L’ENERGIA

L’energia

Sofia Gritti Sabrina Ladisa

3^BA.S. 2013/2014

Prof.M.Letizia Fogliata

L’ENERGIAL'energia è la grandezza fisica che misura la capacità di un corpo o di un sistema di compiere lavoro, a prescindere dal fatto che tale lavoro sia o possa essere effettivamente svolto. L'unità di misura derivata del Sistema Internazionale per l'energia è il joule (simbolo: J)L'energia esiste in varie forme, ognuna delle quali ha una propria espressione in termini dei dettagli del sistema considerato, come la velocità o la distanza relativa fra particelle. Le principali forme di energia sono:• Energia meccanica;• Energia chimica;• Energia elettrica;• Energia termica;• Energia nucleare;• Energia elastica ;• Energia luminosa

Fissione

Il joule Joule è un'unità di misura derivata del Sistema internazionale (SI).Il joule è l'unità di misura dell'energia, del lavoro e del calore (per quest'ultimo è spesso usata anche la caloria:

1J=1N.1m = 1Kg.1m. 1m=1Kg.1m2 s2 1s2Prende il nome da James Prescott Joule.

James Prescott JouleSi dedicò sin da giovane a ricerche scientifiche . Si interessò al calore e alle sue connessioni con l'elettricità e la meccanica. A 25 anni effettuò il primo tentativo di definire l'unità di misura della corrente elettrica. Nel 1841, indagando sugli effetti termici, inviò alla Royal Society un articolo in cui dimostrava che un conduttore attraversato da corrente elettrica produce calore in quantità proporzionale alla resistenza del conduttore e al quadrato della corrente stessa. Questo fenomeno è oggi chiamato effetto Joule.In seguito ,dimostrò che calore e lavoro meccanico potevano convertirsi direttamente l'uno nell'altro, mantenendo però costante il loro valore complessivo: nelle macchine idrauliche e meccaniche gli attriti trasformano la potenza .

James Prescott Joule 24 dicembre 1818

L’energia termica L'energia termica è la forma di energia posseduta da qualsiasi corpo che abbia

una temperatura superiore allo zero assoluto. Macroscopicamente la quantità posseduta di tale energia è proporzionale alla temperatura, alla massa e al calore specifico del corpo (capacità termica). L'energia termica può essere prodotta in grande quantità semplicemente attraverso le reazioni chimiche di combustione, oppure per mezzo di reazioni nucleari , o anche attraverso il passaggio di corrente elettrica attraverso un filo a bassa resistenza (cioè per effetto Joule), come avviene nelle stufe elettriche e in tutti gli elettrodomestici che riscaldano l'ambiente (lavatrice, forno elettrico, ecc). Due sono le fonti naturali di energia termica: il Sole e il sottosuolo.

Pannelli fotovoltaici

Energia chimica

Energia luminosa

L’energia meccanica

In fisica l'energia meccanica è la somma di energia cinetica ed energia potenziale attinenti allo stesso sistema, da distinguere dall'energia totale del sistema E in cui rientra anche l'energia interna.Quando due sistemi scambiano tra loro energia meccanica, tale energia in transito è definita lavoro. Dunque l'energia meccanica può essere posseduta da un sistema e scambiata con altri sistemi, mentre il lavoro corrisponde solamente alla parte di energia meccanica che è scambiata.

Una turbina.

James Prescott Joule

Energia elestica

L’energia elettrica Si tratta dell'energia posseduta da una distribuzione di carica

elettrica, ed è legata alla forza esercitata dal campo generato dalla distribuzione stessa. Insieme all'energia magnetica, l'energia potenziale elettrica costituisce l'energia del campo elettromagnetico. L'utilizzo dell'energia elettrica è diffusissimo nella società moderna e attuale attraverso l'allaccio alla rete elettrica oppure tramite batterie o accumulatori: basti pensare all'uso nell'illuminazione di edifici e strade,nell'alimentazione elettrica degli elettrodomestici e dei computer nonché nei processi produttivi - industriali ovvero nelle macchine elettriche quali i motori elettrici.

La sua trasformazione avviene all'interno di centrali elettriche. In queste, escludendo il fotovoltaico, qualunque altra sia la fonte da cui si intende generare energia, tre sono le macchine indispensabili allo scopo che si vuole ottenere:

• turbina• alternatore• Trasformatore Per il trasporto vi è la rete di distribuzione

James Prescott Joule

Eneria luminosa

La corrente elettrica

L’energia chimica L’energia chimica è l’energia immagazzinata nella composizione di certe sostanze organiche. Essa è depositata nelle connessioni fra gli atomi all’interno della molecola. Quando queste connessioni vengono spezzate ( ad esempio quando brucia una sostanza), una parte di questa energia vive liberata sotto forma di calore e luce. Nel gas naturale, ad esempio, ogni molecola di metano è costituita da un atomo di carbonio e quattro di idrogeno. Quando il metano viene bruciato le sue molecole si spezzano. L’energia immagazzinata viene rilasciata sotto forma di energia termica e luminosa. Gli atomi di carbonio e di idrogeno si combinano con l’ ossigeno dell’ aria per formare acqua e anidride carbonica. Legno, carbone e petrolio hanno, rispetto al metano, strutture più complesse ma bruciano allo stesso modo, producendo anidride carbonica e vapore acqueo. Producono anche più scarti, perché sono impuri ( oltre al carbonio e all’idrogeno, contengono infatti altre sostanze).

sostanza

L’Energia NucleareCon energia nucleare(detta anche energia atomica), si intendono

tutti quei fenomeni in cui si ha produzione di energia in seguito a trasformazioni nei nuclei atomici; tali trasformazioni sono dette reazioni nucleari.

