FARE ENERGIA

EE’’ LA CAPACITA DI UN CORPO O DI UN SISTEMA A LA CAPACITA DI UN CORPO O DI UN SISTEMA A

COMPIERECOMPIERE

LAVORO !!!LAVORO !!!

CosCos’è’è ll’’ ENERGIAENERGIA ??

11

Il Lavoro

Linguaggio QuotidianoLinguaggio Quotidiano Linguaggio FisicoLinguaggio Fisico

AttivitAttivitàà come correre, come correre, saltare, tirare un pallone saltare, tirare un pallone sono sono giocaregiocare

AttivitAttivitàà come studiare, come studiare, leggere, scrivere sono leggere, scrivere sono un modo di un modo di lavorarelavorare

Si compie ben poco Si compie ben poco LavoroLavoro

Si compie molto Si compie molto LavoroLavoro

22

Quanti Tipi di Energia ?

•• ENERGIA CINETICAENERGIA CINETICAEnergia di movimento, radiante, elettrica e termica.Energia di movimento, radiante, elettrica e termica.

•• ENERGIA POTENZIALEENERGIA POTENZIALEEnergia gravitazionale, potenziale meccanica ( molle ), chimica Energia gravitazionale, potenziale meccanica ( molle ), chimica e e 

nuclearenucleare

•• ENERGIA ELETTROMAGNETICAENERGIA ELETTROMAGNETICA33

Energia CineticaEnergia Energia posseduta dai corpi in movimentoposseduta dai corpi in movimento

ENERGIA DI MOVIMENTOLegata al moto dioggetti e sostanze

ENERGIA RADIANTELegata alla natura quantica della luce!Fotoni

ENERGIA ELETTRICAE legata al movimentodelle cariche elettriche.

ENERGIA TERMICAo CALORELegata al motoe alle vibrazioni degli elettroni e degli atomi che licompongono.

44

Energia Cinetica

Qual Qual èè ll’’effetto cumulativo di una forza nello spazio?effetto cumulativo di una forza nello spazio?

Il Il Lavoro Lavoro di una forza risultante di una forza risultante èè uguale alla uguale alla variazione della variazione della Energia CineticaEnergia Cinetica

Energia Energia posseduta dai posseduta dai corpi in corpi in movimentomovimento

55

Energia TermicaIl Il CaloreCalore era pensatoera pensato comecome un fluido nei corpi. Alla un fluido nei corpi. Alla fine dellfine dell’’800 si dimostrò che 800 si dimostrò che èè una forma di una forma di EnergiaEnergia

Gas, liquidi e solidi Gas, liquidi e solidi sono formati da sono formati da atomi e molecole.atomi e molecole.

La somma di tutte La somma di tutte le energie cinetiche le energie cinetiche delle singole delle singole particelle particelle èèll’’Energia TermicaEnergia Termica

66

Il Calore della Terra

77

Il CaloreIl legame tra Il legame tra LavoroLavoro e e CaloreCalore si si èè sviluppato con sviluppato con le conoscenze empiriche attraverso i secolile conoscenze empiriche attraverso i secoli

LL’’uomo addomestica uomo addomestica il fuocoil fuoco Macchine a vapore Macchine a vapore

(XIX secolo)(XIX secolo)

Motore di Newcomen Motore di Newcomen (1702)(1702)

88

Energia PotenzialeEE’’ ll’’energia che dipende dallenergia che dipende dall’’altezza altezza rispetto al suolo, legata allrispetto al suolo, legata all’’attrazione attrazione terrestreterrestre

99

Energia PotenzialeLavoroLavoro = aumento di energia cinetica = aumento di energia cinetica

Sempre?Sempre?Non nel caso in cui si solleva un corpoNon nel caso in cui si solleva un corpo

Vi Vi èè unun’’energia che energia che dipende dalldipende dall’’altezza altezza rispetto al suolo, legata rispetto al suolo, legata allall’’attrazione terrestreattrazione terrestre

1010

L’Energia si Conserva

Il passaggio Il passaggio da Eda EPP a Ea ECCe viceversa e viceversa avviene in avviene in modo che modo che la loro la loro sommasomma si si mantenga mantenga costantecostante

Forze conservativeForze conservative

1111

… e con l’Attrito ?

