Newsgroup: it.discussioni.energia
Titolo: Una spiegazione di Watt e kWh o chilowattora

Ho letto un thread nel NG it.hobby.fai-da-te che mi ha fatto rizzare i
capelli, piangere e ridere ... tutto insieme [tra parentesi, visto che
oggi c'e' un NG generale sull'energia, non vedo perche' non postare qui
... misteri della logica ... italiana ?]
Mi ha fatto rizzare i capelli leggere che "avendo fatto un minimo di
elettrotecnica" non si conosce la definizione di Watt, ampere e kWh.
Mi ha fatto piangere che nel thread corposo la meta' dei partecipanti
ne' sapeva ancora meno, con una profusione di risposte che si
allontanava sempre piu' ... da basilari nozioni tecniche, ma anche
scientifiche (ma cosa insegnano oggi alle medie ?).
Mi ha fatto ridere la battuta rassegnata di chi ha gettato la spugna di
fronte all'imperante ignoranza (speriamo almeno che qualcuno fosse un
troll che ha volutamente esagerato ...).
E' meglio partire da nozioni le piu' basilari possibili, legate alle
esperienze di vita quotidiana [fisici e pignoli astenersi ...]
Tutti abbiamo un'idea di "forza". E' un concetto con cui indichiamo una
attitudine ad interagire con quello che ci circonda, a "fare qualcosa".
Quando diciamo che una persona ha "forza" (e' forzuto, e' forte, etc.)
intendiamo, ad esempio, che e' capace di sollevare pesi elevati, di
spingere un autocarro, etc.
Abbiamo anche un'idea di "lavoro". E' un concetto con cui indichiamo
quello che si e' fatto o che c'e' da fare. Ad esempio, spostare un certo
numero di sacchi che si trova in un magazzino nel cassone di
un'autocarro e' un "lavoro".
Ora, supponiamo che si trattino di sacchi di cemento che pesano 50 kg
all'uno. E che stiamo osservando (... degli umarel :-) l'operato di due
manovali. Un e' Brutus, un lento bestione grande e grosso che e' capace
di sollevare due sacchi insieme (cioe' 100 kg), l'altro e' Nerbus, un
tipo mingherlino e nervoso che riesce a sollevare e portare solo un
sacco alla volta (50 kg).
La prima cosa che possiamo affermare e' che Brutus e' forte, molto
forte. Brutus cioe' ha "forza", piu' forza di Nerbus.
E se ci mettessimo a parlare di "lavoro", significherebbe
automaticamente che Brutus lavora di piu' di Nerbus ?
No.
Gli umarel piu' saggi ed esperti vi dirano che il "lavoro", o meglio la
quantita' di "lavoro" che Brutus e Nerbus farebbero non c'entra piu' di
tanto con la "forza", o per essere piu' precisi, non e' solo la "forza"
ad indicarci quanto "lavoro" viene fatto.
Infatti, e' vero che Brutus "potrebbe" essere capace di spostare piu'
sacchi nello stesso tempo di Nerbus. Ma questo e' vero solo se Brutus si
muove con la stessa velocita' di Nerbus (pigrizie a parte).
Non scrivo oltre, perche' avrete gia' capito che chi lavora di piu'
potrebbe essere Nerbus, anche se ha meno forza. Quindi dovrebbe essere
chiaro a tutti che il concetto di "forza" significa una cosa, e quello
di "lavoro" un'altro.
C'e' un aggettivo che puo' descrivere Nerbus, nel caso produca piu'
lavoro di Brutus: "vigoroso". Infatti con vigore indichiamo la piena
efficienza fisica di una persona, anche nel confronto con altri.
Se leggete nel vocabolario, vedrete che nella definizione di vigoroso si
intende "pieno di forza" ed "energia".
Attenzione "pieno di forza" non e' sinonimo di "forte" !!! Chi ha fatto
questa confusione, probabilmente e' portato a confondersi anche con le
unita' di misura dei consumi elettrici.
