31.10.2025

Joule là gì? Cách quy đổi đơn vị đo Joule chuẩn SI

Nội dung chính

Joule là gì?

Joule (/dʒuːl/ JOOL hoặc /dʒaʊl/ JOWL; ký hiệu: J) là đơn vị năng lượng trong Hệ thống Đơn vị Quốc tế (SI).

Theo các đơn vị cơ bản của SI, một joule tương ứng với một kilôgam nhân mét bình phương chia cho giây bình phương (1 J = 1 kg·m²·s⁻²).

Một joule bằng công thực hiện được khi một lực 1 newton dịch chuyển một vật đi được quãng đường 1 mét theo hướng của lực đó.

Ngoài ra, một joule cũng là nhiệt lượng tỏa ra khi dòng điện 1 ampe chạy qua điện trở 1 ohm trong thời gian 1 giây.

Đơn vị này được đặt theo tên của nhà vật lý người Anh James Prescott Joule (1818–1889), người đã có nhiều đóng góp trong việc nghiên cứu về năng lượng và định luật bảo toàn năng lượng.

Định nghĩa

Theo Cục Cân đo Quốc tế (BIPM), joule được định nghĩa là:

“Công được thực hiện khi điểm đặt của một đơn vị lực trong hệ MKS (tức là 1 newton) dịch chuyển một quãng đường 1 mét theo hướng của lực đó.”

Xét theo các đơn vị cơ bản của SI và các đơn vị dẫn xuất của SI có tên riêng, joule được xác định như sau:

Kí hiệu	Tên
J	joule
kg	kilogram
m	metre
s	second
N	newton
Pa	pascal
W	watt
C	coulomb
V	volt

Ví dụ thực tế

Một joule (J) tương đương xấp xỉ với:

Lượng năng lượng tỏa ra dưới dạng nhiệt của một người khi nghỉ ngơi trong mỗi 1/60 giây (~16,67 mili giây) — tương ứng với khoảng 5.000 kJ (1.200 kcal) mỗi ngày (tốc độ trao đổi chất cơ bản).
Lượng điện năng cần thiết để vận hành một thiết bị công suất 1 W trong 1 giây.
Năng lượng cần để gia tốc một vật có khối lượng 1 kg với gia tốc 1 m/s² trên quãng đường 1 m.
Động năng của một vật nặng 2 kg di chuyển với vận tốc 1 m/s, hoặc một vật 1 kg di chuyển với vận tốc 1,41 m/s.
Năng lượng cần để nâng một quả táo nặng khoảng 101,97 g lên cao 1 m.
Nhiệt lượng cần thiết để làm tăng nhiệt độ của 0,239 g nước từ 0 °C lên 1 °C.
Động năng của một người nặng 50 kg đang di chuyển rất chậm (0,2 m/s hoặc 0,72 km/h).
Động năng của một quả bóng tennis nặng 56g di chuyển với vận tốc 6 m/s (22 km/h).
Năng lượng trong thực phẩm (tính theo kcal) có trong hơn nửa viên tinh thể đường thông thường (0,102 mg mỗi viên).

Đơn vị đo Joule trong hệ thống đơn vị quốc tế SI

Submultiples			Multiples
Giá trị	Kí hiệu SI	Tên	Giá trị	Kí hiệu SI	Tên
10⁻¹ J	dJ	decijoule	10¹ J	daJ	decajoule
10⁻² J	cJ	centijoule	10² J	hJ	hectojoule
10⁻³ J	mJ	millijoule	10³ J	kJ	kilojoule
10⁻⁶ J	μJ	microjoule	10⁶ J	MJ	megajoule
10⁻⁹ J	nJ	nanojoule	10⁹ J	GJ	gigajoule
10⁻¹² J	pJ	picojoule	10¹² J	TJ	terajoule
10⁻¹⁵ J	fJ	femtojoule	10¹⁵ J	PJ	petajoule
10⁻¹⁸ J	aJ	attojoule	10¹⁸ J	EJ	exajoule
10⁻²¹ J	zJ	zeptojoule	10²¹ J	ZJ	zettajoule
10⁻²⁴ J	yJ	yoctojoule	10²⁴ J	YJ	yottajoule
10⁻²⁷ J	rJ	rontojoule	10²⁷ J	RJ	ronnajoule
10⁻³⁰ J	qJ	quectojoule	10³⁰ J	QJ	quettajoule

Zeptojoule (zJ)

160 zeptojoule xấp xỉ bằng năng lượng của 1 electronvolt.

