O que são cavalos-vapor, como surgiram a a energia de lâmpadas e velas.
Em 19 de Janeiro de 1736, nasceu em Greenock, na Escócia, um menino a quem deram o nome de James. Era o sexto de oito irmãos, tendo cinco desses morrido à nascença. Durante toda a vida (até mesmo na idade adulta) sofreu de terríveis enxaquecas, que o obrigavam a ficar de cama muito tempo. Não podia assistir às aulas da primária e, por isso, os seus pais foram os seus professores. Ensinaram-lhe a ler e a escrever e ainda os princípios básicos de aritmética. Era, por isso, muito mimado pela mãe, tímido e desconfiado em relação ao mundo exterior. Como brinquedos costumava ter bússolas e sextantes, que o pai lhe dava como modo de distracção. De tanto os montar e desmontar tornou-se um profundo conhecedor e hábil em consertá-los. Com 16 anos partiu para Londres para trabalhar, mas as condições climatéricas eram prejudiciais à sua saúde. Desenvolveu reumatismo e por isso voltou à Escócia e em Glasgow abriu uma loja de instrumentos, a sua paixão de infância. Apesar da desconfiança inicial por parte de potenciais clientes, conquistou a amizade de amigos influentes e graças a eles ingressou na Universidade.
Foi lá que contactou pela primeira vez com o motor a vapor, criado 70 anos antes. Graças ao seu espírito analítico, descobriu como aumentar 4 vezes a eficiência desse motor. O seu motor consumia menos carvão, era mais pequeno e mais de 30 vezes mais poderoso. Foi devido ao seu trabalho com o motor a vapor que James Watt (o menino das enxaquecas) criou o termo cavalo-vapor («horsepower»), usando um analogia com os cavalos que, na época, eram o principal instrumento para o trabalho pesado. Para expressar o poder do seu motor, James Watt realizou uma série de medições relacionadas com o poder de tração dos cavalos. Em média, um cavalo conseguia levantar cerca de 100 quilos de carvão (220 pounds) 30 metros (100 foot) em 1 minuto. Ver o artigo Revolução: tempo decimal para a origem das palavras “minuto” e “segundo”.
Por razões que ele não explicou, Watt decidiu utilizar, como medida do trabalho produzido por um cavalo, o valor de 150 quilos (330 pounds) em 30 metros durante 1 minuto. Isto dava um bonito número redondo (no sistema métrico) de quinze quilos 300 metros por minuto (talvez um número tão redondo tenha sido a causa da alteração de Watt…). Não é exactamente a capacidade de trabalho de um cavalo (Watt alterou a medida que ele mesmo tinha calculado) mas é pouco mais…
Um carro com 200 cavalos de potência não é equivalente a 200 cavalos a levantar, é sim capaz de levantar 100 quilos 1 centímetro durante 1 minuto. Pelas contas originais de Watt, isso equivale a 300 cavalos! Assim, 1 cavalo-vapor é equivalente ao trabalho de 1,5 cavalos verdadeiros. 2 cavalos-vapor são iguais ao trabalho feito por 3 cavalos verdadeiros. Por exemplo, uma carruagem com 4 cavalos tem 3 cavalos-vapor de potência.
Mas o nome de Watt é geralmente referido num outro contexto. Quando se compra uma lâmpada, temos como referência se é de 60W, 100W,… Quanto maior o valor, maior a capacidade de iluminação da lâmpada. Este W refere-se a Watt, pelo que 60W é lido como 60 watts. Mas, talvez devido ao acaso da evolução linguística e tendo em conta que não existia a letra W na língua portuguesa, muitas pessoas em Portugal tendem a ler o valor como 60 velas. Como a lâmpada produz luz como uma vela, como a letra usada é um duplo v como na palavra «vela», pode-se assim erroneamente pensar que uma lâmpada de 60W(atts) é equivalente a 60 velas. Seria um pouco estranho que os fabricantes de lâmpadas tivessem em consideração uma língua como o Português nas designações da capacidade de iluminação das lâmpadas.
Por exemplo, «vela» em Inglês é candle, termo derivado da palavra latina candela que deu origem à portuguesa candeia. Mas, por outro lado, há de facto uma unidade de medida de iluminação chamada candela (cd) mas que não é equivalente a 1 W. Originalmente, uma candela referia-se à intensidade da luz produzida por uma vela (daí o nome). Com o advento das lâmpadas eléctricas incandescentes, o termo passou a designar a intensidade da luz produzida por um filamento incandescente. Mas a definição actual de candela é a intensidade de luz emitida por uma fonte luminosa a uma frequência de 540 teraHertz à temperatura de congelação da platina (2042K = 1768,85ºC). Esta frequência corresponde a um comprimento de onda de 555,17 nanómetros, as cores amarela-verde. Uma lâmpada (ver o artigo À luz de velas para mais informações sobre lâmpadas incandescentes e fluorescentes) incandescente de 60W consome 60 watts de energia eléctrica, emite 816 lúmens de luz visível. Um vela gasta mais ou menos 60 watts de energia química e emite 13 lúmens de luz visível. Dessa forma, uma lâmpada incandescente de 60 watts produz tanta luz como 816/13 = 63 velas! Uma lâmpada incandescente de 60W tem a luz de 63 velas.
Tal como uma caloria é usada para produzir calor mas só por si não é calor, um cavalo-vapor não é o trabalho produzido por um cavalo, é o trabalho produzido por um cavalo e meio (segundo os cálculos de Watt). Uma lâmpada de 60 watts não produz tanta luz como 60 velas, produz tanta como 63! A diferença poderá parecer pouca em 60w incandescentes = 63 velas mas esta diferença vai aumentando (apesar de ligeiramente) à medida que aumenta a potência da lâmpada incandescente. Já no caso das lâmpadas fluorescentes, a diferença é ainda maior. Uma lâmpada de 20w fluorescente corresponde a 107 velas e uma lâmpada fluorescente de 60w equivaleria a 322 velas!