In parole povere, l’energia specifica è un modo per misurare l’esatta quantità di energia all’interno di un’unità specifica, normalmente espressa in termini di peso. È essenzialmente la quantità di energia per unità di massa, per joule, ad esempio, o in circostanze meno esatte per caloria o British Thermal Unit (BTU). Capire l’energia misurata e quantificabile di una sostanza o di un composto è spesso molto utile per ricercatori e ingegneri. Può aiutare a determinare cose come i tempi di combustione nei motori e altri grandi meccanismi e aiuta anche i ricercatori alimentari a trarre conclusioni sulle composizioni nutritive e sui profili energetici di vari pasti e prodotti alimentari. Di solito è possibile calcolare l’energia specifica di qualsiasi materiale che abbia una massa o un peso. Le cose che sono senza peso, come la luce, richiedono spesso un calcolo leggermente diverso e una rubrica di misurazione.
Modi di pensare all’energia in modo più ampio
Per uno scienziato o un ingegnere, il termine energia è il potenziale di un sistema per eseguire un lavoro o per produrre calore. L’energia più in generale è un concetto importante e abbastanza onnipresente e misurarlo lo rende più facilmente quantificabile per la ricerca e altri scopi basati sul calcolo. La concentrazione in massa è la misura di una quantità per unità di massa, e in questa misura l’energia specifica può essere pensata come la concentrazione di energia per unità di massa.
Vantaggi principali di calcoli specifici
Di solito ci sono un paio di ragioni per cui è importante misurare l’energia presente per unità di massa. È spesso usato come punto di confronto, poiché prodotti, elementi o composti simili possono spesso essere distinti in base alla densità dell’energia che sono in grado di emettere. Questo è spesso particolarmente importante quando si tratta di gradazioni di carburante. Il concetto è solitamente importante anche per l’aerodinamica e l’industria automobilistica, nonché per gli scienziati e i ricercatori del settore alimentare.
Uscita di misurazione
Un joule è la metrica, o più precisamente, la misurazione dell’energia del Sistema Internazionale di Unità (SI). Deriva dalla formula dell’energia cinetica: Ek = ½ mv2, dove m è la massa dell’oggetto in movimento e v è la sua velocità. Un joule è l’energia necessaria per accelerare una massa di un chilogrammo alla velocità di un metro al secondo quadrato su una distanza di un metro. L’energia misurata è spesso espressa in unità SI come joule per grammo (J/g), kilojoule per chilogrammo (kJ/kg) o joule per chilogrammo (J/kg), a seconda del sistema in esame.
In un contesto calorico
Un precedente tentativo da parte dei chimici di definire l’energia era la caloria, l’energia necessaria per aumentare la temperatura di un grammo di acqua di 1°C. Questa non è una misurazione esatta, tuttavia, poiché l’energia richiesta dipende leggermente dalla temperatura iniziale dell’acqua. La definizione SI di caloria è ora 1 caloria uguale a 4.184 joule. In termini specifici, l’energia verrebbe tipicamente misurata come calorie/grammo (cal/g), chilocalorie/kg (kcal/kg) o chilocalorie per grammo (kcal/g).
L’unità termica britannica (BTU) è l’analogo della caloria ed è una misura inesatta. Un BTU è l’energia necessaria per aumentare la temperatura di una libbra d’acqua di 1°F. Un BTU è un’energia leggermente inferiore a 1 kilojoule. L’energia misurata in modo specifico in questo sistema è solitamente espressa in BTU per libbra (BTU/lb).
Relazione con la luce
La luce, un’altra forma di energia, non ha massa. Pertanto, non esiste un termine per l’energia specifica della luce. Quando si parla di energia chimica, è spesso più utile occuparsi di misurazioni specifiche su base molecolare anziché su base di massa. Un chimico può utilizzare joule per mole (J/mol) invece di joule per chilogrammo, poiché è il numero di molecole che reagiscono che è utile in questa applicazione.