L’energia
L’ENERGIA
Sofia Gritti
Sabrina Ladisa
3^B
A.S. 2013/2014
Prof.M.Letizia Fogliata
L’ENERGIA
L'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
1s2
Prende il nome da James Prescott Joule.
James Prescott Joule
Si 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 luminosa
Energia chimica
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.
Energia elestica
James Prescott
Joule
Una turbina.
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
La corrente elettrica
Eneria luminosa
James Prescott
Joule
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 Nucleare
Con 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=1/2km2
Termodinamica:
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 potenziale
Energia meccanica
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.
CLICCA QUA PER VEDERE MUTAZIONI
GENETICHE.
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.
La reazione chimica
Fissione
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 pura
Calore specifico