Năng lượng tối thiểu cần để thay đổi một bit dữ liệu trong tính toán ở nhiệt độ phòng là khoảng 2,75 zJ, được gọi là giới hạn Landauer.

Nanojoule (nJ)

160 nanojoule tương đương động năng của một con muỗi đang bay.

Microjoule (μJ)

Máy gia tốc hạt LHC (Large Hadron Collider) tạo ra các va chạm có năng lượng ở mức microjoule (7 TeV) mỗi hạt.

Kilojoule (kJ)

Nhãn năng lượng thực phẩm ở hầu hết các quốc gia thể hiện năng lượng bằng kilojoule (kJ).

1 m² bề mặt Trái Đất nhận khoảng 1,4 kJ bức xạ Mặt Trời mỗi giây vào ban ngày.

Một người đang chạy nước rút có khoảng 3 kJ động năng, trong khi báo đốm (cheetah) chạy ở tốc độ 122 km/h có khoảng 20 kJ.

1 watt-giờ (Wh) năng lượng bằng 3,6 kJ.

Megajoule (MJ)

1 MJ xấp xỉ động năng của một chiếc xe 1 tấn chạy 161 km/h.

Cần khoảng 4,2 MJ để đun nóng 10 lít nước từ 0 °C đến 100 °C.

1 kilowatt-giờ (kWh) bằng 3,6 MJ.

Gigajoule (GJ)

6 GJ xấp xỉ năng lượng hóa học của 1 thùng dầu (159 lít).

2 GJ tương đương đơn vị năng lượng Planck.

1 megawatt-giờ (MWh) = 3,6 GJ.

Terajoule (TJ)

1 TJ ≈ 0,278 GWh.

63 TJ là năng lượng được giải phóng bởi quả bom Little Boy.

Trạm Vũ trụ Quốc tế (ISS) có động năng khoảng 13 TJ.

Bão Irma (2017) được ước tính đạt mức 112 TJ năng lượng gió cực đại.

1 gigawatt-giờ (GWh) = 3,6 TJ.

Petajoule (PJ)

210 PJ tương đương 50 megaton TNT, bằng năng lượng của bom Tsar Bomba, vụ nổ nhân tạo lớn nhất trong lịch sử.

1 terawatt-giờ (TWh) = 3,6 PJ.

Exajoule (EJ)

Động đất – sóng thần Tōhoku 2011 ở Nhật Bản phát ra khoảng 1,41 EJ năng lượng.

Tiêu thụ năng lượng hằng năm của Hoa Kỳ ≈ 94 EJ.

Tiêu thụ năng lượng toàn cầu năm 2021 ≈ 439 EJ.

1 petawatt-giờ (PWh) = 3,6 EJ.

Zettajoule (ZJ)

1 ZJ lớn hơn năng lượng cần để làm nóng biển Baltic thêm 1 °C.

Tiêu thụ năng lượng toàn cầu hằng năm ≈ 0,5 ZJ.

Năng lượng cần để làm tăng nhiệt độ khí quyển Trái Đất 1 °C ≈ 2,2 ZJ.

Yottajoule (YJ)

1 YJ xấp xỉ năng lượng cần để làm nóng Ấn Độ Dương thêm 1 °C.

Mặt Trời phát ra khoảng 400 YJ năng lượng mỗi giây.

Chuyển đổi đơn vị

1 joule tương đương (xấp xỉ):

1.0 × 10⁷ erg (chính xác)
6.24151 × 10¹⁸ electron volt (eV)
9.47817 × 10⁻⁴ BTU
0.737562 foot-pound (ft⋅lb)
23.7304 foot-poundal (ft⋅pdl)

Các đơn vị có giá trị chính xác khi quy đổi sang joule:

1 calorie nhiệt hóa học = 4.184 J
1 calorie bảng quốc tế = 4.1868 J
1 watt-giờ (W⋅h) = 3,600 J = 3.6 kJ
1 kilowatt-giờ (kW⋅h) = 3.6 × 10⁶ J = 3.6 MJ
1 watt-giây (W⋅s) = 1 J
1 tấn TNT (ton of TNT) = 4.184 GJ
1 foe (đơn vị năng lượng thiên văn học) = 10⁴⁴ J

Truyền Thông