Energia e sue Trasformazioni Lavoro ed Energia Lenergia si presenta in natura sotto forme diverse...

Energia e sue Trasformazioni

Lavoro ed Lavoro ed EnergiaEnergia

L’energia si presenta in natura sotto forme diverseL’energia si presenta in natura sotto forme diverse

OBIETTIVOOBIETTIVO: presentare le varie forme particolaripresentare le varie forme particolari

mediante il concetto di mediante il concetto di

LAVOROLAVORO


Il LavoroIl LavoroLinguaggio QuotidianoLinguaggio Quotidiano Linguaggio FisicoLinguaggio Fisico

Attività come correre, Attività come correre, saltare, tirare un pallone saltare, tirare un pallone

sono sono giocaregiocare

Attività come studiare, Attività 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


Il LavoroIl LavoroCosa è il Lavoro per la Fisica ?Cosa è il Lavoro per la Fisica ?

Esercitare una Esercitare una forzaforza su un corpo mentre si su un corpo mentre si muove nella stessa direzione della muove nella stessa direzione della forzaforza


… … dall’Originedall’Origine


Energia CineticaEnergia CineticaQual è l’effetto cumulativo di una forza nello spazio?Qual è l’effetto cumulativo di una forza nello spazio?

Il Il Lavoro Lavoro di una forza risultante è uguale alla di una forza risultante è uguale alla

variazione della variazione della Energia CineticaEnergia Cinetica

Energia Energia posseduta dai posseduta dai corpi in corpi in movimentomovimento


Energia del Energia del VentoVento

AlternatoreAlternatore::Converte Converte energia energia meccanicameccanica in in elettricaelettrica

AnemometroAnemometro::Misura la Misura la velocitàvelocità del 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 l’alternatorel’alternatore

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


Energia EolicaEnergia EolicaGermania in testa Germania in testa con 4000 MWcon 4000 MW

Italia al 5° posto Italia al 5° 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 kW all’anno, kW all’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 nell’atmosfera nell’atmosfera 22000 t di CO22000 t di CO22, , 125 t di anidride 125 t di anidride solforosasolforosa 43 t di ossido di azoto43 t di ossido di azoto


Energia Energia PotenzialePotenziale

LavoroLavoro = 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 è un’energia che Vi è un’energia che dipende dall’altezza dipende dall’altezza rispetto al suolo, legata rispetto al suolo, legata all’attrazione terrestreall’attrazione terrestre


Energia Energia PotenzialePotenziale

Energia immagazzinata sfruttabileEnergia immagazzinata sfruttabile


L’Energia si L’Energia si ConservaConserva

Il passaggio Il passaggio da Eda EPP a E a ECC

e viceversa e viceversa avviene in avviene in modo che la modo che la loro loro sommasomma si mantenga si mantenga costantecostante

Forze conservativeForze conservative


… … e con e con l’Attrito ?l’Attrito ?

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

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

Parte della EParte della ECC si trasforma si trasforma in in CaloreCalore


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

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

(XIX secolo)(XIX secolo)

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


Il Calore della Il Calore della TerraTerra


Energia Energia GeotermicaGeotermica

Impianto geotermico di Impianto geotermico di Valle SecoloValle Secolo

La risorsa La risorsa geotermica è geotermica è costituita da costituita da acque acque sotterraneesotterranee che, a che, a contatto con contatto con rocce rocce ad alte temperaturead alte temperature, , si riscaldano.si riscaldano.È sfruttata per È sfruttata per riscaldare case e riscaldare case e serreserre


Calore dal SoleCalore dal Sole

Un pannello solareUn pannello solare

L’energia del SoleL’energia 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.


Energia TermicaEnergia TermicaIl Il CaloreCalore era pensatoera pensato comecome un fluido nei corpi. Alla un fluido nei corpi. Alla

fine dell’800 si dimostrò che è una forma di fine dell’800 si dimostrò che è una forma di EnergiaEnergia

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

La somma di tutte le La somma di tutte le energie cinetiche delle energie cinetiche delle singole particelle è singole particelle è l’Energia Termical’Energia Termica


Termica – ElettricaTermica – ElettricaUna centrale trasforma Una centrale trasforma l’energia termical’energia termica generata generata

dalla combustione in dalla combustione in energia meccanicaenergia meccanica, che è poi , che è poi

trasformata in trasformata in energia elettricaenergia elettrica

In Italia la In Italia la componente componente termoelettrica termoelettrica rappresenta circa rappresenta circa l’80%l’80% del totale del totale