LL’’energia energia trasformata non trasformata non sembra essere sembra essere uguale a quella uguale a quella iniziale.iniziale.

Come mantenere la conservazione dellCome mantenere la conservazione dell’’Energia ?Energia ?

Parte della EParte della ECC si trasformasi trasforma in in CaloreCalore1212

Energia MagneticaLe proprietLe proprietàà delle delle calamitecalamite e le l’’orientazione costante orientazione costante N/S dellN/S dell’’ago della ago della bussolabussola sono manifestazioni della sono manifestazioni della esistenza esistenza delldell’’energia magneticaenergia magnetica

ElettricitElettricitàà e e magnetismomagnetismosono strettamente sono strettamente legatilegati: : Un filo percorso da Un filo percorso da corrente corrente èè in grado di in grado di orientare una bussola.orientare una bussola.Questo principio Questo principio èè alla alla base dei base dei motori elettricimotori elettrici.. 1313

Come si “crea”l’Energia Elettrica ?

Tramite particolari trasformazioniTramite particolari trasformazionipartendo da specifichepartendo da specifiche

FONTI ENERGETICHEFONTI ENERGETICHE 1414

Fonti Energetiche.Rinnovabili o non Rinnovabili ?

Con il termine energie RINNOVABILI si intendono le forme di energia prodotte da fonti di energia che per loro caratteristica intrinseca si rigenerano almeno alla stessa velocità con cui vengono consumate o non sono "esauribili" nella scala dei tempi "umani" .

Si chiamano ALTERNATIVE tutte quelle forme di energia “ alternative”alle tradizionali forme di energia derivanti da fonti fossili (petrolio, cabone, gas etc. )

Fonti RINNOVABILI Fonti NON RINNOVABILIBacini montaniSoleVentoCalore della TerraMaree

PetrolioCarbone

Gas naturale

Isotopi dell’uranio-------

-------1515

ÈÈ associata alla associata alla forzaforza che si esercita tra corpi che si esercita tra corpi carichi. Nellcarichi. Nell’’attrarsi ( o respingersi) le cariche attrarsi ( o respingersi) le cariche accelerano, acquistando accelerano, acquistando energia cineticaenergia cinetica

In un circuito elettrico le In un circuito elettrico le carichecariche si muovono da un si muovono da un capo allcapo all’’altro formando la altro formando la corrente elettricacorrente elettrica

Energia ElettricaEnergia Elettrica

1616

Come si trasforma l’energia cinetica in energia meccanica ?

TurbinaTurbina Una turbina è una macchina che converte l’energia cinetica e/o potenziale di un fluido, ad esempio acqua o vapore acqueo, e la trasforma in energia meccanica.

1717

Come si trasforma l’energia meccanica in elettricità ?

AlternatoreAlternatore

Legge di Legge di Faraday‐Neumann‐Lenz

1818

Come si trasforma l’energia meccanica in elettricità ?

AlternatoreAlternatore

1919

Centrale Termo – ElettricaUna centrale trasforma Una centrale trasforma ll’’energia termicaenergia termica generata dalla generata dalla combustione in combustione in energia meccanicaenergia meccanica, che , che èè poi trasformata in poi trasformata in energia elettricaenergia elettrica

In Italia la In Italia la componente componente termoelettrica termoelettrica rappresenta rappresenta circa circa ll’’80%80% del del totaletotale

Si ottiene dalla Si ottiene dalla combustione di combustione di Gas, petrolio Gas, petrolio carbone carbone ……

2020

Elettricità da …Il SOLE – Effetto Fotovoltaico

Le celle Le celle fotovoltaichefotovoltaiche trasformano ltrasformano l’’energia solare energia solare in in energia elettrica energia elettrica usando materialiusando materiali semiconduttorisemiconduttori

2121

Il SOLE – Impianti fotovoltaici

Esempi ApplicativiEsempi Applicativi

Casa autosufficienteCasa autosufficiente

Impianto fotovoltaicoImpianto fotovoltaicoa terraa terra

2222

Energia termica da …Il Sole – Solare Termico

Un pannello solareUn pannello solare

LL’’energia del Soleenergia del Sole si si può facilmente può facilmente convertire in convertire in calorecalore. . Floricoltori e Floricoltori e agricoltori da tempo agricoltori da tempo sfruttano il fenomeno sfruttano il fenomeno nelle serre.nelle serre.