L'energia nucleare è una forma di energia che deriva da modifiche della struttura della materia. Benché alcuni considerino tale fonte energetica anche come rinnovabile, recentemente la Commissione europea si è espressa affermando che il nucleare non è da considerarsi come rinnovabile, benché rappresenti una forma di energia pulita dal punto di vista delle emissioni di anidride carbonica (CO2) . Presenta altri problemi ambientali e di pubblica sicurezza connessi alla radioattività attraverso le scorie radioattive .

l’Energia Elastica• In fisica, l‘energia elastica è l'energia potenziale

associata alla deformazione elastica di un solido o un fluido.

E’ presentata in diversi ambiti :Meccanica :Nel caso di una molla l'energia elastica immagazzinata è

pari a: E=1/2km2Termodinamica:L’energia elastica è l’energia interna (U) che può essere

convertita in energia meccanica(lavoro). In certe situazioni l’energia elastica può essere convertita in forma differente come:

dU=dW=-pdV

L’Energia luminosa• Per energia luminosa si intende l'energia, termica o elettrica, prodotta

sfruttando direttamente l'energia irraggiata dal Sole verso la Terra.

Ogni istante il Sole trasmette sull'orbita terrestre 1367 watt per m². Moltiplicando questa potenza media per metro quadro per la superficie dell'emisfero terrestre istante per istante esposto al sole si ottiene una potenza maggiore di 50 milioni di Gw. (un Gw è l'energia prodotta a pieno regime da una grande centrale elettrica a gasolio o nucleare che sia).

La quantità di energia solare che arriva sul suolo terrestre è enorme, circa diecimila volte superiore a tutta l'energia usata dall'umanità nel suo complesso, ma è poco concentrata. Per il suo sfruttamento occorrono prodotti in genere di costo elevato che rendono l'energia luminosa notevolmente costosa rispetto ad altri metodi di generazione dell'energia.

Energia chimica

L’Energia cinetica L'energia cinetica è l'energia che possiede un corpo per il movimento che ha o che acquista. L'energia cinetica quindi è associata alla massa e alla velocità di un corpo in movimento. L'energia cinetica che possiede un corpo di massa (m) nel suo moto di caduta è uguale al lavoro compiuto per fermarsi. L'energia cinetica di un punto materiale può essere espressa matematicamente dal semiprodotto della sua massa per il quadrato del modulo della sua velocità; in coordinate cartesiane si esprime di consueto come:

Energia meccanica Energia potenziale

L’Energia potenziale• l'energia potenziale di un oggetto è l’energia che esso possiede a causa

della sua posizione in un campo di forze. Nel caso si tratti di un sistema, l'energia potenziale può dipendere dalla disposizione degli elementi che lo compongono. Si può vedere l'energia potenziale anche come la capacità di un oggetto (o sistema) di trasformare la propria energia in un'altra forma di energia, come ad esempio l'energia cinetica.

Energia meccanica

SOSTANZE ORGANICHE

• Il termine di sostanza organica può avere diversi significati:

• Nel senso generico del termine fa riferimento ad un qualsiasi composto o miscuglio contenente carbonio organico

• In pedologia e in agronomia fa riferimento all'insieme dei composti organini presenti nel terreno

Energia chimica

Elettromagnetismo

• L'interazione elettromagnetica è una delle quattro interazioni fondamentali descritte dal Modello standard. Con il termine elettromagnetismo si indica la particolare branca della fisica classica avente come oggetto di studio l'interazione elettromagnetica. Essa costituisce una teoria scientifica fondamentale che ha permesso di spiegare fenomeni naturali come l'elettricità, il magnetismo e la luce ed è stato il primo esempio in fisica di unificazione di due diverse forze, quella elettrica e quella magnetica.

Centrale fotovoltaica

• Un impianto fotovoltaico è un impianto elettrico costituito essenzialmente dall'assemblaggio di più moduli fotovoltaici, i quali sfruttano l'energia solare incidente per produrre energia elettrica mediante effetto fotovoltaico.

Energia termica

L’Anidride carbonica

• L'anidride carbonica (nota anche come biossido di carbonio o diossido di carbonio) è un ossido acido formato da un atomo di carbonio legato a due atomi di ossigeno. È una sostanza fondamentale nei processi vitali delle piante e degli animali. È ritenuta uno dei principali gas serra presenti nell'atmosfera terrestre.

