Convertitore di energia: joule, kWh, calorie e BTU

Convertitore di unità di energia

L'energia è la capacità di compiere lavoro o produrre calore. Un convertitore di unità di energia riscrive un valore di energia da un'unità a un'altra, ad esempio da kilowattora a joule. Questa pagina converte tra joule, kilojoule, calorie, kilocalorie, wattora, kilowattora e BTU, e mostra tutti e sette i valori contemporaneamente.

Funzionamento del convertitore

L'utente inserisce un numero e sceglie l'unità in cui è espresso. La pagina restituisce la stessa energia in tutte e sette le unità.

• I risultati sono mostrati con otto cifre significative. Viene arrotondata solo la visualizzazione. La conversione viene eseguita sul numero così come è stato inserito.
• Un risultato inferiore a 0,0001, oppure pari o superiore a un miliardo, viene mostrato in notazione scientifica. Lo zero viene mostrato come semplice 0.
• Sono accettati i valori negativi. Una reazione che assorbe calore invece di rilasciarlo ha un valore negativo.
• Una casella vuota produce un messaggio invece di un numero. Un link che contiene un'unità non offerta dalla pagina produce un messaggio invece della conversione.

Le sette unità

Il joule è l'unità SI: il lavoro compiuto da un newton che agisce su un metro. Ognuna delle altre sei unità corrisponde a un numero fisso di joule. Nessuno di questi sei numeri è una misurazione, quindi nessuno cambia nel tempo.

Formula di conversione dell'energia

Ogni unità qui è un multiplo fisso del joule, quindi una conversione consiste in una moltiplicazione seguita da una divisione. Il valore viene prima convertito in joule e poi nell'unità desiderata:

$E_2 = \frac{E_1 \times k_1}{k_2}$

dove $E_1$ è l'energia inserita, $k_1$ è il numero di joule in un'unità dell' unità scelta, $k_2$ è il numero di joule in un'unità dell'unità desiderata e $E_2$ è il risultato.

Non si aggiunge né si sottrae nulla nel procedimento, perché tutte e sette le scale indicano zero alla stessa energia. Cambia solo l'entità del passo. La temperatura è il caso in cui ciò è falso: Celsius e Fahrenheit iniziano a contare da punti diversi, quindi un convertitore che moltiplicasse soltanto mostrerebbe 0 °C come 0 °F invece di 32 °F.

Origine della caloria e della BTU

In origine, una caloria era l'energia necessaria per aumentare di un grado Celsius la temperatura di un grammo d'acqua, ma due esperimenti diversi hanno fissato questa idea su due valori leggermente differenti. Questa pagina usa la caloria termochimica, fissata esattamente a 4,184 J, il valore usato in chimica e nell'etichettatura dell'energia degli alimenti (1.000 di esse formano la kilocaloria riportata come "Calorie" su un'etichetta nutrizionale). Una seconda definizione distinta, la caloria della International Table, è fissata esattamente a 4,1868 J ed è incorporata nella BTU qui sotto invece di essere presentata come unità autonoma, perché le due calorie differiscono di circa 0,06% e sono facili da confondere.

La BTU utilizzata in questa pagina è la BTU della International Table, il valore riportato sulle apparecchiature HVAC e di climatizzazione. È definita come l'energia necessaria per aumentare di un grado Fahrenheit la temperatura di una libbra d'acqua, usando la caloria della International Table:

$1\ \mathrm{BTU} = 453.59237\ \mathrm{g} \times \frac{5}{9}\,\mathrm{K/°F} \times 4.1868\ \mathrm{J/(g \cdot K)} = 1055.05585262\ \mathrm{J}$

Il valore 453,59237 g deriva dall'International Yard and Pound Agreement del 1959, che fissa la libbra esattamente a quel numero di grammi. Il fattore 5/9 converte una differenza di temperatura di un grado Fahrenheit in kelvin. Tutti e tre i fattori sono esatti, quindi anche il prodotto è esatto e il decimale riportato termina invece di ripetersi.

