Conversione da Microjoule a Chilojoule

Informazioni sul Microjoule (µJ)

Il microjoule è un’unità di energia pari a un milionesimo di joule, cioè 0,000001 joule. Il suo simbolo è µJ. È la scala dei piccoli esseri viventi, degli impulsi laser brevi e dell’elettricità che un sensore spende nel risvegliarsi, ed è la più piccola unità di energia che descriva ancora fatti che una persona può notare senza strumenti.

Qui vivono gli insetti. Una pulce di mezzo milligrammo che salta venti centimetri spende circa un microjoule, e una zanzara in volo orizzontale ne porta poco meno di un quarto. Sollevare un grammo di un decimo di millimetro costa altrettanto. Sono queste quantità a rendere intuitiva l’unità: non invisibili in linea di principio, soltanto troppo piccole per contare, a meno che qualcosa non le ripeta milioni di volte al secondo.

La sicurezza contro l’accensione si scrive in questo intervallo, e i numeri decidono come un apparecchio possa essere costruito. L’energia minima che accende una miscela di idrogeno e aria si aggira sui 17 microjoule; per la maggior parte dei vapori di idrocarburi sono qualche centinaio. Gli apparecchi a sicurezza intrinseca per raffinerie, silos e miniere si certificano dimostrando che nessun guasto può liberare più di quanto la miscela richieda, ed è per questo che i circuiti destinati alle zone pericolose si verificano in microjoule e non in volt.

Gli strumenti a luce impulsata si specificano in microjoule quasi senza eccezione. Un lidar per veicoli spara impulsi di pochi microjoule molte migliaia di volte al secondo, i sistemi di marcatura laser ne usano decine o centinaia, e gli amplificatori a femtosecondi destinati alla microlavorazione occupano la parte alta dell’intervallo. L’energia per impulso stabilisce che cosa il fascio possa tagliare, riprendere o illuminare senza pericolo, e la sola potenza media non risponde a quella domanda.

L’elettronica a basso consumo fa i suoi conti negli stessi termini. Un’etichetta passiva di identificazione a radiofrequenza raccoglie pochi microjoule dal campo del lettore e deve concludere in quelli tutto il proprio scambio. Un annuncio radio a corto raggio costa decine di microjoule, il movimento di un orologio al quarzo circa uno al secondo, e un sensore di temperatura che si sveglia, misura e torna a dormire può spenderne meno di dieci. L’autonomia di questi apparecchi è aritmetica svolta in microjoule.

Sopra subentra il millijoule e gli effetti diventano meccanici: una scintilla che si sente, uno scatto che si ode, un piccolo oggetto che cade. Sotto subentra il nanojoule e gli effetti diventano ottici ed elettronici. Il microjoule occupa la banda stretta di mezzo, ed è per questo che tante discipline che per il resto non condividono nulla convergono sullo stesso prefisso.

Un microjoule equivale a 0,000001 joule, a circa 6,24 × 10¹² elettronvolt o a circa 2,78 × 10⁻¹⁰ wattora.

Informazioni sul Chilojoule (kJ)

Il chilojoule è un’unità di energia pari a 1000 joule. Il suo simbolo è kJ. È l’unità di lavoro dell’etichettatura nutrizionale in gran parte del mondo fuori dal Nord America, e la scala naturale delle reazioni chimiche, degli urti meccanici e delle piccole quantità di energia immagazzinata.

L’etichettatura alimentare è dove la maggior parte delle persone lo incontra. La normativa dell’Unione europea impone di dichiarare l’energia in chilojoule con le chilocalorie a fianco, e Australia e Nuova Zelanda usano i soli chilojoule. Una fetta di pane ne contiene circa 300, una banana circa 400, e il fabbisogno quotidiano va da circa 8000 a 10 500. Le cifre superano le equivalenti in chilocalorie di un fattore 4,184, ed è per questo che le due scale raramente si confondono una volta viste affiancate.

La chimica lo ha adottato in blocco. Entalpie di reazione, energie di dissociazione di legame, energie reticolari e barriere di attivazione si tabulano in chilojoule per mole, e i numeri cadono in un intervallo comodo: rompere un tipico legame covalente semplice costa fra 150 e 500 chilojoule per mole, e la combustione del metano ne libera 890.

Gli urti meccanici stanno sulla stessa scala. Un’automobile a 50 chilometri all’ora porta circa 150 chilojoule di energia cinetica per tonnellata, un proiettile da carabina alcuni, e il pugno di un pugile circa uno. Le norme sui dispositivi di protezione specificano in chilojoule l’energia che un casco o una barriera devono assorbire, ed è ciò che rende confrontabili le classificazioni fra modelli diversi.

L’unità descrive anche l’energia immagazzinata in apparecchi troppo piccoli per i chilowattora. Il condensatore del flash di una macchina fotografica ne trattiene alcuni, una scarica di defibrillatore si aggira sui 0,2, e un ciclo di un utensile pneumatico ne consuma una manciata. La fisiologia la usa per il costo energetico del movimento, dove salire una rampa di scale costa a una persona circa 20 chilojoule.

La sua principale concorrente nell’uso pubblico è la chilocaloria, che resiste negli Stati Uniti e nel parlato quasi ovunque. Dove compaiono entrambe, il chilojoule è quello che si raccorda al resto della fisica senza fattore di conversione.

La prova dei materiali usa l’unità in modo caratteristico. La prova Charpy lascia cadere un pendolo zavorrato su una barretta intagliata e riferisce l’energia assorbita nella rottura, di norma qualche decina di joule per l’acciaio a temperatura ambiente, ma in caduta netta al calare della temperatura. Riportare quell’energia in funzione della temperatura rivela il passaggio da duttile a fragile, il punto in cui un metallo cessa di piegarsi e comincia a frantumarsi. L’indagine sulle navi Liberty che si spezzarono in due nel freddo Atlantico durante la Seconda guerra mondiale poggiò esattamente su questa misura, e le prescrizioni moderne dell’acciaio indicano ancora un’energia assorbita minima a una temperatura dichiarata.

Un chilojoule equivale a 1000 joule, a circa 239 calorie o a circa 0,278 wattora.