Il quaderno
dell’Energia
Classe 3° B S.M.S. Pancalieri a.s.2004/2005
Ma in un sistema
chiuso si conserva
Energia
Può trasformarsi
In forme
diverse
solare
idraulica
eolica
chimica
cinetica
Fonti
potenziale
Rinnovabili
Non rinnovabili
elettrica
Eolica
Biomasse
Petrolio
nucleare
Carbone
Idroelettrica
Solare
Metano
termica
Idraulica
Uranio
Geotermia
Può trasmettersi per
irraggiamento
conduzione
convezione
Definizione
Tutti i fenomeni fisici, chimici e biologici che si manifestano in
natura sono caratterizzati da trasferimenti o trasformazioni di
energia.
La capacità di un corpo di compiere un lavoro viene quindi
chiamata Energia.
Sara e Bianca
Da dove deriva l’energia?
L’energia deriva
direttamente o
indirettamente dal
Sole!
Sara e Bianca
Unità di misura
 Il joule, che corrisponde a 1N x 1m
 La chilo caloria, che corrisponde a 4186 J
 Il chilowattora, che corrisponde a 3.6 x 10^6 J
Sara e Bianca
Energia idraulica
Energia idraulica significa energia che si ricava
dall’acqua.
Quando l’acqua del mare viene riscaldata dal sole,
evapora; successivamente si condensa e ricade
sotto forma di precipitazioni, giungendo anche ad
alte quote.
Quest’ acqua ha acquistato un’ energia potenziale
che può essere sfruttata per produrre elettricità.
L’energia idraulica si può così considerare derivata
dall’ energia del sole.
Sara e Bianca
Energia chimica
L’energia chimica è immagazzinata
nelle molecole. Si libera durante
una reazione chimica, quando le
molecole si spezzano e gli atomi si
separano.
Nel caso del Sole l’energia dei suoi
raggi, può convertirsi in energia
chimica, quando, catturata dalla
clorofilla, viene utilizzata per
costruire sostanze organiche,
oppure può convertirsi in energia
termica, quando viene assorbita
da un corpo esposto al Sole.
Sara e Bianca
Energia eolica
Energia eolica significa “energia che si ricava
dal vento”.
Quando due zone della superficie terrestre
sono differentemente riscaldate dal sole, si
crea nell’aria sovrastante una differenza di
pressione, che genera uno spostamento
d’aria: il vento.
Perciò l’energia eolica si può considerare
derivata dall’energia solare, in quanto questa
è la causa iniziale del movimento dell’aria.
Sara e Bianca
Energia cinetica
(Ec) è l’energia che un corpo possiede
quando è in movimento e che dipende
dalla sua velocità e dalla massa
Sara e Bianca
Energia potenziale
(Ep)e l’energia che un corpo possiede
quando è in quiete e dipende dalla sua
posizione e dalla massa
Sara e Bianca
Energia elettrica
Gli elettroni muovendosi da un punto all’altro del
conduttore, devono vincere una certa resistenza; per
fare questo,compiono un lavoro e perciò possiedono
energia.
Tale energia viene detta energia elettrica. L’energia
prodotta nelle centrali viene immessa nei fili delle linee
di distribuzione ad alta tensione e a bassa intensità,
onde ridurre la resistenza che provocherebbe perdita di
energia sottoforma di calore.
In ogni casa è installato un contatore che rileva i consumi
di elettricità. Ogni due mesi l’ENEL manda un addetto
a prendere il numero del contatore e fa pagare
all’utente i consumi.
Sara e Bianca
Energia nucleare
Attualmente una delle alternative è rappresentata
dall’ energia nucleare ottenuta con particolari
reazioni che sfruttano le proprietà di alcuni
elementi chimici.
L’energia nucleare presenta però dei grossi
inconvenienti. Infatti l’uranio, usato come
combustibile, emette pericolose radiazioni che
contaminano i viventi e l’ambiente.
Sara e Bianca
Energia termica
Un pezzo di legno che brucia produce
calore: la combustione è perciò una
trasformazione che cede energia
all’ambiente e viene detta trasformazione
esotermica.
L’acqua di una pentola posta sul fuoco
utilizza il calore prodotto da un fornello
per raggiungere il punto di ebollizione:
l’ebollizione è dunque una trasformazione
che richiede energia e viene detta
trasformazione endotermica.
Sara e Bianca
Fonti non rinnovabili
Le fonti non rinnovabili sono il
carbone, il petrolio, il metano e
l'uranio. Si tratta di materie prime che
essendo relativamente facili da
ricavare dal sottosuolo sono le più
sfruttate dall'uomo, ma sono anche
esauribili e molto inquinanti.
Sara e Bianca
Fonti rinnovabili
Sono fonti rinnovabili il sole, il vento, l'acqua, il
vulcanesimo e la biomassa, che, pur avendo la
caratteristica di essere inesauribili e non
inquinanti, sono ancora poco sfruttate dall'uomo
Sara e Bianca
Energia solare
L’energia solare può essere direttamente
utilizzata per produrre calore o energia
elettrica, ma può anche essere sfruttata in
modo indiretto.
La maggior parte delle fonti energetiche utilizzate
ha in qualche modo incorporata energia solare.
Per questo si può considerare il Sole come la
fonte primaria di energia.
