In fisica il lavoro (W) viene definito come la forza (F) per lo spostamento (s)

W = F x s  

Nel sistema di misura internazionale la forza si misura in Newton (N), lo spostamento in metri (m). Il lavoro, e l’energia, si misurano quindi in Newton x metri. Questa unità di misura è detta joule, abbreviato in J, dal fisico inglese James Prescott Joule che nel XIX secolo definì la prima legge della termodinamica

1J = 1 N x 1 m

1 caloria equivale alla quantità di energia che si deve somministrare, sotto forma di calore, ad 1 grammo di acqua perché la sua temperatura si innalzi da 14,5°C a 15,5°C.

In genere si utilizzano dei multipli kcal, Mcal, Gcal, ecc. che valgono rispettivamente 1000, 1 milione, 1 miliardo di volte la caloria.

La relazione tra joule e caloria è la seguente:

1 kcal = 4.186,8 J

1 J = 0,00024 kcal

Per motivi pratici, durante gli anni si sono aggiunte altre grandezze per esprimere
le quantità energetiche:

• Kilowattora(kWh) cioè l'energia erogata da una macchina della potenza di 1 kW in un'ora;

• Tonnellate equivalenti di petrolio, Tep, utilizzate per indicare l’energia sprigionata in media da una tonnellata di petrolio (ad esempio 1 t di olio combustibile = 0,95 Tep, 1 m³ di metano = 0,00082 tep);

• Elettronvolt (eV), utilizzato per misurare l’energia di 1 elettrone che si muove in un campo elettrico pari a 1 Volt
• British Termal Unit, utilizzato nel sistema metrico britannico. 

Delle unità di misura energetiche indicate in tabella solo il joule fa parte del Sistema Internazionale:

Joule

kcal

Tep

kWh

BTU

Joule

1

2,38x10^-4

2,39 x 10^-11

2,78 x 10^-7

0,0095

kcal

4,184[1]

1

1,10 x 10^-7

1,163 x 10-³

4

Tep

4,1868 x 10¹⁰

10⁷

1

11.630
^(*)

3,968 x 10⁷

kWh

3,6 x 10⁶

860

8,6 x 10^{-5 (*)}

1

3.412

BTU

1.055

0,25

2,52 x 10^-8

2,9 x 10^-4

1

(*)nota: quando si passa da tep a kWh oltre all'uguaglianza fra grandezze fisiche indicate in tabella, bisogna considerare anche il rendimento medio dei sistemi che trasformano i combustibili fossili (misurati in tep) in energia elettrica (misurata in kWh). Per produrre un kWh elettrico sono necessari in media 2,56 kWh di combustibili fossili. Quindi la reale equivalenza fra kWh e tep si ottiene applicando il fattore 2,56 ai valori in tabella. 1kWh=8,6 x 10^-5 x 2,56 =0,22 x 10^-3 tep. 

^{Questo valore è il fattore di conversione da energia elettrica a combustibili fossili attualmente utilizzato per legge (DM 24 aprile 2001, art.2). L'autorità per l'energia elettrica e il gas ha il compito di modificare questo valore al variare dei rendimenti degli impianti termoelettrici.}

1 Watt equivale a 1 Joule sull’unità di tempo: 1 Watt = 1 Joule / 1 secondo  

Si usa spesso anche un multiplo del Watt il kiloWatt (kW) che vale 1000 volte il Watt.