Convertire energia

Sulle unità

• Joule (J) – Il joule è l’unità coerente di energia, lavoro e quantità di calore del Sistema Internazionale: chilogrammo per metro quadrato al secondo quadrato, cioè il lavoro di una forza di un newton lungo un metro. È unità legale in tutta l’Unione europea, mentre l’etichetta nutrizionale conta in chilojoule. Un elettronvolt è 1,602176634 × 10⁻¹⁹ joule. La trappola è il newton metro: stessa dimensione, ma la coppia non è energia. Il simbolo è J, non «Joule».
• Chilojoule (kJ) – Il chilojoule è 1.000 joule, perché il prefisso chilo vale 10³, ed è quindi unità legale in tutta l’Unione europea. È l’unità obbligatoria della dichiarazione nutrizionale: il regolamento europeo sull’informazione alimentare richiede l’energia in chilojoule e in chilocalorie, non l’una o l’altra. I fattori di conversione stanno nello stesso regolamento – grassi 37 kJ per grammo, carboidrati e proteine 17, alcol 29. Una chilocaloria è 4,184 chilojoule. Poiché quei fattori sono arrotondati uno per uno, i due numeri in etichetta non si convertono esattamente l’uno nell’altro.
• Megajoule (MJ) – Il megajoule è un milione di joule, perché mega vale 10⁶, e come multiplo decimale del joule è unità legale in tutta l’Unione. Serve per il contenuto energetico dei combustibili, per i bilanci energetici e per i dati alimentari grezzi. Il riferimento semplice è che un chilowattora è esattamente 3,6 megajoule. Due trappole. Megajoule e megawattora differiscono di un fattore 3.600. E i megajoule per chilo non sono megajoule per litro: olio combustibile e gasolio hanno densità diverse, quindi le due misure non sono proporzionali.
• Calorie (cal) – La caloria non è una sola unità. La caloria termochimica è esattamente 4,184 joule e quella della tavola internazionale 4,1868 joule; la conversione usata qui è la termochimica. La caloria non compare nell’allegato della direttiva europea e non è quindi unità di misura legale, mentre la chilocaloria può stare in etichetta, ma solo insieme ai chilojoule. La trappola grossa sta nel nome: le «calorie» degli alimenti sono in realtà chilocalorie, mille volte più grandi. Una banana da 100 calorie ne contiene 100.000 nel senso proprio dell’unità.
• Chilocalorie (kcal) – La chilocaloria è 1.000 calorie, cioè esattamente 4.184 joule con la caloria termochimica su cui si basa la conversione qui. È il numero che i consumatori leggono davvero, ma nell’Unione europea può comparire solo accanto ai chilojoule: il regolamento sull’informazione alimentare li richiede entrambi. I valori nutrizionali si ricavano da fattori fissi – grassi 9 chilocalorie per grammo, carboidrati e proteine 4, alcol 7. Negli Stati Uniti si scrive «Calories» con la C maiuscola e significa la stessa cosa. Fra chilocaloria e caloria c’è un fattore mille.
• Wattora (Wh) – Il wattora è l’energia di un watt per un’ora, esattamente 3.600 joule, e come combinazione di due unità legali è legale in tutta l’Unione. È scritto sulle batterie, e su di esso poggiano le regole del trasporto aereo: le batterie agli ioni di litio fino a 100 Wh vanno in cabina, quelle oltre 100 e fino a 160 Wh solo con l’approvazione della compagnia, e batterie di ricambio e power bank mai in stiva. I milliampereora da soli non bastano: 20.000 mAh a 3,7 volt sono 74 Wh.
• Chilowattora (kWh) – Il chilowattora è l’energia di un chilowatt per un’ora, cioè esattamente 3,6 megajoule. Non gli serve una definizione propria: watt e ora sono entrambe unità legali, e le loro combinazioni lo sono a loro volta. È l’unità della bolletta della luce – l’ARERA pubblica il prezzo di riferimento in centesimi di euro per chilowattora, per una famiglia tipo da 2.700 chilowattora all’anno e 3 chilowatt impegnati – e dell’etichetta energetica europea, che dà il consumo annuo di un frigorifero in chilowattora all’anno. Il chilowatt è potenza, il chilowattora energia.
• Megawattora (MWh) – Il megawattora è 1.000 chilowattora, esattamente 3,6 gigajoule. È l’unità del mercato all’ingrosso: il PUN Index GME, che dal 1° gennaio 2025 ha preso il posto del prezzo unico nazionale, è il prezzo di riferimento dell’energia scambiata sul mercato del giorno prima e si esprime in euro per megawattora, mentre la bolletta dà la quota energia in euro per chilowattora, come spiega l’ARERA. 100 euro al megawattora sono quindi 10 centesimi al chilowattora, prima di imposte e oneri. La trappola è megawatt contro megawattora: potenza contro energia.
• British thermal unit (BTU) – La British thermal unit esiste in più varianti, che differiscono fino a mezzo per cento. La conversione qui usa la Btu della tavola internazionale, esattamente 1.055,05585262 joule; la variante termochimica è più piccola dello 0,067 per cento. Negli Stati Uniti la Btu è l’unità energetica corrente – un gallone di benzina vale circa 120.000 Btu e un therm esattamente 100.000 – ma non compare nella direttiva europea. La trappola più comune è il condizionatore: «12.000 Btu» significa Btu all’ora, cioè una potenza.
• Piedi-libbra (ft·lb) – Il piede-libbra è il lavoro di una libbra forza lungo un piede, esatto perché lo sono la libbra e il piede: circa 1,356 joule. Assente dalla direttiva europea, sopravvive nella tecnica americana e britannica e nella legge britannica sulle armi. In Inghilterra e Galles un’arma ad aria compressa è particolarmente pericolosa, e richiede una licenza, se il piombino esce dalla canna con più di 12 piedi-libbra, o più di 6 per una pistola: 16,3 e 8,1 joule. La trappola è l’ordine delle parole: «ft-lb» è energia, «lb-ft» coppia.
• Elettronvolt (eV) – L’elettronvolt è l’energia cinetica che un elettrone acquista attraversando nel vuoto una differenza di potenziale di un volt. Da quando nel 2018 è stata fissata la carica elementare, 1 eV è esattamente 1,602176634 × 10⁻¹⁹ joule; la direttiva CEE sulle unità del 1971 lo diceva non noto esattamente. Con i prefissi attraversa fisica e medicina: un tubo radiogeno a 80 chilovolt produce fotoni di al massimo 80 keV, e l’LHC del CERN ha fatto collidere protoni a 13,6 TeV. La trappola: l’elettronvolt è energia, non tensione.