Energia dei Energia dei Sistemi BiologiciSistemi 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


Energia ChimicaEnergia Chimica

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 bassaMolto bassa

LatteLatte

CarneCarne

CerealiCereali

Oli, grassiOli, grassi

AltaAlta

Molto altaMolto alta


Energia ChimicaEnergia ChimicaI I CombustibiliCombustibili

Sostanze che Sostanze che reagendo reagendo chimicamentechimicamente con un con un comburentecomburente rilasciano rilasciano energiaenergia

La reazione si propaga lentamenteLa reazione si propaga lentamente

La reazione è detta Ossido-RiduzioneLa reazione è detta Ossido-Riduzione


Energia ChimicaEnergia ChimicaGli EsplosiviGli Esplosivi

È una sostanzaÈ una sostanzao miscela che o miscela che subisce una subisce una trasformazione trasformazione chimicachimica repentina in repentina in assenza di assenza di ossigeno ossigeno dall’esternodall’esterno

La reazione si La reazione si propaga con propaga con grande rapidità, grande rapidità, accompagnata da accompagnata da una emissione di una emissione di energiaenergia, , soprattutto soprattutto meccanicameccanica


Energia ChimicaEnergia Chimica

La Pila di VoltaLa Pila di Volta

Walkman, orologi, cellulari, Walkman, orologi, cellulari, pace-maker, motori di pace-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 dell’spese dell’energia chimica, energia chimica, attraverso attraverso reazioni chimiche reazioni chimiche che avvengono al loro internoche avvengono al loro interno


Energia ElettricaEnergia ElettricaUn’altra proprietà dei corpi : LA CARICAUn’altra proprietà dei corpi : LA CARICA

Esistono solo due tipi di carica elettricaEsistono solo due tipi di carica elettrica

Due corpi dotati della stessa carica si respingonoDue corpi dotati della stessa carica si respingono

Due corpi dotati di carica opposta si attraggonoDue corpi dotati di carica opposta si attraggono


Energia ElettricaEnergia ElettricaÈ associata alla È associata alla forzaforza che si esercita tra corpi che si esercita tra corpi carichi. Nell’attrarsi ( o respingersi) le cariche carichi. Nell’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 all’altro formando la capo all’altro formando la corrente elettricacorrente elettrica


Energia ElettricaEnergia Elettrica

È usata per:È usata per:

Ormai indispensabile per la nostra vita quotidianaOrmai indispensabile per la nostra vita quotidiana

Luce notturne delle città del mondoLuce notturne delle città del mondo

illuminare illuminare e far e far funzionare funzionare le cittàle città


Energia ElettricaEnergia Elettrica

È usata per:È usata per:

Ormai indispensabile per la nostra vita quotidianaOrmai indispensabile per la nostra vita quotidiana

Far funzionare Far funzionare elettrodomestici, elettrodomestici, la TV e le la TV e le telecomunicazionitelecomunicazioni


Consumi di Consumi di Energia Energia

L’incremento nel consumo di energia L’incremento nel consumo di energia elettrica fu dovuto all’invenzione della elettrica fu dovuto all’invenzione della lampadinalampadina da parte di da parte di EdisonEdison ( (18761876))

1500 – 4000 watt1500 – 4000 watt

ElettrodomesticoElettrodomestico

300 – 800 watt300 – 800 watt

ScaldabagnoScaldabagno

LavatriceLavatrice

FrigoriferoFrigorifero

PCPC 20 –200 watt20 –200 watt

200 – 500 watt200 – 500 watt

Potenza MediaPotenza Media

Lampada di EdisonLampada di Edison


Energia Energia MagneticaMagnetica

Le proprietà delle Le proprietà delle calamitecalamite e l’orientazione costante e l’orientazione costante N/S dell’ago della N/S dell’ago della bussolabussola sono manifestazioni della sono manifestazioni della esistenza esistenza dell’energia magneticadell’energia magnetica

ElettricitàElettricità e e magnetismomagnetismo sono strettamente sono strettamente legatilegati: : Un filo percorso da Un filo percorso da corrente è in grado di corrente è in grado di orientare una bussola.orientare una bussola.Questo principio è alla Questo principio è alla base dei base dei motori elettricimotori elettrici..


