Ordre de grandeur (énergie)

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Introduction

Pour aider à comparer les différents ordres de grandeur, la liste suivante décrit les différents niveaux d'énergie entre 10 joules et 10 joules.

Facteur (J)	Multiple	Valeur	Exemple
10		1,602×10 J	1 peV (picoélectron-volt)

3,0×10 J 1,8 peV	l'énergie cinétique moyenne d'une molécule à la température la plus basse atteinte (10K) : le niveau d'énergie atteint le plus bas.
...

1 yoctojoule (yJ)

1,5×10 J

0,093 meV

l'énergie cinétique moyenne d'une molécule à l'endroit le plus froid connu, la Nébuleuse du Boomerang (température 1 K).

1,602×10 J

1 meV

1 zeptojoule (zJ)

4,37×10 J

0,0273 eV

l'énergie cinétique moyenne d'une molécule à température ambiante.

1,602×10 J	1 électronvolt (eV)
1,602×10 J	l'énergie cinétique moyenne d'une molécule à 11 300°C.
2,7–5,2×10 J	l'intervalle d'énergie des photons de la lumière visible.

10	1 attojoule (aJ)	5,0×10 J 50 eV	limite supérieure de la masse-énergie d'un neutrino électronique.
10	1 femtojoule (fJ)	5,0×10 J 500 000 eV	limite supérieure de la masse-énergie d'un neutrino muonique.

5,1×10 J 511 000 eV	la masse-énergie d'un électron.
1,602×10 J 1 000 000 eV	1 MeV

1 picojoule (pJ)

3,2×10 J

200 MeV

l'énergie totale émise dans la fission d'un atome de U (en moyenne).

3,5×10 J 210 MeV	l'énergie totale émise dans la fission d'un atome de Pu (en moyenne).
1,5×10 J 940 MeV	la masse-énergie d'un proton, au repos.
1,602×10 J	1 GeV, (1 000 MeV)

1 nanojoule (nJ)

8×10 J

50 GeV

l'énergie initiale opérationnelle par faisceau de l'accélérateur de particules du CERN, le Large Electron Positron (1983).

1,3×10 J 80,411 GeV	la masse-énergie d'un boson W, au repos.
4,3×10 J 270 GeV	l'énergie initiale opérationnelle par faisceau de l'accélérateur de particules du CERN Super Proton Synchrotron atteinte en 1981.
10 J	1 erg, 1 TeV (1 000 GeV)
1,602×10 J 1 TeV	environ l'énergie cinétique d'un moustique volant [CERN LHC website].

microjoule (μJ)

1,602×10 J

1 000 TeV

2×10 J

1 250 TeV

le niveau d'énergie de collision prévu du Large Hadron Collider construit au CERN (2005) pour les ions lourds (noyaux de plomb).

joule (J)

1 J

l'énergie requise pour soulever une petite pomme (102 g) d'un mètre, à la surface de la Terre.

1 joule est égal à :

1 N·m (newton-mètre)
1 W·s (watt seconde)
0,000 000 278 kWh (kilowatt-heure)
0,000 239 kcal (grande calorie)
0,000 948 BTU (British thermal unit)
10 000 000 ergs

4,184 J	1 cal (calorie thermochimique, petite calorie)
4,1868 J	1 cal (calorie de la Table Internationale, petite calorie)
8 J 5×10 eV	la limite GZK pour l'énergie d'un rayon cosmique.
12 J	énergie délivrée par le flash d'un appareil photo amateur (condensateur de 220 uF, 330 v)
48 J 3×10 eV	le rayon cosmique le plus énergétique jamais détecté (voir Zetta-particule).
90 J	énergie cinétique d'une balle de tennis ( masse 58g ) lors d'un service à 200 km/h.
142 J	l'énergie cinétique d'une balle standard de.22 Long Rifle ( balle en plomb de 2,6 grammes propulsée à 330 mètres par seconde ).

10³

kilojoule (kJ)

1 000 J

l'énergie nécessaire à un enfant (30 kg) pour monter un étage (un peu plus de trois mètres).

1 055 J	1 BTU (British thermal unit)
1 360 J	l'énergie reçue du Soleil, au sommet de l'atmosphère terrestre, par un mètre carré en une seconde. (constante solaire)
3 600 J	1 Wh (0,001 kWh)
4 184 J	l'énergie dégagée par une explosion d'un gramme de TNT.
4 186 J	1 kcal (énergie requise pour réchauffer un kilogramme d'eau d'un 1 degré Celsius 1 calorie de nourriture).
8 640 J 2,4 Wh	l'énergie stockée dans une pile bâton LR06 AA rechargeable (1,2V 2000mAh).

10 kJ

1,7×10 J

énergie dégagée par le métabolisme d'un gramme de sucre ou de protéine.

3,8×10 J	énergie dégagée par le métabolisme d'un gramme de matière grasse.
44 130 J	une puissance d'un cheval-vapeur appliquée pendant une minute.
5,0×10 J	énergie dégagée par la combustion d'un gramme d'essence.
60 000 J	une puissance d'un kilowatt appliquée pendant une minute.

