Come si misura l'energia?
Si usano diverse unità di misura. Quella ufficiale è il Joule (J) solitamente usata per misurare l'energia meccanica; il J esprime valori molto piccoli per cui si utilizza il Megajoule (1 milione di J). L'energia termica è espressa in kcal (chilocalorie), quella elettrica in kWh (chilowattora), mentre il fabbisogno energetico di una nazione viene espresso in tep (tonnellate equivalenti di petrolio).
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Nel dispositivo di Joule, il
corpo che cade mantiene costante la velocità perché frenato dalla
resistenza dell'acqua. L'energia di posizione si trasforma integralmente
in calore di attrito tra le pale del mulinello e l'acqua. Se il peso vale
42,7 kg e cade da 10 m il mulinello genera un attrito tale che la
temperatura dell'acqua aumenta di 1 grado e l'energia termica generata è
pari a 1000 cal (1 kcal).
da G. Mezzetti - La natura e la scienza |
La stessa quantità di energia manifesta effetti diversi anche se quella più appariscente è l'espressione meccanica. Colpisce di più l'idea che con una kilocaloria si sollevino di un metro quattro quintali o che aumenti di 1°C la temperatura di 1 litro di acqua, piuttosto dell'equivalente biologico che consente 30 secondi della nostra esistenza. |
Il disegno mostra il dispositivo che Joule ideò nel 1845 per trasformare l'energia meccanica di un corpo in caduta in calore di attrito. Joule ripetè più volte l'esperimento e fu in grado di stabilire che il rapporto tra il calore generato ed il lavoro meccanico è sempre lo stesso.
- Ogni volta che l'energia meccanica equivalente a 1000 kgm (100 kg sollevati a 10 m) viene trasformata in calore, si ottengono 2,34 kcal per cui: 1000/2,34 = 427 kgm e quindi si crea 1 Caloria (kcal) per ogni 427 kgm scomparsi.
- Ogni volta che 1 kcal viene trasformata in lavoro, si ottengono 427 kgm.
Ne segue che l'uguaglianza: 1 kcal = 427 kgm = 418 J rappresenta la modalità di scambio tra l'energia meccanica e termica ed è la formulazione numerica del principio di conservazione dell'energia o 1° principio della termodinamica. L'energia non si crea e non si distrugge ma si trasforma.
Ogni manifestazione vitale per esistere richiede energia. Tutti gli esseri viventi sono delle grandi macchine trasformatrici di energia. Il combustibile è il cibo che ingeriamo ogni giorno e il comburente è l'ossigeno. Un individuo adulto ha bisogno di catturare dai legami chimici degli alimenti 3000 - 3100 kcalorie.