En. En. ElettromagneticaElettromagneticaUn Un campo elettrico variabilecampo elettrico variabile nello spazio genera un nello spazio genera un campo magneticocampo magnetico

Un campo magnetico variabileUn campo magnetico variabile nello spazio genera nello spazio genera un campo elettricoun campo elettrico

La fluttuazione dei campi elettrici e magnetici La fluttuazione dei campi elettrici e magnetici concatenati si propaga nello spazio sotto concatenati si propaga nello spazio sotto forma di un’ondaforma di un’onda


Onde Onde ElettromagneticheElettromagnetiche

La La luceluce è la forma più nota è la forma più nota di energia elettromagnetica.di energia elettromagnetica.Si sposta anche nel vuotoSi sposta anche nel vuoto

Ci sono molte altre forme, Ci sono molte altre forme, non visibili dai nostri occhi:non visibili dai nostri occhi:• Raggi XRaggi X• Raggi ultraviolettiRaggi ultravioletti• Raggi InfrarossiRaggi Infrarossi• Micro e radio ondeMicro e radio onde


Raggi XRaggi XScoperti da RScoperti da Röntgen nel 1895öntgen nel 1895

Sono utilizzati per esplorareSono utilizzati per esplorare

l’interno del corpo umanol’interno del corpo umano

la struttura interna dei metallila struttura interna dei metalli

L’analisi elementare dei materialiL’analisi elementare dei materiali

Wilhelm RWilhelm Röntgenöntgen


Energia dal SoleEnergia dal SoleIntensità Intensità energia energia elettromagnetica elettromagnetica in ogni istantein ogni istante

1000 Watt/m1000 Watt/m22

In Italia l’irraggiamento medio èIn Italia l’irraggiamento medio è

4,5 kWh/m4,5 kWh/m2/2/giornogiorno


Energia dal SoleEnergia dal SoleLe celle Le celle fotovoltaichefotovoltaiche trasformano l’ trasformano l’energia solare energia solare in in energia elettrica energia elettrica usando materialiusando materiali semiconduttori semiconduttori


Energia dal SoleEnergia dal SoleEsempi ApplicativiEsempi Applicativi

Casa autosufficienteCasa autosufficiente

Centrale di Monte Centrale di Monte AquiloneAquilone


Micro e Radio Micro e Radio OndeOnde

Antenna per cellulariAntenna per cellulari

Dati recenti dimostrano che Dati recenti dimostrano che non c’ènon c’è evidenza di evidenza di dannidanni provocati da campi EM a bassa frequenza (50 provocati da campi EM a bassa frequenza (50 Hz) o da emissioni a radiofrequenza dei telefonini, Hz) o da emissioni a radiofrequenza dei telefonini, oltre un certa “oltre un certa “distanza minimadistanza minima””


Energia NucleareEnergia NucleareDeriva 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 è è una forma di una forma di energiaenergia


Fusione NucleareFusione 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 secondo, 560 milioni di tonnellate di di tonnellate di idrogenoidrogeno si si trasformano in trasformano in elioelio, , liberando un’energia liberando un’energia di 3,8 x 10di 3,8 x 102323 kJoule kJoule


Energia del Energia del Futuro ?Futuro ?

Schema di reattore tokamakSchema di reattore tokamak

Un reattore basato Un reattore basato sulla sulla fusione nuclearefusione nucleare

Deve raggiungere Deve raggiungere temperaturetemperature fino a fino a 100 milioni di gradi100 milioni di gradi


Fissione Fissione NucleareNucleare

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


Era AtomicaEra AtomicaNel 1942, Nel 1942, Enrico FermiEnrico Fermi realizza il primo reattore realizza il primo reattore nuclearenucleare a a fissionefissione..

Inizia così Inizia così l’era atomical’era atomica


Reattori NucleariReattori Nucleari

Le barre di Le barre di uraniouranio emettono emettono calorecalore e scaldano e scaldano l’acqua. Il vapore in pressione alimenta la l’acqua. Il vapore in pressione alimenta la turbina per produrre turbina per produrre energia elettricaenergia elettrica


Reattori e BombeReattori e BombeIl 16 luglio 1945 viene sperimentata la prima Il 16 luglio 1945 viene sperimentata la prima bomba “atomica” nel deserto del Nevada.bomba “atomica” nel deserto del Nevada.

Il 6 agosto 1945 una bomba distrugge HiroshimaIl 6 agosto 1945 una bomba distrugge Hiroshima

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