Energia Nucleare

Radioattività

• La radioattivività è un insieme di processi fisico-nucleari attraverso i quali alcuni nuclei atomici decadono in un certo tempo aleatorio detto tempo di decadimento, in nuclei di energia inferiore raggiungendo uno stato di maggiore stabilità con emissione di radiazioni ionizzanti in accordo ai principi di conservazione della massa e della quantità di moto. Energia nucleare

fissione

Molecola

In chimica e fisica, la molecola (dal latino scientifico molecula, derivato a sua volta da moles, che significa "mole", "piccola quantità") è un insieme di almeno due atomi uniti da un legame chimico covalente.

con tale definizione anche i singoli atomi nella famiglia dei gas nobili possono essere considerati molecole.

Una molecola può essere composta da più atomi di un solo elemento chimico o da atomi di elementi diversi. Famiglie di molecole costituite dagli stessi atomi disposti nello spazio in maniera diversa sono dette isomeri, e la disposizione influisce sulle proprietà fisiche della sostanza.

Le scorie radioattive

• si definisce scoria radioattiva lo scarto di combustibile nucleare esausto derivante dalla fissione nucleare nel nocciolo o nucleo del reattore nucleare a fissione.

Possono provocare delle mutazioni genetiche.

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Sole

• Il Sole è la stella madre del sistema solare, attorno alla quale orbitano gli otto pianeti principali. La massa del Sole rappresenta da sola il 99,9% della massa complessiva del sistema solare

Atomo

• L'atomo è una struttura nella quale è normalmente organizzata la materia nel mondo fisico o natura. Più atomi formano le molecole, mentre gli atomi sono a loro volta formati da costituenti subatomici quali protoni, neutroni ed elettroni.

Fissione La reazione chimica

Fissione nucleare• la fissione nucleare è una reazione nucleare in

cui il nucleo di un elemento pesante decade in frammenti di minori dimensioni, ovvero in nuclei di atomi a numero atomico inferiore, con emissione di una grande quantità di energia e radioattività. La fissione può avvenire spontaneamente in natura (fissione spontanea) oppure essere indotta tramite opportuno bombardamento di neutroni.

Reazioni nucleari

MUTAZIONI GENETICHE

Scorie radiattive

Il movimento In fisica il moto è il cambiamento di posizione di un corpo in funzione del tempo ,

misurato da uno specifico osservatore in un determinato sistema di riferimento. Esistono vari tipi di moto: rettilineo; curvilineo; circolare; parabola e ellissi: tutte

queste sono dette traiettorie Il principio è utile per determinare la traiettoria del corpo nello spazio componendo i singoli moti.

(Stazione di Yongsan)

Le reazioni nucleari Una reazione nucleare è un tipo di trasformazione della materia che, a differenza di

una reazione chimica in cui sono coinvolti gli elettroni esterni di legame e forze di natura elettrostatica, riguarda invece il nucleo di un atomo di uno specifico elemento chimico, che viene convertito in un altro a diverso numero atomico, coinvolgendo le cosiddette forze nucleari .Essendo tali forze notevolmente più forti delle forze elettrostatiche le energie in gioco nelle reazioni nucleari sono sensibilmente più elevate rispetto a quelle in gioco nelle reazioni chimiche.

Le principali reazioni nucleari sono:• fissione nucleare = divisione di uno o più atomi;• fusione nucleare= unione di uno o più atomi ;• Annichilazione dell'antimateria = la particella e la sua antiparticella entrano in

contatto.

Energia termica

Il calore pecifico Il calore specifico di una sostanza è definito come la quantità

di calore necessaria per innalzare (o diminuire) la temperatura di una unità di massa di 1 K (o equivalentemente di 1 ºC).

Nel Sistema internazionale l'unità di misura del calore specifico è il J / (kg × K).

Energia termica

La corrente elettrica

La corrente elettrica è un qualsiasi moto ordinato di cariche elettriche, definito operativamente come la quantità di carica elettrica che attraversa una determinata superficie nell'unità di tempo. Nella maggior parte dei casi si ha a che fare con cariche negative, gli elettroni, che scorrono in conduttori solidi, solitamente metallici. In altri casi si verifica uno spostamento di carica positiva, come ad esempio ioni positivi di soluzioni elettrolitiche.

Reazione chimica

• Una reazione chimica è una trasformazione della materia in cui uno o più specie chimiche modificano la loro struttura e composizione originaria per generare altre specie chimiche. Ciò avviene attraverso la formazione o la rottura dei cosiddetti "legami chimici intramolecolari", cioè attraverso un riassestamento delle forze di natura elettrostatica che intervengono tra i singoli atomi di cui sono costituite le entità molecolari che sono coinvolte nella reazione

Reazione nucleare

Sostanza

• Il termine sostanza, letteralmente tradotto con ciò che sta sotto.

• In filosofia, si intende ciò che è all'interno della cosa sensibile e che non muta e quindi ciò che propriamente e per prima è inteso come elemento ineliminabile, costitutivo di ogni cosa per cui lo si distingue da ciò che è accessorio, contingente.

• In chimica, è sinonimo di sostanza puraCalore specifico