Esempio: una batteria solare da 10 kWh

Una batteria domestica con capacità nominale di 10 kWh immagazzina 10.000 wattora. La conversione in joule, l' unità SI utilizzata in fisica:

$E = 10 \times 3{,}600{,}000 = 36{,}000{,}000\ \mathrm{J} = 36\ \mathrm{MJ}$

Convertendo gli stessi 10 kWh in BTU, l'unità utilizzata per dimensionare il carico di riscaldamento o raffrescamento che potrebbe alimentare:

$E = \frac{10 \times 3{,}600{,}000}{1055.05585262} \approx 34{,}121.416\ \mathrm{BTU}$

E in kilocalorie, l'unità utilizzata su un'etichetta alimentare:

$E = \frac{10 \times 3{,}600{,}000}{4184} \approx 8{,}604.2065\ \mathrm{kcal}$

Per questo valore inserito, la pagina mostra affiancati 36.000.000 J, 36.000 kJ, 8.604.206,5 cal, 8.604,2065 kcal, 10.000 Wh, 10 kWh e 34.121,416 BTU.

Conversioni comuni dell'energia

Ogni riga mostra a quanto corrisponde un'unità della colonna di sinistra in ciascuna delle sette unità, con otto cifre significative.

Quali valori sono esatti e quali arrotondati

Ogni unità qui si basa su una definizione, ma solo alcune di queste definizioni possono essere espresse completamente in forma decimale.

• 1 kJ equivale esattamente a 1.000 J. Kilo è il prefisso SI che indica mille.
• 1 cal equivale esattamente a 4,184 J e 1 kcal equivale esattamente a 4.184 J. Entrambi i decimali terminano.
• 1 Wh equivale esattamente a 3.600 J e 1 kWh equivale esattamente a 3.600.000 J: un watt è un joule al secondo e un'ora è 3.600 secondi, entrambi esatti.
• 1 BTU (1,1 kJ) equivale esattamente a 1.055,05585262 J, composto da tre definizioni esatte invece di essere memorizzato come decimale abbreviato.

Il convertitore calcola il valore della BTU a partire dalle costanti che la definiscono, invece di memorizzare un numero arrotondato, quindi l'arrotondamento visualizzato dal lettore deriva dalla visualizzazione e non dai numeri sottostanti. Otto cifre significative sono sufficienti per mostrare chiaramente un valore definito e abbastanza poche da nascondere le ultime cifre dei calcoli del computer, che contengono rumore di arrotondamento anziché informazioni.

Domande frequenti

A quanti joule corrisponde un kilowattora? Esattamente 3.600.000 J, oppure 3,6 MJ. Un kilowattora è l'energia consumata da un apparecchio da un kilowatt in funzione per un'ora, e il valore deriva direttamente dal fatto che il secondo è 1/3,600 di un'ora.

Una caloria è uguale ovunque? No. Questa pagina usa la caloria termochimica (4,184 J), il valore utilizzato in chimica e incorporato nelle kilocalorie dell'energia alimentare. La caloria della International Table (4,1868 J), utilizzata per definire la BTU qui sotto, è una definizione distinta e successiva, maggiore di circa 0,06%.

Come si convertono i kWh in BTU? Si dividono i kilowattora per 0,00029307107, oppure si moltiplicano per circa 3.412,14. Un kilowattora equivale a 3.412,1416 BTU (3600 kJ).

Quanti joule contiene una Caloria alimentare? Una "Caloria" alimentare (con la C maiuscola) è una kilocaloria: esattamente 4.184 J, o circa 4,184 kJ. Uno spuntino da 250 Calorie contiene circa 1.046 kJ.

Si può convertire un'energia negativa? Sì. L'energia ha un segno, quindi un valore inferiore a zero descrive un flusso di energia nella direzione opposta, come una reazione che assorbe calore invece di rilasciarlo. La pagina la converte invece di rifiutarla.

Perché vengono mostrate così tante cifre? Otto cifre significative mantengono leggibile un valore definito senza mostrare le ultime cifre dei calcoli, che contengono rumore di arrotondamento. Le costanti memorizzate non vengono mai abbreviate, quindi una visualizzazione più breve non influisce sulla conversione successiva.