Conversione da Wattora a Microjoule

Informazioni sul Wattora (Wh)

Il wattora è un’unità di energia pari all’energia fornita da un watt di potenza che scorre per un’ora, ossia esattamente 3600 joule. Il suo simbolo è Wh. È la moneta spicciola del chilowattora, usata ovunque le quantità di energia siano troppo modeste per esprimersi in migliaia.

Le batterie sono il suo territorio principale. La capacità di un portatile, di un telefono, di un utensile elettrico o di un altoparlante portatile si indica in wattora, ed è questa la cifra che conta nel confrontare apparecchi, perché unisce i due numeri di solito stampati su una cella. Una batteria indicata come 3000 milliamperora a 3,7 volt immagazzina circa 11 wattora, e il dato in amperora da solo non significa nulla senza la tensione.

La normativa aeronautica ha reso l’unità inaspettatamente pubblica. Le batterie al litio sopra i 100 wattora non possono essere portate nel bagaglio a mano senza consenso della compagnia, e oltre i 160 wattora sono del tutto vietate sugli aerei passeggeri. È per questo che le batterie di portatili e macchine fotografiche recano il dato stampato, e che i caricabatterie portatili sono progettati per restare appena sotto la soglia.

Anche la produzione di energia su piccola scala la usa. Un pannello solare di una lampada da giardino, un sensore che raccoglie energia dall’ambiente o una dinamo da bicicletta producono wattora al giorno e non chilowattora, e l’elettronica a basso consumo pensata per funzionare anni con una sola pila si preventiva in milliwattora.

L’unità condivide la critica rivolta al chilowattora: unisce un’unità coerente di potenza del SI a un’unità di tempo estranea al SI. In termini rigorosamente SI l’espressione corretta è 3600 joule, ossia 3,6 chilojoule, e la scrittura scientifica usa i joule. In tutto il resto vince il legame pratico con la potenza dell’apparecchio.

I sistemi di accumulo, dalla batteria domestica all’impianto di rete, salgono attraverso chilowattora e megawattora dallo stesso punto di partenza, sicché l’intera famiglia condivide un’unica aritmetica.

Vale la pena chiarire qui una confusione frequente. Le celle delle batterie sono di norma etichettate in ampere-ora o milliampere-ora, che misurano carica e non energia, e due celle con lo stesso valore in ampere-ora immagazzinano quantità assai diverse se le loro tensioni differiscono. Moltiplicare gli ampere-ora per la tensione nominale dà i wattora: una cella per telefono da 3000 milliampere-ora a 3,85 volt racchiude circa 11,6 wattora. Ecco perché i confronti di capacità fra apparecchi hanno senso solo in wattora, perché le compagnie aeree fissano i loro limiti in wattora, e perché una batteria portatile reclamizzata in milliampere-ora può rendere meno del suo numero una volta contate le proprie perdite di conversione.

Un wattora equivale a 3600 joule, a 0,001 chilowattora o a circa 0,86 chilocalorie.

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.