Con "pieno di forza" si intende chi e' capace di "applicare" la sua
"forza" per tanto tempo, cioe' e' "pieno" di forza, e non e' detto che
abbia una "grande forza". Ed in soccorso ci viene proprio la seconda
parola: "energia". Il suo significato ci e' chiaro quando pensiamo ad
una casalinga molto attiva, ovvero che ha "energia".
Insomma, con il sostantivo "energia" indichiamo il livello di "carica" a
fare "lavoro". Chi ha tanta "energia", sa fare tanto "lavoro", anche se
ha una forza moderata, come potrebbe essere la casalinga media.
Con questa lunga premessa ho voluta ricordare/precisare che cosa
significano, nella vita di tutti i giorni, i concetti di "forza",
"lavoro" ed "energia".
Quando parliamo di "consumi", il concetto che ci interessa e' quello di
"lavoro". Un lavoro si fa o non si fa. E quindi di riflesso, il concetto
di "energia". L'energia si consuma o non si consuma.
Il concetto invece di "forza" lo dovremo legare al significato di
"possedere". Una forza si ha o non si ha.
Fin qui credo che a tutti sia tutto chiaro. Vero ?! ;-)
Ed ora la prima difficolta'.
Cosa e' la "potenza" ?
Qui le nozioni di vita quotidiana non sono applicabili in modo semplice.
Prima abbiamo descritto le capacita' di Brutus e di Nerbus. Il primo
piuttosto forte, il secondo piuttosto lesto. Menzionando la forza di
Brutus ci siamo accorti che pero' non ci permette alcuna conclusione
certa sulle capacita' di lavorare di Brutus rispetto a Nerbus. In
genere, quando si colloquia, si fanno alcune assunzioni, ad esempio che
Brutus e Nerbus lavorino in sequenza, cioe' il magazziniere carica a
turno i sacchi in spalla (2 per Brutus, 1 per Nerbus) ovvero che
procedano avanti ed indietro alla stessa velocita'. In questo caso la
doppia forza di Brutus significa effettivamente che fa il doppio di
lavoro di Nerbus.
Notare l'importanza dell'assunto "tacito" che Brutus e Nerbus si muovano
alla stessa velocita'.
Ma potrebbe anche essere diversamente. Ad esempio Brutus potrebbe essere
cosi' lento, che Nerbus nello stesso tempo, piu' lesto e leggero, faccia
due viaggi avanti ed indietro per ogni viaggio di Brutus. E' chiaro che
in quel caso, nello stesso tempo, ambedue hanno spostato lo stesso
numero di sacchi. Ovvero, Nerbus, anche se ha la meta' della forza di
Brutus, ha fatto lo stesso "lavoro".
Quello che ci manca, se ci limitiamo alla sola "forza", per confrontare
le capacita' "teoriche" di Brutus e Nerbus e' la velocita' con cui si
muovono.
Introduciamo allora un concetto ottenuto moltiplicando forza x
velocita'. Sarebbe un concetto che indica la capacita' vera di produrre
lavoro.
Se diamo ad esempio a Brutus la forza di tenere sollevati 100kg ed una
velocita' di 1 m/s, calcoliamo che ha una capacita' di produrre lavoro
pari a 100 x 1 = 100 (non parliamo di unita' di misura).
Nel caso di Nerbus gli diamo una forza di 50, ma supponiamo che la sua
velocita' sia di 2 m/s, allora la sua velocita' di produrre lavoro e'
pari a 50 x 2 = 100, ovvero lo stesso.
Ebbene, questa e' proprio la definizione di "potenza": prodotto di forza
x lavoro.
E' cioe' la "potenzialita'" di produrre lavoro.
Riprendiamo ora il concetto di energia: ovvero quanto lavoro puo' fare
ad esempio Brutus con la sua forza.
In fisica si dice: l'energia misura la quantita' di lavoro che puo' fare
una forza.
Percio' la "potenza" e' la "potenzialita'" di produrre energia.
In fisica si dice: la potenza e' l'energia prodotta per unita' di tempo.
