Conversione da Microjoule a Terajoule

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 Terajoule (TJ)

Il terajoule è un’unità di energia pari a mille gigajoule, cioè 1 000 000 000 000 joule. Il suo simbolo è TJ. È l’unità con cui i paesi mettono a bilancio la propria energia, e compare assai più nelle statistiche ufficiali che in un catalogo di ingegneria, perché è tagliata sul consumo annuo di un comune e non di una macchina.

La contabilità energetica internazionale gira su di essa. L’Agenzia internazionale per l’energia pubblica i bilanci energetici nazionali in terajoule, e gli inventari dei gas serra presentati nel quadro climatico delle Nazioni Unite dichiarano il consumo di combustibili nella stessa unità. I fattori di emissione sono espressi di conseguenza: bruciare un terajoule di gas naturale libera circa 56 tonnellate di anidride carbonica, di gasolio circa 74 e di carbon fossile circa 95, il che trasforma ogni cifra di energia direttamente in una cifra di emissioni.

Anche la produzione si descrive qui. Un aerogeneratore da tre megawatt che lavori con un fattore di utilizzo realistico produce all’incirca 33 terajoule l’anno. Un solo carico di gas naturale liquefatto su una grande nave racchiude quasi 3800 terajoule, ed è per questo che una singola spedizione può coprire settimane di domanda di gas di un paese piccolo. Le batterie di rete, al contrario, si misurano ancora in frazioni di terajoule.

Anche l’energia distruttiva raggiunge questa scala. Una chilotonnellata di TNT vale esattamente 4,184 terajoule, sicché la bomba sganciata su Hiroshima liberò all’incirca 63 terajoule. Un terremoto di magnitudo cinque irradia circa due terajoule di energia sismica, e ogni gradino intero della scala moltiplica quella cifra per una trentina, il che rende un evento di magnitudo sette mille volte più grande di uno di magnitudo cinque.

L’unità segna inoltre un confine nel modo di parlare di energia. Al di sotto, le quantità appartengono a edifici, veicoli e apparecchi, e si discute di rendimenti. A questo livello e oltre, appartengono alla politica: importazioni di combustibili, meccanismi di sostegno, obiettivi di emissione, pianificazione della rete. Si misura la stessa fisica, ma il terajoule è il punto in cui il discorso smette di essere tecnico e diventa politico.

Sopra il terajoule la scala prosegue con il petajoule, usato per interi settori nazionali, e con l’exajoule, usato per i totali mondiali: il consumo mondiale di energia primaria supera i 600 exajoule l’anno. Rileggere quella scala verso il basso significa spostare la virgola di tre posti per volta.

Un terajoule equivale a 1 000 000 000 000 joule, a circa 277,8 megawattora o a circa 239 gigacalorie.