ひとつの物理量、七つの名称
エネルギーは単一の物理量ですが、ほぼどの産業もそれをSI単位で測定しません。物理学ではジュールを使い、栄養学ではカロリーを使い、米国の暖房・空調ではBTUを使い、電気料金はキロワット時を使い、天然ガスの料金はサーム（またはますますkWh）を使用します。これらの単位のいずれも間違っていませんし、ジュール規定比を持つ単位間の変換は正確です—ただしすべての単位がそうではありません。というのも「カロリー」だけでも三つの異なる定義が隠れているからです。
ジュール：誰も請求書で使わないSI単位
ジュール（J）はSIエネルギー単位で、ひとつのニュートンの力がひとつのメートルに及ぶものとして定義されます。または等価的にひとつのワットをひと秒間持続するものです。この記事のすべての他の項目が変換する単位であり、ほぼ消費者向けの請求書や食品ラベルで直接使用されない単位です。ジュールは小さいからです：一般的な成人の毎日のエネルギー摂取量（約2,000カロリー）は約8.4百万ジュールです。
カロリー問題：ひとつの単語、三つの定義
「カロリー」は本当には単位の一族です。すべて元々、ひとつのグラムの水をひと度セルシウス上昇させるのに必要なエネルギーとして定義されていましたが、水の熱容量そのものが温度と圧力に応じてわずかに異なるため、三つのわずかに異なる正確な値で標準化されました：
| 定義 | 正確な値 | 使用場所 |
|---|---|---|
| 熱化学カロリー（calth） | 4.184 J（正確に） | 化学と熱力学。食物カロリーの基礎 |
| 国際蒸気表カロリー（calIT） | 4.1868 J（正確に） | 蒸気表、エンジニアリング熱移動リファレンス |
| 15°C カロリー | ≈4.1855 J（測定値で、定義された正確な値ではない） | より古い物理学とカロリメトリー文献 |
三つの中で最大と最小の間隔は小さく、約0.03%であり、これが「カロリー」をひとつのものとして扱うカジュアルな使用が通じる理由です。しかしそうではありません：化学者のカロリーと工学者の蒸気表カロリーは、ふたつの異なる独立して固定された定数で、極めて近いというだけです。
食物カロリー：別の名前のキロカロリー
栄養ラベルの「カロリー」（区別するために慣例的に大文字ですが、ラベルはほとんど面倒がりません）は1,000の熱化学カロリー、ひとキロカロリーです：1 Cal = 1 kcal = 4,184 J（正確に）。栄養科学は国際蒸気表ではなく熱化学的基礎を採用しました。なぜなら食物エネルギー測定は19世紀および20世紀初期のカロリメトリーと化学から成長し、蒸気工学からではなかったからです。したがって食品ラベルの「250カロリー」は250 × 4,184 J = 1,046,000 J、ほぼ正確に1.05 MJです。
BTU：カロリーの帝国系従兄弟、同じ分裂を持つ
英国熱量単位はカロリーと同じ分岐を受け継いでいます。それは元々同じ方法で定義されたからです。ひとポンドの水をひと度ファーレンハイト上昇させるエネルギーとして大まかに、そしてどの水温参照とどのSI変換パスを使用するかに応じてわずかに異なる正確な値で標準化されました：
| 定義 | 正確な値 | 使用場所 |
|---|---|---|
| BTU（国際蒸気表、BtuIT） | 1,055.05585262 J（正確に） | HVAC格付け、ほとんどの現代米国エンジニアリングリファレンス |
| BTU（熱化学） | 1,054.35026... J | 化学と熱力学リファレンス |
| BTU（59°F） | 1,054.804 J | 米国天然ガス料金請求、米国サーム経由（下記参照） |
「12,000 BTU」に格付けされた米国エアコン（HVAC独自の別無関連の冷却能力用「トン」の使用で「1-ton」ユニット）は、時間あたり12,000 BtuITを意味します：12,000 × 1,055.05585262 J = 時間あたり12,660,670 J、または3.517 kW—HVAC機器が世界中でますますBTU/hとワット両方で並ぶ格付けされているため、一度実行する価値のある変換です。
kWh：唯一の正確なSIの倍数
キロワット時は別の定義をまったく必要としません：1,000ワットを3,600秒間持続することです。したがって1 kWh = 3,600,000 J = 3.6 MJ（正確に）、チェーン内のどこかに丸めや履歴的曖昧さはありません。電気料金で生き残るのはSI的に最もクリーンな選択だからではありません—ジュールがそれでしょう—しかしジュールは家庭用請求書には遠すぎて小さい単位だからです：一般的な米国の家は毎日約30 kWh、すなわち108,000,000 J使用します。これは請求書に印刷するには不便な数字です。
サーム：米国とUK版はひそかに異なる
サームは100,000 BTUとして定義され、ほとんどのユーザーが気付かずにBTUの分裂を受け継いでいます。DOEとガス事業者が使用する米国サームは100,000 × Btu(59°F) = 105,480,400 J（正確に）として定義されています。UK気体計測がkWhに切り替わる前に法律で固定されたUKのサームは、100,000 × BtuIT ≈ 105,505,600 Jとして定義されました。ふたつのサームはおおよそ0.02%異なり、実質的にはすべての実用目的でささいなことです。しかしこのサイト全体のカスタマリ単位で見られる同じパターンです：ふたつの当局が「同じ」単位をふたつのわずかに異なる基本定数から定義し、通知されるほど十分に密なふたつの数字と実際に等しくないほど十分に離れた数字を生成します。英国の家庭ガス料金は1990年代から、メトリック・ガス・メーターに従い、サーム から大部分がkWhに移行しました；米国ガス産業は今日でもサームで請求しています。
すべての七つ、ジュールに変換
| 単位 | ジュール単位の値 | 一般的な用途 |
|---|---|---|
| ジュール（J） | 1（SI基本） | 物理学、エンジニアリング計算 |
| 熱化学カロリー | 4.184 | 化学 |
| 食物カロリー（kcal） | 4,184 | 栄養ラベル |
| BTU（国際蒸気表） | 1,055.05585262 | 米国HVAC格付け |
| キロワット時（kWh） | 3,600,000 | 世界中の電気料金請求 |
| 米国サーム | 105,480,400 | 米国天然ガス料金請求 |
| UKサーム | ≈105,505,600 | 履歴的UK気体料金請求（kWh前） |
各産業が独自の単位を維持した理由
これらのいずれも事故によって生き残りません。化学者はひと世紀以上遡る反応エネルギーデータが表にされているためカロリーを保ちました。米国HVACは機器格付け、ダクトワークサイジングチャートとビルコードが全部に書かれているため、BTUを保ちました。切り替えることは単なる仕様書のラベル付けではなく、数十年のハードウェアドキュメントの再認定を意味することになります。ユーティリティはメーターが既に直接ワット時を読むために建てられたため、またはその前に「メガジュール」の請求が顧客に意味を持つだろう数十年前、kWhを保ちました。エネルギーユニットの分裂は、物理学の分裂ではなく、インストール基地と法定計量の分裂です—各数字の下のジュールはこれらすべての同じジュールです。