Fonti di energia

Energia: che cos'é?

Ogni attività comporta un consumo di energia: leggere, scrivere, lavorare, fare sport, salire le scale, si può fare perché il cibo che mangiamo ci da l'energia necessaria.

L'elettricità è la principale energia per le lampadine, la radio, la televisione, le stufe elettriche, il frullatore ecc.

Il Gas per scaldare la colazione o il pranzo.

Il Carburante per muovere le automobili o i mezzi di trasporto pubblici come lo scuolabus o le corriere con cui si va a scuola o al lavoro.

Altri consumi per il mondo della produzione, per estrare le materie prime, per fabbricare prodotti, trasportare e distribuire merci, far funzionare macchine agricole o trasmettere informazioni.

Tutti queste azioni hanno in comune:

ENERGIA ALLA BASE DI TUTTE LE ATTIVITA' UMANE

Ogni volta che si compie un lavoro serve energia

Quindi:

ENERGIA = CAPACITA' DI COMPIERE UN LAVORO

Questa relazione è molto importante perché significa che energia e lavoro sono direttamente proporzionali.

Es: se io vado a prendere un secchio d'acqua da un pozzo o salgo le scale con la borsa della spesa compio un lavoro.

E' una legge della fisica: il Lavoro (L) è il prodotto di una forza (F) per lo spostamento (s) che essa produce.

L = F x s

La forza si misura in newton (N), lo spostamento si misura invece in metri (m).

Il Lavoro si misura in newton per metro, cioè in joule (J).

Un joule è il lavoro compiuto da una forza dell'intensità di 1N per spostare di 1m il proprio punto di applicazione:

1J = 1N x 1m

Il joule è anche l'unità di misura dell'energia.

Isaac Newton, dipinto del 1702

James Prescott Joule, foto del 1917

Da dove proviene l'energia?

Quasi tutta l'energia disponibile sulla terra proviene dal sole.

Da dove proviene l'energia?

I vegetali fissano l'energia solare con il processo della fotosintesi,

con il quale producono materia organica.

E' grazie a questo meccanismo che oggi nel sottosuolo troviamo i combustibili fossili: il carbone delle foreste sotterrate, il petrolio e il gas naturale che derivano dalla decomposizione degli organismi viventi.

L'energia immagazzinata dai vegetali si manifesta con lo sviluppo della pianta, di cui sfruttiamo il legno e si trova nell'alimentazione sotto forma chimica.

L'acqua del mare si riscalda ed evapora e il vapore prodotto, presto o tardi, si ricondensa in nuvole, cade sotto forma di pioggia o neve e si ritrova nei fiumi dai quali traiamo l'energia idroelettrica.

In conclusione, eccetto l'energia nucleare e quella geotermica, tutta l'energia terrestre viene dal sole.

L'uomo dispone di due mezzi per procurarsi l'energia:

1. Può trasformare in energia tutto ciò che la natura ha già immagazzinato:

Carbone

Petrolio

Metano

Uranio

2. Può utilizzare ciò che la natura fornisce liberamente:

Sole

Acqua

Vento

Materiale organico

Risorse rinnovabili Risorse esauribili

Oggi la maggior parte dell'energia proviene dalle risorse esauribili, soprattutto dai combustibili fossili come il carbone, il petrolio, il metano.

Il resto deriva dall'energia idroelettrica, nucleare e geotermica.

Le altre risorse rinnovabili, come il vento, il sole, le maree ecc. sono sono ancora poco utilizzate.

Possiamo sfruttare direttamente l'energia solare per innalzare la temperatura dell'acqua (pannelli solari) o per la conversione diretta in energia elettrica (celle fotovoltaiche).

Come si può sfruttare questa energia?

Il vento, nelle centrali a energia eolica, fa muovere le pale del rotore che, collegato ad un alternatore, trasforma l’energia meccanica in energia elettrica.

Sole - energia raggiante

Sfruttamento diretto

Centrale solare a specchi

Alte temperature

Centrale solare

fotovoltaica

Trasforma l'energia solare in energia

elettrica

Basse temperature

Producono acqua calda per usi

domestici e di altro genere

Coltura di sostanze vegetali

energetiche (canna da zucchero

o barbabietole)

Alcol etilico

Centrale solare

fotovoltaica

Pannelli solari

Le centrali a biomassa

L’energia eolica in Italia

Le centrali geotermiche in Italia

L’energia e le sue forme: qualche esempio

Energia meccanica, definita

classicamente come somma di potenziale (o di posizione o gravitazionale: quella dei corpi che si trovano ad una certa altezza e potrebbero cadere verso il basso attratti dalla forza di gravità, es. vaso di fiori sul davanzale finestra)

e cinetica (posseduta da tutti i corpi che si spostano, ed è direttamente proporzionale alla loro massa e velocità, es. cascata o caduta del vaso dalla finestra);

Lo sciatore che si trova in cima alla pista non sa di possedere un’energia che gli è stata regalata dalla funivia che lo ha portato in alto: è l’energia potenziale, dovuta alla sua quota rispetto al livello del mare ed alla sua massa.

La molla compressa ha energia potenziale, ma questa si trasforma in energia cinetica quando lasciamo espandere la molla.

Energia chimica: contenuta in determinate sostanze (combustibili, alimenti);

Energia termica = è il calore, l'energia che si può ottenere durante una combustione o per l'attrito di 2 corpi in movimento (cerino, sfregamento di metallo su roccia o tra due rocce);

Energia luminosa o radiante = energia che viene dal sole; come fa? Si tratta di onde capaci di propagarsi attraverso l'aria (onde elettromagnetiche)

Energia elettrica = fornita dai generatori di corrente e prodotta per trasformazione di altre energie (come quella meccanica o chimica). In natura l'energia elettrica si manifesta con i fulmini;

Energia nucleare = tutti quei fenomeni in cui si ha la produzione di energia in seguito a trasformazioni nei nuclei atomici.