Un BTU, abbreviazione di unità termica britannica, è una misura di base dell’energia termica (calore). Un BTU è la quantità di energia necessaria per aumentare la temperatura di 1 libbra (0.45 kg) di acqua di 1° Fahrenheit (0.55° Celsius). In altre parole, se si versassero 16 once (0.47 l) di acqua a 59°C (15°C) in una padella e si accendesse il fornello a gas, sarebbe necessario 1 BTU per aumentare la temperatura dell’acqua a 60° F (15.6°C). Se la padella fosse lasciata sulla fiamma del gas, l’acqua alla fine raggiungerebbe il punto di ebollizione di 212 ° F (100 ° C), che richiederebbe circa 153 BTU. Questa unità di misura non metrica è comunemente impiegata solo in alcuni paesi, compresi gli Stati Uniti, e viene utilizzata principalmente per valutare la produzione di calore di combustibili ed elettrodomestici.
Definizione e conversioni
La quantità precisa di calore necessaria per ottenere un aumento della temperatura di 1°F (0.55°C) varia leggermente con la temperatura iniziale dell’acqua. Non esiste un accordo universale su cosa dovrebbe essere, quindi la definizione varia a seconda del luogo e del contesto. Negli Stati Uniti, viene generalmente utilizzata una temperatura iniziale di 59°F (15°C), ma in Canada è di 60°F (15.6°C). In altri casi, può essere una media su un intervallo di temperature o può essere equiparato a un valore specifico in joule, che sono le unità SI per l’energia.
A seconda della definizione utilizzata, 1 BTU è pari a tra 1,054.35 e 1,059.67 joule. Anche l’energia, e in particolare il calore, viene talvolta misurata in calorie, con 1 caloria che rappresenta la quantità di calore necessaria per aumentare la temperatura di 0.035 once (1 grammo) di acqua di 1.8 ° F (1 ° C). Un BTU equivale a 252 calorie. In termini di potenza, 1 unità termica britannica corrisponde a circa 0.000293 kilowattora, ovvero poco meno di un terzo di wattora.
Un singolo BTU è un’unità di energia piuttosto piccola. Gli elettrodomestici e i dispositivi che hanno classificazioni per unità termiche britanniche spesso mostrano valori che sono nell’ordine delle migliaia o delle decine di migliaia. Per avere un’idea di quanta energia rappresenta una singola unità, è approssimativamente equivalente a bruciare un fiammifero.
Ci sono altre unità più grandi che fanno parte dello stesso sistema. Un MBTU è di 1,000 unità termiche britanniche, ma non viene spesso utilizzato perché il prefisso “M”, nelle unità SI, rappresenta normalmente un milione, il che causa confusione. A volte viene utilizzato un MMBTU per rappresentare un milione di queste unità. Un therm è 100,000 BTU.
Impiego
Nonostante il nome, l’unità termica britannica è usata raramente in Gran Bretagna. Si tratta di una misura premetrica, e come tale viene impiegata principalmente nei paesi in cui tale sistema non è stato adottato integralmente. Nel mondo della scienza, il joule è l’unità normalmente utilizzata per rappresentare l’energia, ma in alcuni paesi, in particolare Stati Uniti e Canada, l’unità termica britannica è la misura standard della potenza termica per apparecchi come stufe e griglie a gas, e per combustibili come carbone, petrolio e gas naturale. Viene anche utilizzato come misura dell’effetto di raffreddamento dei frigoriferi e dell’aria condizionata: a questi può essere assegnato un punteggio in termini di quanti BTU possono rimuovere dal loro ambiente.
Le valutazioni che appaiono sugli elettrodomestici sono in realtà BTU all’ora, mentre quelle per i combustibili sono per unità di peso, che può essere in libbre o tonnellate, o per unità di volume, che può essere in galloni, piedi cubi o barili. Ad esempio, un termoventilatore può essere valutato a 34,000 BTU/ora. Nel caso dei combustibili, alcuni valori tipici sono 35 milioni di BTU per tonnellata per il carbone, 5.6 milioni per barile per il petrolio greggio e 1,030 per piede cubo per il gas naturale.
Calcolo dei requisiti di riscaldamento e raffreddamento
La capacità di una fonte di calore di provocare un determinato aumento della temperatura di una sostanza dipende non solo dall’energia della fonte di calore, ma anche dal calore specifico della sostanza. Materiali diversi possono avere calori specifici molto diversi; per esempio, per riscaldare l’acqua è necessaria molta più energia che per riscaldare i metalli. Per un riscaldatore, la sostanza in questione è normalmente l’aria. I calori specifici sono generalmente espressi in unità metriche/SI, come kilojoule per chilogrammo, mentre la valutazione di un riscaldatore può essere in BTU all’ora. Per calcolare il fabbisogno energetico per riscaldare una stanza di una certa quantità da queste informazioni sarebbe quindi necessario trovare il calore specifico dell’aria, stabilire il volume della stanza, calcolare il peso dell’aria e convertire le unità secondo necessità.
A complicare ulteriormente le cose, il potere calorifico specifico dell’aria è normalmente quello dell’aria secca a pressione normale e per una data temperatura di partenza. Il valore effettivo varierà con l’umidità, la pressione e la temperatura iniziale. Per fortuna, però, non c’è bisogno di darsi tutta questa fatica: ci sono tabelle e semplici calcolatori online che possono essere utilizzati per calcolare il fabbisogno approssimativo di riscaldamento di una stanza, in base alle sue dimensioni, posizione, aumento di temperatura richiesto e quanto è ben isolato. Ad esempio, il riscaldamento di una tipica casa ben isolata di 1,000 piedi quadrati (92.9 metri quadrati) a Boston durante l’inverno potrebbe richiedere circa 24,000 BTU all’ora.
Calcolo del consumo di carburante e dei costi
Calcolare il costo dell’utilizzo di un riscaldatore è piuttosto semplice, se si conosce la valutazione BTU. Per un riscaldatore elettrico, la valutazione può essere semplicemente convertita in chilowattora e il costo per chilowattora ottenuto dalla società elettrica. Per un apparecchio che utilizza carburante, la valutazione può essere confrontata con quella del carburante per scoprire quanto utilizzerà in un determinato periodo. Ad esempio, il cherosene ha una valutazione di 135,000 unità termiche britanniche per gallone, quindi un riscaldatore a cherosene con una valutazione di 25,000 BTU utilizzerà 1 gallone (3.78 l) di cherosene in 5.4 ore.