Les unités d'énergie et leurs équivalences
| Unité | Symbole | En joules |
|---|---|---|
| Kilowattheure | kWh | 3 600 000 J |
| Joule | J | 1 Junité de base |
| Kilojoule | kJ | 1 000 J |
| Kilocalorie | kcal | 4 184 J |
| Calorie | cal | 4,184 J |
| Wattheure | Wh | 3 600 J |
| Mégajoule | MJ | 1 000 000 J |
| Unité thermique britannique | BTU | 1 055 J |
Questions fréquentes
Le kilowattheure est-il une unité de puissance ?
Non, c'est une énergie. Le kilowatt est une puissance, c'est-à-dire un débit ; le kilowattheure est ce que ce débit délivre pendant une heure. Un radiateur de 2 kW allumé trois heures consomme 6 kWh, et c'est cette quantité que la facture retient. Un kilowattheure vaut exactement 3 600 000 joules, soit 3,6 mégajoules, puisqu'une heure compte 3600 secondes.
Pourquoi une étiquette affiche-t-elle des calories et des kilocalories ?
Parce que la Calorie de la nutrition, avec une majuscule dans les usages américains, est en réalité une kilocalorie, soit mille calories physiques. Un yaourt marqué 100 Calories contient donc 100 kcal, c'est-à-dire cent mille calories au sens du physicien. Le règlement européen 1169/2011 impose d'afficher les deux valeurs, en kilojoules puis en kilocalories, ce qui lève l'ambiguïté : 100 kcal s'écrivent aussi 418 kJ.
Combien de joules dans un BTU ?
Un BTU vaut 1055,05585262 joules dans sa définition internationale, celle qu'emploient les tables de climatisation. C'est l'énergie qui élève d'un degré Fahrenheit une livre d'eau. On le rencontre surtout sous forme de puissance : un climatiseur de 12 000 BTU par heure développe 3,517 kilowatts, et la même machine sera vendue sous l'une ou l'autre étiquette selon le continent.
Kilowattheure ou kilowatt-crête sur un devis solaire ?
Le kilowatt-crête mesure une puissance, pas une production. C'est ce qu'un panneau délivre dans des conditions d'essai normalisées, mille watts par mètre carré et vingt-cinq degrés, autrement dit un plein soleil de laboratoire. Le kilowattheure, lui, mesure ce que l'installation produit vraiment sur une année. Sous nos latitudes, un kilowatt-crête rend entre 1000 et 1300 kilowattheures par an selon la région et l'orientation : une installation de 3 kWc produit donc de l'ordre de 3000 à 3900 kWh.
Qu'est-ce qu'un therm sur une facture de gaz ?
Une unité anglo-saxonne valant cent mille BTU, soit 105,5 mégajoules ou 29,3 kilowattheures. Le Royaume-Uni et les États-Unis facturent le gaz en therms là où l'Europe continentale le facture en kilowattheures, ce qui rend les comparaisons de prix trompeuses tant que l'on n'a pas ramené les deux à la même unité. Un therm coûte, à énergie égale, ce que coûtent vingt-neuf kilowattheures et un tiers.
La chaleur et le travail sont la même chose
James Joule l'a établi vers 1845 en faisant tourner une roue à aubes dans un tonneau d'eau, entraînée par un poids qui descendait. L'eau s'échauffait exactement en proportion du travail fourni, et la quantité de chaleur cessait d'être une substance à part pour devenir une forme d'énergie. C'est pourquoi une seule unité suffit à mesurer un repas, une facture d'électricité et la course d'un piston, et pourquoi le passage de l'une à l'autre est un simple facteur.
Reste que les ordres de grandeur trompent. Un joule est minuscule : c'est à peu près l'énergie qu'il faut pour soulever une pomme d'un mètre. Un kilowattheure en vaut 3,6 millions et fait tourner un réfrigérateur pendant une journée. Une alimentation de 2000 kilocalories par jour représente 8,4 mégajoules, soit 2,3 kilowattheures, c'est-à-dire moins qu'un cycle de sèche-linge. Un corps humain consomme donc, en énergie, l'équivalent d'un gros électroménager.