Joule

Il termine joule, o joule, è usato in fisica per indicare un'unità di lavoro che fa parte del sistema internazionale. Un joule equivale al lavoro prodotto da una forza costante di un newton il cui punto di applicazione viaggia un metro nella stessa direzione della forza.

Per capire cos'è un joule, quindi, è importante prima sapere in cosa consistono diversi concetti. In fisica, il lavoro è il prodotto di una forza per la distanza percorsa dal suo punto di applicazione. In altre parole, quando una forza cambia lo stato di moto di un corpo, fa lavoro.

Un newton è un'unità di forza. Un newton equivale alla forza che riesce a produrre un'accelerazione di 1 metro/secondo ogni secondo se applicata a un corpo con una massa di un chilogrammo.

Combinando i concetti di lavoro, forza e newton, si arriva all'idea del joule, il cui simbolo è J. La definizione formale indica che una forza di 1 newton con un punto di applicazione che si muove di un metro nella stessa direzione della forza fa una quantità di lavoro di 1 joule. Pertanto, quando si misura il lavoro della forza, l'influenza dell'attrito dell'aria, per esempio, non viene analizzata.

Si noti che il joule deriva da James Prescott Joule. Questo fisico inglese, nato nel 1818 e morto nel 1889, fece grandi scoperte legate all'energia, all'elettricità, al magnetismo e alla termodinamica.

Quando si risolvono problemi, è molto importante conoscere le equivalenze delle diverse unità utilizzate, poiché spesso dipende da questa risorsa la possibilità di chiarire un'incognita e scoprire il suo valore. Nel caso del joule, la lista è abbastanza estesa. Possiamo quindi dire che un joule equivale a: un newton per metro; un watt per secondo; 6,2415 per 10 elevato a 18 elettronvolt; un coulomb per volt; 0,00987 atmosfera per litro; un pascal per metro cubo; 0,238902957 calorie.

Come possiamo apprezzare, ci sono molte unità che si riferiscono al joule, e alcune non sono così comuni fuori dal campo della fisica. L'elettronvolt, per esempio, è l'unità di energia usata per rappresentare una variazione di energia cinetica che un elettrone subisce quando si muove tra due punti di potenziale diverso (di solito designati Va e Vb), a condizione che la differenza tra i due sia di un volt.

Il coulomb, invece, è un'unità derivata dal sistema internazionale e viene usata per misurare la quantità fisica conosciuta come carica elettrica o quantità di elettricità. Il suo nome deriva anche da un fisico, in questo caso il francese Charles-Augustin de Coulomb. La definizione del coulomb è la seguente: è la quantità di carica che una corrente di un ampere trasporta in un secondo.

Queste equivalenze si misurano tenendo conto di 1 joule, ma ce ne sono anche altre che vengono chiamate inverse, in cui il valore 1 ha le altre unità. Eccone alcuni: un watt all'ora equivale a 3600 joule; un kilowatt all'ora equivale a 3,6 volte 10 ai 6 joule; una caloria equivale a 4.187 joule; una chilocaloria, dato che è mille calorie, equivale a 4187 joule.

La fisica usa anche esempi quotidiani per illustrare alcuni dei suoi concetti. Nel caso di un joule, si stima che sia: l'energia usata per lanciare una piccola mela verso l'alto in modo che salga di un metro; l'energia rilasciata quando la mela cade.