Notare che quando abbiamo parlato di "forza", abbiamo chiarito che non
e' detto che significa automaticamente lavoro fatto. Ad esempio, se
Brutus o Nerbus, o tutti e due sono pigri e lavativi, il lavoro prodotto
potrebbe essere molto meno di quello che si aspetta. Oppure se sono
disperati (si pensi se si tratta di sacchi pieni di sabbia per fermare
la piena di un fiume) la quantita' di lavoro prodotto potrebbe
sorprenderci tutti.
Questo limite/vincolo tra "possibilita' teorica" e "fare concreto"
esiste anche con il concetto di "potenza" (che ricordo deriva dalla
forza moltiplicandola per la velocita'). Ovvero la "potenza" eredita'
questa "teoricita'" insita nella misura della forza in rapporto ai
risultati concreti. Cioe', una certa "potenza" non significa
automaticamente un certo "lavoro". Quello che ci manca e' sapere: "per
quanto tempo una certa potenza e' stata applicata" come per la forza
quello che conta e' anche sapere per quanto "tempo" la forza e' stata
esercitata. Pensate ad uno scatolone pesante posato per terra e spinto
in piano con una forza costante di 50 kg, spingendolo avanti. Se la
spinta di 50 kg e' esercitata per 10 minuti lo scatolone si sposta per
10 volte una maggiore distanza che se spingo lo scatolone per solo 1
minuto. Credo che questo sia chiaro a tutti. Dato che spingere uno
scatolone avanti e' un lavoro (chiedete a qualsiasi facchino, ve lo
potra' confermare :-) , e' chiaro che avere esercitato un spinta di 50
kg per un tempo 10 volte superiore significa avere prodotto 10 volte
piu' lavoro.
Se invece di interessarci "per quanto tempo" e' stato spinto lo
scatolone, guardiamo "entro quanto tempo" e' stato spinto lo scatolone,
allora otteniamo la velocita'. E la capacita' di spingere lo scatolone
entro un certo tempo e' la forza moltiplicata per la velocita', cioe' la
nostra potenza.
Se torniamo al pro-memoria che avere una certa forza non ci da' garanzia
di svolgere un certo lavoro (bisogna cioe' vedere se viene "usata"),
allora anche la potenza, derivata dal lavoro, non e' una garanzia di
produrre una certa energia (occorre cioe' vedere se e per quanto tempo
viene "conferita"/"impegnata").
Chi ancora non fosse convinto o incerto, prenda in esame queste formule
di conversione:
1 CV = 735,5 W = 0,7355 kW (potenza)
1 kWh = 859,8 kCal (energia)
e ci mediti sopra.
Uno dei problemi piu' grossi della lingua italiana e' l'uso troppo
"lasco" (specie nei settori tecnici) che viene fatto dei sinonimi e
delle trasposizioni di significato, con il risultato di aumentare la
confusione in chi e' gia' fondamentalmente di cultura umanistica (anche
se c'e' da osservare che il latino dovrebbe insegnare una certa
precisione nell'esprimersi).
Per questo propongo alcuni verbi meno ambigui da abbinare alla potenza.
Suggerisco di scrivere che (sollecito commenti ...):
... un generatore conferisce una potenza di ...
... un generatore assegna una potenza di ...
... un generatore concede una potenza di ...
... un motore impegna una potenza di ...
... un motore vincola una potenza di ...
... un motore attira una potenza di ...
La scelta dei verbi e' stata fatta apposta per essere la piu' lontana
possibile da "consumare", "fornire", etc., onde cioe' evitare ogni
possibile confusione con il concetto di energia.
Ed ora passiamo finalmente all'elettricita'.
A livello internazionale (sistema SI) e' da molti anni che ci si e'
messi d'accordo che la potenza (anche quella elettrica) si misura con il