2323

Energia Elettrica da …Il Sole – Solare Termodinamico 1

Progetto ArchimedeProgetto ArchimedeI raggi del sole convogliati da specchi I raggi del sole convogliati da specchi scaldano dei sali. Questi mantengono il scaldano dei sali. Questi mantengono il calore a lungo e creano vapore. calore a lungo e creano vapore. Vapore Vapore -- aumento di pressione aumento di pressione –– turbine turbine --alternatore ed Energia Elettricaalternatore ed Energia Elettrica

2424

Energia Elettrica da …Il Sole – Solare Termodinamico 2

Planta Solar 20 SivigliaPlanta Solar 20 Siviglia-- SpagnaSpagnaI raggi del sole convogliati da specchi scaldano I raggi del sole convogliati da specchi scaldano un fluido termovettore contenuto in un unico un fluido termovettore contenuto in un unico contenitore. Si hanno temperature picontenitore. Si hanno temperature piùù altealte 2525

Energia Elettrica da …Il Vento

Germania in testa Germania in testa con 4000 MWcon 4000 MW

Italia al 5Italia al 5°° posto posto con 280 MWcon 280 MW

Una fattoria del Una fattoria del vento può produrre vento può produrre fino a 20 milioni di fino a 20 milioni di kWh allkWh all’’anno, anno, sufficienti per 7000 sufficienti per 7000 famiglie.famiglie.

La stessa produzione La stessa produzione con una centrale a con una centrale a carbone emetterebbe carbone emetterebbe nellnell’’atmosfera atmosfera 22000 t di CO22000 t di CO22, , 125 t di anidride 125 t di anidride solforosasolforosa43 t di ossido di azoto43 t di ossido di azoto

2626

Aerogeneratore

AlternatoreAlternatore::Converte Converte energia energia meccanicameccanica in in elettricaelettrica

AnemometroAnemometro::Misura la Misura la velocitvelocitààdel ventodel vento

MoltiplicatoreMoltiplicatore::Trasforma la Trasforma la rotazione lenta delle rotazione lenta delle pale fino a 1500 pale fino a 1500 giri/m per muovere giri/m per muovere ll’’alternatorealternatore

AerogeneratoreAerogeneratoreFunziona con un Funziona con un vento da 10 a 60 km/hvento da 10 a 60 km/hProduce 500Produce 500--600 kW600 kW

2727

Energia elettrica da …Calore della terra ‐ Geotermia

La risorsa geotermica La risorsa geotermica èè costituita da costituita da acque sotterraneeacque sotterraneeche, a contatto con che, a contatto con rocce ad alte temperaturerocce ad alte temperature, si , si riscaldano.riscaldano.ÈÈ sfruttata anche per sfruttata anche per riscaldare case e serreriscaldare case e serre 2828

Energia Elettrica da …Bacini montani – Centrale idroelettrica

En. Potenziale >>En. Potenziale >> En. Cinetica >>En. Cinetica >> En. ElettricaEn. Elettrica

2929

Energia Elettrica da …Moto del mare ‐ Energia Mareomotrice

L’energia delle maree (o energia maremotrice) è l’energia che viene prodotta sfruttando gli spostamenti d’acqua causati dalle maree. Centrale si Saint-Malo in Bretagna, alla foce del fiume Rance, sfrutta la marea che da quelle parti raggiunge 13,5 m di dislivello. La portata raggiunge 18.000 metri cubi di acqua al secondo e la potenza erogabile raggiunge i 240 MW. Con questa produzione, ogni anno la centrale copre il 3 % del fabbisogno elettrico della Bretagna francese.La centrale comprende una diga in pietrame, 6 chiuse di entrata e uscita per vuotare e riempire rapidamente la foce e 24 turbine a bulbo, sviluppate appositamente.