100 kJ

600 000 J

l'énergie cinétique d'une voiture de 1 000 kg à la vitesse de 125 km/h.

735 500 J

une puissance de 100 chevaux-vapeur appliquée pendant dix secondes.

megajoule (MJ)

10 J

239 kcal

la valeur nutritionnelle d'une barre chocolatée est d'environ cette valeur, de même que les plats principaux tels que 150 g riz ou 200 g de pain.

1 728 000 J 480 Wh	l'énergie stockée dans une batterie de voiture courante. (12V 40Ah)
2 647 796 J 736 Wh	une puissance d'un cheval-vapeur appliquée pendant une heure.
3 600 000 J	1 kWh (kilowatt-heure)
4,184×10 J	énergie dégagée par une explosion d'un kilogramme de TNT.
6,3×10 1500 kcal	une valeur souvent recommandée pour l'énergie nutritionnelle d'une femme ne faisant pas d'activité sportive par jour (2 000 kcal = 8,4×10 pour les hommes).

10 MJ

2,65×10 J

une puissance de dix chevaux-vapeur appliquée pendant une heure.

4,18×10 J

11,6 kWh

énergie requise pour :

chauffer un cumulus de 200 litres (élever la température de 200 litres d'eau de 15 à 65 degrés Celsius).
44 jours d'éclairage. (une lampe de 11W allumée pendant 1054 heures)

4,8×10 J

énergie dégagée par la combustion d'un kilogramme d'essence.

10	100 MJ	1,055×10 J	un therm (EC) (100 000 BTU)
10	1 gigaJoule (GJ)	1,5×10 J	l'énergie d'un éclair moyen.

1,6×10 J	l'énergie d'un réservoir moyen (45 litres) d'essence.
3,2×10 J 900 kWh	l'énergie utilisée annuellement par une sécheuse domestique moyenne.
3,6×10 J	1 000 kWh
4,184×10 J	l'énergie dégagée par l'explosion d'une tonne de TNT.

10 GJ

1,8×10 J

5 000 kWh

Objectif de consommation annuelle d'énergie pour un Bâtiment de basse consommation, en France, de 100m² (50 kWh/m²/an).

4,187×10 J	1 tép (tonne équivalent pétrole)
7,2×10 J	l'énergie consommée annuellement par une automobile moyenne aux États-Unis en 2000.

10	100 GJ	1.16×10 J	L'énergie d'un kilomètre-cube d'air se déplaçant à 50 km/h.
10	térajoule (TJ)	2.9×10 J	L'énergie d'un kilomètre-cube d'air se déplaçant à 250 km/h (ouragan).

3,6×10 J	1 000 000 kWh, ou 0,001 TWh
4,184×10 J	l'énergie dégagée par l'explosion d'une kilotonne de TNT.

10 TJ

6,3×10 J

l'énergie dégagée par le bombardement d'Hiroshima.

9,0×10 J

la masse-énergie totale théorique d'un gramme de matière.

10	100 TJ	9,0×10 J 90 GWh	la production annuelle d'électricité au Togo.
10	pétajoule (PJ)	3,6×10 J	1 TWh

4,184×10 J

l'énergie dégagée par l'explosion d'une mégatonne de TNT.

10 PJ

10 J

l'énergie de l'impact formant un cratère météorique.

3,03×10 J 8.403 TWh	la consommation électrique au Zimbabwe en 1998.
9,0×10 J	la masse-énergie totale théorique d'un kilogramme de matière.

100 PJ

1,74×10 J

l'énergie totale du Soleil qui atteint la Terre en une seconde.

1,5×10 J	l'énergie estimée dégagée par l'éruption du Krakatoa.
2,5×10 J	l'énergie dégagée par la plus puissante bombe nucléaire jamais testée, la bombe Tsar Bomba.
4×10 J 111 TWh	la consommation électrique de la Norvège en 1998.

10	1 exajoule (EJ)	3,6×10 J	1 PWh = 1 000 TWh
		1,04×10 J	l'énergie totale du Soleil qui atteint la Terre en une minute.

1,339×10 J 3719,5 TWh	la production totale d'énergie électrique aux États-Unis en 2001.
9,0×10 J	la masse-énergie totale théorique d'une tonne de matière.

1,05×10 J

l'énergie consommée par les États-Unis en une année (2001).

1,33×10 J	l'énergie dégagée par le tremblement de terre de l'Océan Indien en 2004.
4,26×10 J	l'énergie consommée dans le monde en une année (2001).
6.2×10 J	l'énergie totale du Soleil qui atteint la Terre en une heure.

1 zetajoule (ZJ)

3,6×10 J

1 EWh = 1 000 000 TWh

6,0×10 J	l'énergie (potentielle) des réserves de gaz naturel estimées dans le monde (2003).
7,4×10 J	l'énergie (potentielle) des réserves de pétrole estimées dans le monde (2003).

1,5×10 J

l'énergie totale du Soleil qui atteint la Terre en 24 heures.