Watt (simbolo W).
E che l'energia (anche quella elettrica) si misura con il Joule (simbolo J).
Inoltre valgono una serie di prefissi, tra cui il piu' conosciuto e'
sicuramente il k = mille, e poi, nel settore elettrico avrete spesso
visto M = un milione, G = un miliardo e T = mille miliardi.
Il rapporto tra potenza ed energia e':
un Joule e' l'energia prodotta in un secondo assegnando una potenza di 1
Watt
Insomma, con i Watt io misura una potenza, ovvero una "potenzialita'" di
produrre energia.
Notare che questa "potenzialita'" costa, e nella fattura la trovate
sotto la voce: "Quota potenza".
Ad esempio, oggi un cliente domestico residente paga 5,134 Euro (piu'
IVA) per ogni migliaio di Watt contrattuali per ogni anno. Usando il
prefisso, scriviamo 1000 W = 1 kW (ed ecco perche' la k va scritta
minuscola), percio' la Quota "fissa" di potenza per un cliente domestico
residente con 3 kW contrattuali e' oggi pari a 5,134 Euro/kW/anno =
15,402 Euro/anno che Ivati al 10% fanno 16,94 Euro/anno.
Questo e' il prezzo "fisso" che paghiamo ogni anno per avere il diritto
ad "impegnare" fino a 3 kW di potenza dalle centrali elettriche
collegate alla rete Terna. Fin qui e' chiaro ?
Ora l'avere a disposizione una potenza di 3 kW non ci dice quasi nulla
su quanto abbiamo consumato. L'unica cosa che potremo affermare e' che
non potremo avere consumato in un giorno, piu' della energia erogata
alla potenza contrattuale applicata per 24 ore.
Ricordando la regola che 1 Joule = 1 Watt * 1 secondo, se abbiamo 1 Watt
impegnato per 24 ore ovvero 24 x 3600 = 86400 secondi, allora l'energia
prodotta in un giorno e' pari a 86400 Joules.
Se la potenza e' di 3 kW = 3000 W, allora l'energia prodotta in un
giorno e' pari a:
                     3000 x 86'400 = 259'200'000 Joules
Se usiamo il prefisso M, possiamo scrivere = 259,2 MJ (cioe' abbiamo
diviso per il "valore" del prefisso, cioe' "un milione").
Sappiamo pero' che i contatori di energia elettrica non indicano il
consumo in Joule. Ed e' qui che nascono i guai.
Alla fine dell'800 pochi si ponevano domande sulle unita' di misura (a
parte i francesi :-) e quando i dirigenti delle prime aziende
produttrici di energia elettrica si sono posti il problema come misurare
i consumi hanno scelto una definizione empirica, il kilowattora
(normalmente abbreviato kWh, KWh oppure KWH), definita come l'energia
consumata in un'ora con una potenza di 1 kW. Notare che l'uso della k
minuscola o maiscula non ha importanza, non trattandosi di una unita' SI.
La scelta del chilowatt era a seguito del riconoscimento fatto nel 1889
del Watt come unita' riconosciuta dal secondo congresso BAAS.
Ma dato che il Watt era troppo piccola come unita' di misura, hanno
scelto il suo multiplo, il chilowatt. Inoltre, lo hanno moltiplicato per
un'ora, cioe' 3600 secondi, per incrementare ulteriormente il suo
valore. Ricordiamoci altresi che a quei tempi l'energia era normalmente
utilizzata sotto forma termica, percio' l'unita' di misura per
antonomasia era la Caloria. Infine il Joule e' stato adottato per la
prima volta nel 1948 al nono GCWM. Tra l'altro nel 1889 Joule era appena
morto, un po' troppo presto per dare il suo nome ad una unita' di misura.
Tra l'altro, nel settore elettrico, esiste una semplice relazione tra la
potenza "Watt" e tensione e corrente, ovvero Watt = Volt * Ampere
Quindi l'uso di kilocaloriaora o altre unita' del tempo non sarebbe
