James Watt: dalla macchina a vapore all’unità di misura della potenza

James Watt, ingegnere e inventore, è stato uno tra i principali protagonisti della Prima Rivoluzione Industriale, contribuendo allo sviluppo e alla diffusione su larga scala della macchina a vapore. Grazie al suo straordinario apporto all’ambito energetico, il Sistema Metrico Internazionale decide, in suo onore, di chiamare “watt” (W) l’unità di misura della potenza.

In questa storia:

• James Watt: chi era?
• James Watt e la macchina a vapore
• Watt: l’unità di misura della potenza
• La formula del watt
• La differenza tra Kilowatt e Kilowattora
• I fattori che impattano sul costo del kilowattora

James Watt: chi era?

James Watt nasce nel 1736 a Greenock, in Scozia. Il padre era un imprenditore navale e la madre, donna acculturata e abbiente, decide di istruire il figlio attraverso un’educazione domestica, per poi iscriverlo alla Greenock Grammar School. Fin da primi anni della sua istruzione dimostra una spiccata attitudine per la matematica e grandi abilità manuali.
Terminata la scuola inizia a lavorare nell’azienda navale del padre dove inizia a sperimentare le prime applicazioni della matematica all’ingegneria e alla progettazione. La possibilità di unire la teoria alla pratica e la notevole manualità che lo caratterizzava gli permettono di spaziare dalle conoscenze acquisite e di sviluppare nuove passioni.
Watt inizia quindi a dedicarsi alla costruzione di modelli navali finché, purtroppo, l’azienda di famiglia va incontro al fallimento. Desideroso di continuare a seguire le sue passioni e la sua curiosità, decide di partire e di stabilirsi nella capitale scozzese dove trova impiego come fabbricante di strumenti di precisione.
All’età di 20 anni, l’Università di Glasgow gli permette poi di creare un laboratorio all’interno dell’ateneo, dove inizia a sperimentare le prime applicazioni della matematica all’ingegneria e alla progettazione. È proprio in questo momento della sua vita che Watt inizia ad interessarsi allo studio dei motori a vapore.

James watt e la macchina a vapore

James Watt inizia ad interessarsi allo studio dei motori a vapore durante il periodo dell’università. Nel 1763, durante la riparazione di una delle macchine di Newcomen, Watt si rende conto che la macchina attiva utilizzava una quantità ingente di carbone e questo funzionamento comportava uno spreco eccessivo di vapore ed elevate spese di gestione. Dopo molti esperimenti, infatti, dimostra che l’80% del calore del vapore della macchina di Newcomen veniva consumato nel riscaldamento del pistone cilindrico, che necessitava, poi, di essere raffreddato.

A questo punto Watt ha un’intuizione: partendo dalle perdite di vapore, decide di aggiungere una camera separata, collegata al cilindro del pistone, per permettere al pistone di mantenere la temperatura del cilindro uguale a quella del vapore, minimizzando lo spreco di calore. Il condensatore separato di Watt ha così permesso di aumentare l’efficienza delle macchine a vapore costruite fino a quel momento.

Una delle conseguenze del nuovo funzionamento della macchina a vapore è la riduzione del consumo di carbone di circa un terzo rispetto alle macchine dell’epoca, uno dei punti chiave che hanno facilitato enormemente la diffusione del modello di Watt.

Il successo dell’invenzione di Watt è stato così grande da innescare la rivoluzione industriale, diventandone allo stesso tempo il simbolo.

Watt: l’unità di misura della potenza

Il watt (W) è oggi l’unità di misura della potenza elettrica e prende il suo nome proprio da James Watt. Il Sistema Metrico Internazionale, infatti, ha deciso di nominare l’unità di misura della potenza ispirandosi al genio dell’ingegnere scozzese, per il suo importante contributo alla realizzazione della moderna macchina a vapore.

Il watt è un’unità di misura piuttosto piccola, per questa ragione si utilizzano i suoi multipli per indicare la potenza, per esempio, degli elettrodomestici e nelle forniture di energia. In particolare, per misurare la quantità di energia assorbita dagli oggetti e dai dispositivi di uso abituale si utilizza maggiormente il kilowatt (kW). Un kilowatt corrisponde a 1000 watt ed è l’unità di misura più comune nella vita quotidiana.

Conoscere i propri consumi in kW permette di stipulare un contratto per l’energia domestica in linea con le proprie esigenze ma anche di ridurre i consumi stessi. Scegliere la potenza del contatore, conoscere la classe degli elettrodomestici, scegliere le offerte più adatte sono tutti fattori che incidono sul consumo energetico.

Ma per capire e leggere ancora meglio la bolletta è necessario conoscere un’altra unità di misura, legata anch’essa al nome di James Watt: il kilowattora (kWh).

La formula del watt

L'unità di misura del watt mette in relazione due elementi: il lavoro e il tempo, indicato in secondi (s). Per lavoro si intende il prodotto di una forza per lo spostamento che questa forza esercita su un corpo e la sua unità di misura è il joule (J). Il rapporto tra il lavoro compiuto e il tempo impiegato a farlo è il watt: W=J/s. Come dimostra la formula tempo e potenza sono inversamente proporzionali: quando il tempo si accorcia i watt aumentano.

Storicamente, questa unità di misura era legata al confronto tra lavoro che poteva essere eseguito da un macchinario e lo stesso lavoro eseguito da un animale. James Watt aveva infatti introdotto il cavallo-vapore, paragonando la potenza del motore con quella dei cavalli. Sebbene questa unità di misura si senta nominare ancora oggi, soprattutto in ambito automobilistico, non è mai stata inclusa nel Sistema Metrico Internazionale.

La differenza tra kilowatt e kilowattora

Il kilowatt misura la potenza assorbita da un dispositivo, mentre il kilowattora rappresenta il quantitativo effettivo di elettricità consumata o prodotta da un dispositivo. Il concetto di kilowatt, quindi, è molto diverso da quello di kilowattora, nonostante il nome possa trarre in inganno.

Il kilowattora (kWh) è l’unità con cui viene misurata l’energia elettrica, in un periodo di tempo equivalente a un’ora.

Il valore di un kilowattora rappresenta, in sintesi, l’energia elettrica assorbita in un’ora da un dispositivo con una potenza di un kilowatt. In altre parole, per fornire una potenza di un kilowatt in un’ora di tempo è necessario 1 kilowattora di energia elettrica. Per fare un esempio concreto, si stima che un frigorifero abbia una potenza compresa tra i 100 e i 300 watt e che questo si traduca in un consumo di circa 100-240 Wh ovvero 0,1-0,24 kWh.

I fattori che impattano sul costo del kilowattora

Diversi fattori influenzano il costo del kilowattora, quindi dell’energia di un kilowatt consumata in un’ora di tempo. Tra questi ci sono:

• la fascia oraria, quindi scegliere se pagare un prezzo al kWh sempre uguale oppure diverso in base alle fasce
• gli avvenimenti che accadono in un determinato periodo storico
• l’offerta per l’energia elettrica che si decide di attivare in base alle proprie esigenze

Il consumo consapevole passa, quindi, attraverso la conoscenza e la combinazione di tutti questi elementi: solo in questo modo è possibile scegliere la fornitura più adatta ai propri consumi e che rispetta l’ambiente.

Le offerte Luce 100% Green di Acea Energia permettono di trovare l’offerta su misura per te nel rispetto dell'ambiente: l’energia elettrica fornita è infatti attestata da "Garanzia d’Origine" ossia dalla certificazione elettronica che attesta l’origine rinnovabile delle fonti utilizzate per la produzione di energia elettrica.