3030

Energia Elettrica da …Energia Chimica ‐ Pila

La Pila di VoltaLa Pila di Volta

Walkman, orologi, cellulari, Walkman, orologi, cellulari, pacepace--maker, motori di maker, motori di avviamento di auto e motorini avviamento di auto e motorini sono alimentati da pile o da sono alimentati da pile o da accumulatori.accumulatori.

Forniscono Forniscono energia elettrica energia elettrica a a spese dellspese dell’’energia chimica, energia chimica, attraverso attraverso reazioni chimiche reazioni chimiche che avvengono al loro internoche avvengono al loro interno

3131

Energia chimica nei sistemi biologici

Tutti gli esseri viventi Tutti gli esseri viventi necessitano di energia necessitano di energia per vivere.per vivere.Essa proviene dal Essa proviene dal cibocibo

3232

Energia chimica nel cibo

Dovuta ai legami Dovuta ai legami esistenti fra atomi esistenti fra atomi e molecole che e molecole che compongono compongono alimenti, alimenti, combustibili, combustibili, esplosivi, e che esplosivi, e che sono detti sono detti legami chimicilegami chimici..

BassaBassa

MediaMedia

Energia chimica nel ciboEnergia chimica nel cibo

Frutta, verduraFrutta, verdura Molto Molto bassabassa

LatteLatte

CarneCarne

CerealiCereali

Oli, grassiOli, grassi

AltaAlta

Molto Molto altaalta

3333

Energia Elettrica da …Energia Nucleare

Deriva dalla rottura e ricomposizione dei Deriva dalla rottura e ricomposizione dei legamilegami fra i fra i protoniprotoni e i e i neutronineutroni che formano i che formano i nucleinuclei atomici.atomici.

E = mcE = mc22

La La massamassa èèuna forma di una forma di energiaenergia 3434

Fusione NucleareLe Le stellestelle sono i principali motori ad sono i principali motori ad energia energia nuclearenucleare

Nel Nel SoleSole, in ogni , in ogni secondo, 560 milioni di secondo, 560 milioni di tonnellate di tonnellate di idrogenoidrogeno si si trasformano in trasformano in elioelio, , liberando unliberando un’’energia di energia di 3,8 x 103,8 x 102323 kJoulekJoule

3535

Fissione NucleareUn Un neutrone lentoneutrone lento urta un atomo di urta un atomo di uraniouranio e lo e lo spezzaspezza in due nuclei di dimensioni circa ugualiin due nuclei di dimensioni circa uguali

00nn11 + + 9292UU235235

5656BaBa141141 + + 3636KrKr9292 +3 +3 00nn11

La La fissionefissione di di 1 1 grammogrammo di di UranioUranio fornisce fornisce energia come energia come 2 2 ton. di petrolioton. di petrolio

3636

Centrale Nucleare

3737

Il principio BaseIl principio Base

3838

3939

4040

Consumi di Energia LL’’incremento nel consumo di energia incremento nel consumo di energia elettrica fu dovuto allelettrica fu dovuto all’’invenzione della invenzione della lampadinalampadina da parte di da parte di EdisonEdison ((18761876))

1500 1500 –– 4000 watt4000 watt

ElettrodomesticoElettrodomestico

300 300 –– 800 watt800 watt

ScaldabagnoScaldabagno

LavatriceLavatrice

FrigoriferoFrigorifero

PCPC 20 20 ––200 watt200 watt

200 200 –– 500 watt500 watt

Potenza MediaPotenza Media

Lampada di EdisonLampada di Edison4141

Consumi di Energia in Italia ‐ 2010

4242

Produzione Energiariepilogo storico

4343

Produzione di Energia Energie rinnovabili

4444

– Giuseppe Bianchi – dati 2006http://www.museoenergia.it/museo.php?stanza=85&ppost=355

indice SEI (Specific Energy Impact) è riferito alle emissioni di CO2 per unità di energia generata e calcolato in Kg di CO2 per KWh elettrico prodotto