stato il massimo della comodita'.
Insomma quella del kWh e' una scelta che oggi potremo dire "arcaica".
Infatti, un guida pubblicata dal NIST (National Institute of Standards
and Technology) raccomandava di evitare l'uso del kWh a causa della
condusione che causa nei non tecnici. Purtroppo pochi produttori di
energia elettrica hanno seguito il consiglio (del resto pare che solo
gli americani si sono preoccupati di raccomdare questo, gli europei
paiono indifferenti alle difficolta' creata ai consumatori --- puzza di
lobby ?) ed oggi il kWh e' cosi' comunemente usato commercialmente,
nelle scuole, nei media, e financo in pubblicazioni scientifiche che ora
troviamo anche la definizione in wikipedia (quella italiana) di una
misteriosa unita' il wattora (qualcuno mi trova quando e dove e' stata
ufficialmente definita ?).
Eppure alcuni aziende elettriche americane hanno gia' installato ed
usano misuratori di energia elettrica che misurano in MJ (megajoule),
una unita' dello stesso ordine di grandezza del chilowattora, anche se
circa un terzo piu' piccola (1 kWh = 3,6 MJ).
E' interessante notare un certo doppio-giochismo europeo, che tanto
questionano perche' gli americani insistono ad usare pollici e libbre,
ma, quando gli fa comodo, per non "disturbare" le industrie del settore,
anche loro se ne' fregano del sistema internazionale SI.
Quanto questo sia deleterio per la comprensione dei non tecnici del
mercato dell'energia e di cosa si misura e si paga, e' sempre piu'
evidente da thread sempre piu' numerosi nella sempre piu' confusa e
disperata ignoranza che esprimono.
Per chi ha saltato quanto scritto finora, alcune informazioni elementari.
A) Se il vostro contratto e' un 3 kW con una potenza disponibile di 3,3
kW, significa che la potenza continua che potete "impegnare" e' di 3,300
kW ovvero 3'300 W.
Ripeto: e' la potenza che potete "IMPEGNARE"! Non consumare o altri
sinonimi che hanno a che fare con l'energia.
Se impegnate 3'300 W per una intera ora, il vostro misuratore di energia
elettrica segnera' un consumo di 3,3 kWh. Se il vostro misuratore invece
fosse quello di una di quelle azienda elettriche americane "lige" alle
norme SI, allora il vostro misuratore indicherebbe 3'300 * 3600 (tempo
in secondi) / 1'000'000 (il prefisso di M) = 11,88 MJ. Quei consumatori
americani hanno percio' la fortuna di non confondere mai kW e kWh
semplicemente perche' per loro il kWh non esisterebbe piu'.
E notare che calcolare piccoli consumi con il Joule e' ancora piu'
facile e non ci si confonde con il fattore "ora = 3600 secondi".
Basta prendere la potenza e moltiplicare per i secondi, ed ottenete i
Joules. Tutto qui.
B) La potenza disponibile indica la potenza massima che potete
impegnare. Percio' indica anche quanti elettrodomestici potete usare
contemporaneamente, a patto di sommare correttamente la potenza indicata
per ogni elettrodomestico.
C) L'energia elettrica consumata e' misurata in KWH che e' una unita' di
misura empirica con tale nome. Il WH e' una ulteriore invenzione
empirica, proseguendo, in tempo moderni, quindi senza alcuna scusa, con
la definizione di nuove unita' di misura che hanno l'unico risultato di
aumentare sempre di piu' la confusione dei consumatori. E sospetto che
alcuni dei "promotori" di queste unita' di misura estemporanee sono
coloro che traggono beneficio o lavorano per chi trae beneficio dalla
confusione dei consumatori.
Roberto Deboni

