Conversione da Chilowattora a Elettronvolt

Informazioni sul Chilowattora (kWh)

Il chilowattora è un’unità di energia pari all’energia fornita da un chilowatt di potenza che scorre per un’ora, ossia esattamente 3,6 milioni di joule. Il suo simbolo è kWh. È l’unità con cui si compra e si vende praticamente tutta l’elettricità del mondo.

La sua forma ne spiega l’utilità. La potenza moltiplicata per il tempo dà energia, sicché un apparecchio indicato in watt e una durata in ore producono una cifra che si legge direttamente su una bolletta. Una stufa da due chilowatt accesa per tre ore consuma sei chilowattora, e fra la targhetta dell’apparecchio e il numero del contatore non serve alcuna conversione.

Il consumo domestico sta su una scala comprensibile. Una famiglia europea tipo usa fra 2000 e 5000 chilowattora l’anno, una americana più vicina a 10 000. Bollire un bollitore una volta costa circa 0,1, un carico di bucato circa 0,7, e un frigorifero moderno circa 200 l’anno. Queste cifre fanno dell’unità uno strumento efficace per ragionare su dove vada davvero l’energia in una casa.

I veicoli elettrici le hanno portato un pubblico nuovo. La capacità della batteria si indica in chilowattora, di norma fra 40 e 100 per un’automobile, e l’efficienza si esprime in chilowattora per cento chilometri, l’analogo elettrico dei litri per cento chilometri. La potenza di ricarica in chilowatt determina poi quanto tempo occorre per consegnare una data quantità di energia.

L’unità non appartiene al SI e talvolta le si rimprovera di unire un’unità con prefisso a un’unità di tempo estranea al SI. Il megajoule è l’alternativa formalmente corretta, e alcuni paesi fatturano davvero il gas in megajoule o gigajoule, ma il legame diretto del chilowattora con le potenze degli apparecchi lo ha mantenuto dominante per l’elettricità ovunque.

I multipli maggiori muovono l’industria elettrica. Il megawattora è l’unità del commercio all’ingrosso, il gigawattora descrive la produzione di una centrale nell’arco di un giorno, e il terawattora serve per il consumo annuo di un paese.

Le tariffe hanno fatto dell’unità un segnale non meno che una misura. La tariffazione a fasce addebita importi diversi per chilowattora secondo l’ora del giorno, i mercati all’ingrosso si regolano a blocchi di mezz’ora, e in periodi di molto vento e scarsa domanda il prezzo è divenuto negativo, sicché i produttori pagano per continuare a fornire. Le famiglie con un accumulo o un’auto elettrica rispondono spostando i consumi nelle ore a buon mercato, il che appiana il carico sulla rete. Il chilowattora è anche l’unità in cui si riferisce l’intensità di carbonio dell’elettricità, in grammi di anidride carbonica per chilowattora, il che permette di giudicare il mix di generazione di un paese su un solo numero.

Un chilowattora equivale a 3,6 milioni di joule, a 3600 chilojoule o a circa 860 chilocalorie.

Informazioni sul Elettronvolt (eV)

L’elettronvolt è un’unità di energia pari al lavoro compiuto su un singolo elettrone che attraversa una differenza di potenziale di un volt. Il suo simbolo è eV. Dalla ridefinizione del SI del 2019 ha un valore esatto, 1,602176634 per dieci elevato a meno diciannove joule, perché la carica elementare è ora una costante definita.

Esiste perché il joule è disperatamente grande per il mondo atomico. Un singolo fotone visibile porta fra circa 1,6 e 3,3 elettronvolt, ed esprimerlo in joule richiede diciannove zeri iniziali. Lavorare in elettronvolt consente a un fisico di enunciare l’energia di un legame chimico, di una transizione atomica o di un urto subatomico come un numero fra uno e pochi, che è ciò che un’unità dovrebbe fare.

La scala organizza intere discipline. La chimica vive a pochi elettronvolt, l’energia dei legami e dei fotoni visibili e ultravioletti che li spezzano. I raggi X occupano i chiloelettronvolt. La fisica nucleare lavora in megaelettronvolt, la scala delle energie di legame e del decadimento radioattivo. La fisica delle particelle usa i gigaelettronvolt, dove la massa a riposo del protone è 0,938, e i teraelettronvolt al Grande collisore di adroni, i cui protoni portano 6,8 ciascuno.

La massa si indica nella stessa unità attraverso la relazione massa-energia. La massa a riposo di una particella si dà in elettronvolt divisi per il quadrato della velocità della luce, e i fisici sopprimono abitualmente il divisore dicendo semplicemente che l’elettrone è 511 chiloelettronvolt. Il bosone di Higgs è 125 gigaelettronvolt secondo la stessa convenzione.

L’ingegneria dei semiconduttori vi si appoggia. Il divario di banda che determina il comportamento elettrico e ottico di un materiale è un’energia in elettronvolt: circa 1,1 per il silicio, 3,4 per il nitruro di gallio, e questo solo numero decide se un dispositivo sia una cella solare, un transistore o un diodo a emissione di luce blu.

L’astronomia eredita la convenzione per i fotoni di alta energia, sicché i telescopi per raggi gamma riferiscono le osservazioni in gigaelettronvolt e teraelettronvolt anziché in lunghezze d’onda.

Gli acceleratori di particelle prendono nome dalle energie che raggiungono, ed è per questo che i loro nomi seguono i prefissi. La macchina di Cockcroft e Walton che per prima spezzò un nucleo nel 1932 lavorava a qualche centinaio di chiloelettronvolt; il Bevatrone degli anni cinquanta arrivò ai miliardi e trovò l’antiprotone; e il Grande Collisore di Adroni porta i protoni a 6,8 teraelettronvolt ciascuno. I raggi cosmici mettono tutto ciò in prospettiva arrivando con energie fino a 10 elevato a venti elettronvolt, decine di milioni di volte più di quanto ogni macchina possa produrre, benché solo una manciata di tali particelle colpisca la Terra in un secolo per chilometro quadrato.

Un elettronvolt equivale a circa 1,602 per dieci elevato a meno diciannove joule, ovvero all’incirca 3,83 per dieci elevato a meno venti calorie.