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Qualcuno una volta ha detto “nulla si crea e nulla si distrugge, ma tutto si trasforma” e questo è vero anche per una delle forme di energia che ci è più familiare: l’energia elettrica.
Consideriamo un semplice filo conduttore percorso da corrente elettrica, esso si riscalda, ovvero dissipa parte di quell’energia sotto forma di calore. Questo fenomeno avviene principalmente perché gli elettroni che sono in movimento lungo il filo e producono energia elettrica, aumentano la loro energia cinetica. Un esempio concreto è il PC o qualsiasi dispositivo elettronico acceso per molto tempo, toccandolo ci rendiamo conto che risulta essere caldo.
A volte la dispersione di energia avviene tramite luce. Le vecchie lampadine ad incandescenza, quelle con il filamento di tungsteno, sono infatti un esempio di come la corrente elettrica che percorre il filo oltre a surriscaldarsi emette anche luce. Ogni qualvolta l’energia elettrica viene quindi convertita in altre forme di energia (come appunto lo sono l’energia termica o luminosa), si parla di effetto Joule.
Applicazioni dell’effetto Joule
Ci sono tuttavia anche altri più moderni elettrodomestici che sfruttano l’effetto Joule per funzionare: il ferro da stiro e il phon. Entrambi, infatti sono costruiti con un resistore che si riscalda quando viene percorso da una corrente elettrica. Nel caso del ferro da stiro è la piastra stessa a essere riscaldata mentre, per l’asciugacapelli, l’aria fredda viene riscaldata passando attraverso resistenze interne. In altri casi, come lavatrice e lavastoviglie, è l’acqua ad essere riscaldata per effetto Joule, mentre nel tostapane si usa il calore per cuocere direttamente gli alimenti.
Risparmio energetico
L’effetto Joule è la prova che non possiamo sfruttare tutta l’energia elettrica prodotta da un sistema. Una parte di essa sarà inevitabilmente “sprecata” e dissipata sotto forma di altro tipo di energia (come nel caso della lampadina). Per un PC, invece, questo rappresenta un problema possibile per il corretto funzionamento. Nei grandi data centers, infatti, ci sono controlli di temperatura e sistemi di raffreddamento. Poiché l’effetto Joule non può essere eliminato, la ricerca scientifica ha cercato strade alternative per minimizzarlo quando rappresenta un danno più che un vantaggio. In questa direzione, infatti, va la ricerca sui superconduttori, che hanno una bassa resistenza e a temperature critiche molto basse non dissipano energia.
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