 ... misteri della logica ... italiana ?]
cut
A' Robbï¿œ...
Ma voi seriamente pensate che qualcuno abbia la voglia e pazienza di 
leggere un trattato, qui sopra?
O uno la materia l'ha studiata a scuola ma magari non ha capito un 
concetto ( in tal caso gli si spiega quello, in breve e nel contesto 
della domanda), oppure non l'ha proprio studiata e non puï¿œ impararla in 
due minuti leggendo un Bignamino su un forum.
Questa non ï¿œ una rivista tipo Nuova Elettronica o similari...
Mio parere, naturalmente.
-- 
Saluti,
Bama

Mio parere, naturalmente.
mah, gli ng sono nati per "darsi una mano"...  qual miglior posto?
cia'
Il gilbe
la conoscenza e' potere

 leggere un trattato, qui sopra?
Se avesse a cuore il capire come funzionano le cose, credo che farebbe
bene a leggerselo ben bene.
-- 
Saluti, Kap - 
www.lordkap.it
 - ï¿œ's Fan #01 - 
www.pianetalibri.com
 - VCC
In cielo l'amar troppo ï¿œ un crimine? - Alexander Pope

Bravo!!!! Complimenti per la descrizione utile anche a chi come me mastica 
un p� di elettrotecnica.
Ho trovato interessante la precisazione inerente i MJ e anche conoscere come 
sono venuti alla luce i kWh... oltrettutto,a volte vengono indicati 
erronemate kW/h, probabilmente per una errata analogia con i km/h... ;-)))
    Ciao Maurizio.


 x lavoro.
Leggesi:
"Ebbene, questa e' proprio la definizione di "potenza": prodotto di
forza x VELOCITA'.
Spero di non avere indotto troppa confusione.
Avevo iniziato il paragrafo con:
"Introduciamo allora un concetto ottenuto moltiplicando forza x
velocita'"
... e poi vado a scrivere "lavoro" invece "velocita'" ...
-- 
Roberto Deboni
[Messaggio Usenet via Tiscali su 
text.giganews.com
. Se leggete via Web
il sottoscritto informa che non conosce o partecipa al sito/forum Web.]

 erronemate kW/h, probabilmente per una errata analogia con i km/h... ;-)))
Non avevo pensato a questa similianza e mi sa che ha ragione.
Aggiungo che, mentre l'errore di scambiare KWH con kW spesso puo' essere
giustificato con l'affermare di avere fatto una svista, chi scrive kW/h
fa un errore pacchiano senza alcuna giustificazione.
Infatti, proprio usando la somiglianza da lei menzionata, ovvero dei
km/h, sappiamo tutti che si ottiene prendendo la prima unita' di misura
(km = distanza) e la si divide per la seconda unita' di misura (h =
tempo), ottenendo la velocita'.
Esempio: 100 km fatti in 1 ora = 100 km/h di velocita'
Usando la stessa identica regola con questo estemporaneo "kW/h" il
significato che se ne' ricava e' che prendiamo la prima unita' (kW =
potenza) e la dividiamo per la seconda unita' (h = tempo), ottenendo
qualcosa di misterioso ...
Per non perderci in una spiegazione su come si "interpretano" le unita'
di misura, mi limito a citarmi, quando ho scritto:
... la definizione di "potenza": prodotto di forza x velocita'
Percio' ci troviamo ad avere:
kW/h = potenza / tempo =  (forza x velocita') / tempo = ???
spostiamo le parentesi:
= forza x ( velocita' / tempo )
se divido una velocita' per il tempo ho una accelerazione, percio'
= forza x accelerazione
che sicuramente non e' energia, ne' lavoro. Infatti il lavoro e' il
prodotto di una forza per una distanza e non sicuramente una accelerazione.
E per i piu' osservatori, dovrebbe essere ovvio come l'avere spostato il
tempo da "sopra" a "sotto", ci ha fatto passare da una "distanza" ad una
"accelerazione" ... ;-)
Per chi non avesse ancora capito, l'equivalenza giusta e' KWH = kW x h
cioe' e' il prodotto di una potenza per il tempo e scrivere invece
kW / h
ovviamente e' tutt'altra cosa.


 leggere un trattato, qui sopra?
A' bama...
Io la materia l'ho studiata a scuola, la applico spesso, e ho comunque 
letto fino in fondo... 

 ha scritto nel messaggio 
news:4b877ca9$0$1144$4faf...@reader1.news.tin.it...

naturalmente.
E, naturalmente, perchï¿œ tu non cambi NG?


Ottima esposizione, sarebbe da presentare anche all'università.
Saluti
Pow