|Bureau International des Poids et Mesures]]
|datum=1948
|sprache=
|abruf=2025-06-21
}} [[doi:10.59161/CIPM1946RES2E]] (engl.), [[doi:10.59161/CIPM1946RES2F]] (frz.)
</ref>
<ref name="EG-2009-3">
{{EU-Richtlinie|2009|3|titel=des Europäischen Parlaments und des Rates vom 11. März 2009 zur Änderung der Richtlinie 80/181/EWG des Rates zur Angleichung der Rechtsvorschriften der Mitgliedstaaten über die Einheiten im Messwesen}}.
</ref>
<ref name="EG-80-181-kons">{{EU-Richtlinie|1980|181|konsolidiert=2009-05-27|titel=des Rates vom 20. Dezember 1979 zur Angleichung der Rechtsvorschriften der Mitgliedstaaten über die Einheiten im Messwesen und zur Aufhebung der Richtlinie 71/354/EWG}}.
</ref>
<ref name="EU-89-617">
{{EU-Richtlinie|1989|617|titel=des Rates vom 27. November 1989 zur Änderung der Richtlinie 80/181/EWG zur Angleichung der Rechtsvorschriften der Mitgliedstaaten über die Einheiten im Messwesen}}.
</ref>
<ref name="EU-99-103">
{{EU-Richtlinie|1999|103|titel=des Europäischen Parlaments und des Rates vom 24. Januar 2000 zur Änderung der Richtlinie 80/181/EWG zur Angleichung der Rechtsvorschriften der Mitgliedstaaten über die Einheiten im Messwesen}}.
</ref>
<ref name="71/354/EWG">
{{EU-Richtlinie|1971|354|titel=des Rates vom 18. Oktober 1971 zur Angleichung der Rechtsvorschriften der Mitgliedstaaten über die Einheiten im Messwesen}}.
</ref>
<ref name="naughtin">
Pat Naughtin: [http://www.metricationmatters.com/docs/MetricationTimeline.pdf ''A chronological history of the modern metric system.''] Auf: ''metricationmatters.com.'' (PDF-Datei; 1,4 MB), 2009.
</ref>
</references>

{{Navigationsleiste SI-Einheiten}}

[[Kategorie:Energieeinheit]]
[[Kategorie:James Prescott Joule]]

Joule - Versionsgeschichte

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