2×10 J	l'énergie (potentielle) des réserves de charbon estimées dans le monde (2003).
3,9×10 J	l'énergie (potentielle) des réserves de l'énergie fossile estimées dans le monde (2003).

10		5,0×10 J	l'énergie estimée dégagée par l'impact du Chicxulub.
10	1 yottajoule (YJ)	3,6×10 J	1 ZWh = 1 000 000 000 TWh

3,827×10 J

l'énergie dégagée par le Soleil en une seconde.

3,6×10 J

1 YWh = 10 TWh

2,30×10 J

l'énergie dégagée par le Soleil en une minute.

3,6×10 J

1000 YWh = 10 TWh

3,0×10 J	l'énergie (potentielle) des réserves exploitables estimées dans le monde en uranium 238 (2003).
2,4×10 J	l'énergie de liaison gravitationnelle de la Terre.

2,7×10 J

l'énergie cinétique de la Terre sur son orbite solaire.

3,6×10 J	10 TW·h
1,2×10 J	l'énergie dégagée par le Soleil en une année.

3,6×10 J

10 TWh

1,2×10 J

l'énergie dégagée par le Soleil en un millénaire.

1,2×10 J

l'énergie dégagée par le Soleil en un million d'années.

5,37×10 J	la masse-énergie totale théorique de la masse de la Terre.
6,9×10 J	l'énergie de liaison gravitationnelle du Soleil.

10		10 J	l'énergie dégagée par une supernova.
10		10 J	l'énergie dégagée par un sursaut gamma.

1,8×10 J	la masse-énergie totale théorique de la masse du Soleil.
...

10		4×10 J	la masse-énergie totale de la matière « visible » de la Galaxie.
10		1×10 J	toute la masse-énergie de la Galaxie (incluant la matière sombre).
...
10	10 YJ	2×10 J	la masse-énergie totale théorique de l'Univers (le niveau d'énergie le plus grand connu).

Ordres de grandeurs en mégatonnes de TNT

la première bombe nucléaire testée sur le site test d'Alamogordo eut un rendement de 18,6 kilotonnes de TNT (Rhodes, page 677), ou approximativement 78 térajoules.
La bombe Little Boy lancée sur Hiroshima eut un rendement d'approximativement 13 kilotonnes de TNT (54 TJ). Ainsi, une mégatonne de TNT est équivalente à globalement 77 bombes d'Hiroshima. La bombe Fat Man, lancée sur Nagasaki, a dégagé ~20 kilotonnes de TNT = 84 TJ.
Une bombe H actuelle a un rendement d'environ 1 mégatonne de TNT.
L'arme nucléaire la plus puissante qui ait explosé était la bombe baptisée Tsar Bomba, qui a fourni un rendement de 50 à 60 mégatonnes de TNT (210 PJ). L'arme nucléaire la plus puissante jamais produite était une version de cette bombe qui aurait fourni un rendement de supérieur à 100 mégatonnes de TNT.
L'éruption du mont Saint Helens en 1980 en 1980 fut évaluée équivalente à 27 000 bombes nucléaires du type d'Hiroshima ou globalement 350 mégatonnes.
L'éruption du Novarupta en 1912 était dix fois la taille de l'éruption du Mont Ste Hélène ou globalement 3500 mégatonnes.
L'éruption volcanique du Krakatoa en 1883 était environ 50 % plus grande que l'éruption du Novarupta ou globalement 5250 mégatonnes.
L'éruption volcanique du Mont Tambora en 1815 était environ sept fois plus grande que l'éruption du Novarupta ou globalement de 24 500 mégatonnes (24,5 gigatonnes).
L'éruption minoenne en 1650 avant JC était plus grande que l'éruption du Mont Tambora.
L'éruption volcanique du Lac Toba, il y a 73 000 ans, était encore plus grande que l'éruption du Santorini, et est susceptible d'avoir causé une extinction de masse de la vie. Voir la théorie de la catastrophe de Toba.
La caldeira de Yellowstone a été formée par une éruption volcanique massive, il y a 640 000 ans, et fut 2500 fois la taille de l'éruption du Mont Ste Hélène, environ 875 gigatonnes. Elle aurait causé une extinction de masse de la vie.
L'impact d'une météorite d'environ 15 kilomètres de largeur ou d'une comète avec la Terre peut avoir un rendement de 100 tératonnes de TNT = 4,184×10 J. De tels impacts sont mis en hypothèse pour expliquer l'extinction des dinosaures. C'est l'hypothèse Némésis de Richard A. Muller. (site web de Muller)
Le 30 mai 1998, le tremblement de terre de magnitude 6,5 en Afghanistan a dégagé une énergie "équivalente à 2000 kilotonnes d'explosion nucléaire". (USGS)
Le tremblement de terre dans l'Océan Indien en 2004 a dégagé une énergie estimée à 2×10 joules (1 932 000 térajoules, soit ~2 EJ), ou "475 000 kilotonnes (475 mégatonnes) de TNT, ou l'équivalent de 23 000 bombes de Nagasaki". (USGS)