La Co2 e le fonti di energiaLa Co2 e le fonti di energia

4545

Gli effetti della produzione Gli effetti della produzione Energetica Energetica –– Effetto SerraEffetto Serra

4646

Effetto SerraEffetto Serraconseguenzeconseguenze

4747

Effetto SerraEffetto Serraconseguenzeconseguenze

4848

Effetto SerraEffetto Serraconseguenzeconseguenze

4949

Effetto SerraEffetto Serraconseguenzeconseguenze

5050

La piLa piùù grande fonte di energia pulitagrande fonte di energia pulitaIl RISPARMIO ENERGETICOIl RISPARMIO ENERGETICO

DellDell’’energia Elettricaenergia Elettrica

••Utilizzo consapevole dei dispositiviUtilizzo consapevole dei dispositivi

••Elettrodomestici ad alta efficienzaElettrodomestici ad alta efficienza

••Lotta allo StandLotta allo Stand--byby5151

La piLa piùù grande fonte di energia pulitagrande fonte di energia pulitaIl RISPARMIO ENERGETICOIl RISPARMIO ENERGETICO

Per produrre calorePer produrre calore

••Evitare se possibile scaldabagni e stufe Evitare se possibile scaldabagni e stufe elettricheelettriche••Utilizzare con accortezza frigo e condiz.Utilizzare con accortezza frigo e condiz.

••Isolamento termico delle abitazioniIsolamento termico delle abitazioni••Alta efficienza dispositiviAlta efficienza dispositivi

5252

Il RISPARMIO ENERGETICOIl RISPARMIO ENERGETICODispositivi piDispositivi piùù efficientiefficienti

Parte alta “ le frecce “

La “classe A” sia quella che garantisce maggior risparmio di elettricità. Questa etichetta ha avuto tanto successo che, ormai, non solo non è possibile mettere in vendita classi inferiori alla D, ma le case costruttrici sono arrivate a produrre frigoriferi e lavatrici che garantiscono risparmi ancora superiori. Sono così nati frigo A+ e A++, oppure lavatrici AA e AAA che assicurano il massimo risparmio sia nel lavaggio, che nella centrifuga (anche se il bucato è meglio asciugarlo all'aria).

5353

Il RISPARMIO ENERGETICOIl RISPARMIO ENERGETICODispositivi piDispositivi piùù efficientiefficienti

Seconda parte “ i consumi “

Appena sotto le frecce che indicano la classe energetica, l'etichetta chiarisce anche il consumo di energia (in kWh) in un anno di utilizzo “medio” e corretto dell'apparecchio.

5454

Il RISPARMIO ENERGETICOIl RISPARMIO ENERGETICODispositivi piDispositivi piùù efficientiefficienti

Terza parte “caratteristiche funzionali“

Nel settore ancora più in basso l'etichetta indica le caratteristiche prestazionali fondamentali dell'apparecchio, ad esempio il volume di frigoriferi e congelatori o il consumo d'acqua

5555

Il RISPARMIO ENERGETICOIl RISPARMIO ENERGETICODispositivi piDispositivi piùù efficientiefficienti

Elettrodomestico Classe Costo elettricitàeuro/anno

Classe Costo elettricitàeuro/anno

Frigorifero C 92 A++ Inferiore a 34

Lavatrici C 58 AAA Inferiore a 40

Lavastoviglie C 54 A Inferiore a 42

Forno elettrico C 24 A Inferiore a 14

Condizionatori C 180 A Inferiore a 160

Fonte EneaFonte Enea

Nuove frontiereNuove frontierePila a combustibilePila a combustibile

5757

Pila a combustibileIdrogeno + Ossigeno

Il gas di scarico Il gas di scarico èèVAPORE ACQUEO !!!!!VAPORE ACQUEO !!!!! 5858

Pila a combustibilePila a combustibileIdrogeno + OssigenoIdrogeno + Ossigeno

5959