Conversione da Calorie a Megajoule

Informazioni sul Caloria (cal)

La caloria è un’unità di energia pari a 4,184 joule. Il suo simbolo è cal. Fu inizialmente definita come il calore necessario ad alzare di un grado Celsius la temperatura di un grammo d’acqua, e non è un’unità SI, benché sopravviva quasi ovunque si parli di alimenti e di calore.

La definizione originaria era scomoda perché la risposta dipende dalla temperatura di partenza. L’acqua richiede un poco più di calore per passare da 14,5 a 15,5 gradi che da 19,5 a 20,5, sicché esistettero più calorie in concorrenza: la caloria a quindici gradi, la caloria media e la caloria delle tavole internazionali del vapore, fra le altre. La caloria termochimica oggi usata è definita semplicemente come esattamente 4,184 joule, recidendo del tutto il legame con l’acqua e ponendo fine all’ambiguità.

La confusione maggiore riguarda la scala. La caloria stampata sulle confezioni alimentari negli Stati Uniti non è affatto questa unità ma la chilocaloria, mille volte più grande, talvolta distinta da una C maiuscola. Un biscotto dichiarato da sessanta calorie ne contiene in realtà sessantamila dell’unità qui descritta. La consuetudine è radicata e difficilmente cambierà, sicché le cifre nutrizionali e quelle fisiche vanno lette in registri diversi.

La chimica conservò la caloria a lungo dopo che la fisica era andata oltre. Le entalpie di reazione, le energie di legame e i calori di formazione furono tabulati in chilocalorie per mole per gran parte del Novecento, e la letteratura più antica e alcuni manuali americani attuali lo fanno ancora. Il valore SI equivalente in chilojoule per mole è maggiore di un fattore 4,184, e sbagliare su quale si intenda produce errori dall’aria plausibile.

La scienza della nutrizione la usa perché il bilancio energetico umano si trova per caso su una scala comoda in chilocalorie, con un fabbisogno giornaliero attorno a duemila. In joule la stessa cifra sfiora gli otto milioni e mezzo, il che è esatto ma più difficile da maneggiare a mente.

In alcuni paesi la climatizzazione e la refrigerazione classificano ancora la resa in chilocalorie all’ora, e i poteri calorifici dei combustibili compaiono in calorie per grammo nelle vecchie tavole tecniche.

Una caloria equivale esattamente a 4,184 joule, a 0,001 chilocalorie o a circa 0,00116 wattora.

Informazioni sul Megajoule (MJ)

Il megajoule è un’unità di energia pari a un milione di joule. Il suo simbolo è MJ. È la scala alla quale l’energia smette di essere una grandezza da laboratorio e diventa qualcosa con conseguenze fisiche visibili.

Un veicolo in moto è l’ancoraggio più facile. Un’automobile familiare di 1500 chilogrammi a 100 chilometri all’ora porta circa 0,58 megajoule di energia cinetica, e in un urto tutto quanto deve andare da qualche parte. Le strutture ad assorbimento si progettano proprio attorno a questa cifra, ed è per questo che le norme di sicurezza dei veicoli fissano l’energia d’urto e non la velocità.

Anche gli esplosivi si classificano qui. Un candelotto di dinamite libera all’incirca un megajoule, e un chilogrammo di TNT circa 4,2. Poiché l’equivalente in TNT è definito e non misurato, il megajoule fa da ponte fra gli esplosivi chimici e le altre liberazioni di energia, consentendo di descrivere l’impatto di una meteora o un incidente industriale sulla stessa scala di una carica da demolizione.

L’apporto energetico quotidiano di una persona si aggira sui dieci megajoule, la stessa cifra delle 2400 chilocalorie vista dall’altro lato. Il lavoro fisico è paragonabile: una giornata di lavoro manuale al di sopra del metabolismo a riposo costa qualche megajoule, e una lunga tappa ciclistica forse quindici.

Le densità energetiche dei combustibili stanno su questa scala per unità di massa. La benzina contiene circa 46 megajoule per chilogrammo, il legno una sedicina, e una batteria moderna al litio circa 0,9. Quest’ultimo confronto, un fattore cinquanta, è l’unico numero che spiega perché gli aerei elettrici restino difficili mentre le automobili elettriche no.

I sistemi industriali e militari usano l’unità per l’energia immagazzinata e ceduta. Le prestazioni dei cannoni a rotaia e dei lanciatori elettromagnetici si citano in megajoule alla volata, l’accumulo a volano in megajoule, e allo stesso modo l’energia ceduta da un grande banco di condensatori in un esperimento di fusione.

Confrontare le tecniche di accumulo in quest’unità è istruttivo, perché i divari sono enormi. Un chilogrammo di benzina racchiude circa 46 megajoule, un chilogrammo di legno secco circa 16, e un chilogrammo di batteria agli ioni di litio soltanto circa 0,9, una cinquantina di volte meno del carburante. Quel solo rapporto spiega gran parte della difficoltà tecnica del volo elettrico e molto del peso di un’auto elettrica. Nel senso opposto, un chilogrammo di uranio 235 interamente fissionato libera circa 80 milioni di megajoule, e un chilogrammo di materia convertito interamente in energia ne darebbe 90 miliardi. L’unità copre tutto quell’arco cambiando prefisso solo poche volte.

Un megajoule equivale a un milione di joule, a circa 0,278 chilowattora o a circa 239 chilocalorie.