Dall’energia solare derivano, direttamente o
indirettamente, l’energia eolica, idraulica, dei
combustibili fossili, delle biomasse
Sara e Bianca
Eolica
Lo sfruttamento
dell'energia del vento, o
eolica, ora viene usata
prevalentemente per
l'energia elettrica.
L'energia eolica può
essere sfruttata solo
nelle zone ventose
molto ventose e
soprattutto dove la
direzione e l'intensità del
vento sono abbastanza
regolari.
Sara e Bianca
Biomassa
Per biomassa si intende
l’insieme di prodotti che
derivano da organismi
animali e vegetali e perciò
anche tutti i rifiuti urbani e
agricoli.
In Italia sono in funzione alcuni
impianti che utilizzano non
solo i rifiuti urbani, ma anche
gli scarti dell’industria olearia
e tessile.
Attraverso fermentazioni dovute
a batteri anaerobi si ottiene il
biogas, una miscela costituita
per il 70% da metano.
Sara e Bianca
Solare
L'energia solare è disponibile in
quantità illimitata e rappresenta
per l'uomo l'unica risorsa
facilmente reperibile e non
inquinante. Tuttavia non è
ancora stato trovato un metodo
sufficientemente economico per
sfruttarla in larga scala.
Inoltre, la distribuzione
dell'energia solare sulla
suprficie terrestre dipende dalla
posizione del sole rispetto alla
terra.
Il metodo più diffuso e semplice
per catturare l'energia solare è
quello che utilizza i pannelli
solari o le celle fotovoltaiche
per la produzione di energia
elettrica
Sara e Bianca
Idraulica
Per molti secoli l’energia idraulica è stata utilizzata con l’unico
scopo di azionare mulini e altri semplici macchine, ma
attualmente è usata nelle centrali idroelettriche.
Un impianto idrico può essere sfruttato solo in zone dotate di una
particolare struttura idrogeologica. Per alcuni anni l’uso del
petrolio ha fatto trascurare l’energia dell’acqua, ma ora si tende
a ripristinare le centrali idroelettriche.
Anche l’acqua del mare può essere utilizzata
per produrre energia.
Negli USA si stanno studiando le possibilità
di ottenere energia sfruttando le correnti marine.
Sara e Bianca
Geotermia
Il magma, infiltrandosi nelle spaccature
della crosta terrestre può risalire nella
superficie dando luogo ai fenomeni
vulcanici oppure può riscaldare l’acqua
delle falde sotterranee.
La crosta terrestre racchiude quindi
enormi quantità di energia termica che
può essere sfruttata solo in alcune zone
della Terra.
In Islanda da molti anni l’energia
geotermica dei geyser, getti d’acqua
bollente, viene usata per riscaldare intere
città
Sara e Bianca
Petrolio
Il termine petrolio significa "olio proveniente dalla
pietra", pur essendo noto fin dall'antichità in
alcune zone dove affiorava naturalmente. Il
primo uso venne fatto in Pennsylvania nel 1859,
da allora è diventato il combustibile più usato
per il riscaldamento e l'illuminazione; il petrolio è
un liquido oleoso di colore bruno verdastro
costituito da una miscela di idrocarburi.
I giacimenti sono raggiunti trivellando il terreno e
il petrolio viene estratto con particolari pompe.
I maggiori produttori di petrolio sono:
I paesi del Medio Oriente (Arabia Saudita,
Afghanistan, Iraq, ecc.)
Gli Stati uniti
L'ex Unione Sovietica
L'Indonesia
La Cina
Il Venezuela
Sara e Bianca
Carbone
Il carbone conosciuto fin dall' antichità è stato sfruttato solo a
partire da XlX secolo e da allora è stato la principale fonte di energia,
arrivando a coprire il 90% del fabbisogno mondiale.
il declino del carbone è iniziato subito dopo la 2^ Guerra mondiale
ed è stato causato daqlla concorrenza del petrolio, più facile da
estrarre e da lavorare.
il carbone si è formato milioni di anni fa quando intere foreste furono
sommerse dalle acque e ricoperte dai segmenti.
In ambiente privo di ossigeno (H2O); il legno è stato traformato dai
batteri anaerobi (che vivono in assenza di ossigeno) il carbone
fossile.
I maggiori produttori di carbone sono gli Stati Uniti, la Cina, l'ex.
unione Sovietica, il Canada, il Sud Africa, la Germania e l'Inghilterra.
La crisi petrolifera e gli alti prezzi raggiunti dal greggio negli ultimi
anni hanno fatto ritornare d'attualità il carbone, le cui scorte non si
esauriranno prima di duecentocinquant' anni.
Sara e Bianca
Metano
Il metano è un idrocarburo presente nel gas naturale
dei giacimenti petroliferi.
E' incolore e inodore ed è il più semplice degli
idrocarburi, avendo la molecola costituita da quattro
atomi di idrogeno e da un atomo di carbonio (CH4).
Ha le stesse origini del petrolio ma si trova anche nelle
paludi e nelle miniere , ed è molto usato per usi
domestici. in italia ci sono discreti giacimenti di metano
ma non sono sufficienti per coprire il fabbisogno della
nazione, per questo motivo viene importato da vari
paesi dell' ex Unione Sovietica.
Sara e Bianca
Energia idroelettrica
L'acqua viene sfruttata per produrre energia
elettrica nelle centrali idroelettriche. L'uomo
costruisce la diga per chiudere il bacino
artificiale di raccolta dell'acqua. In genere la
diga viene costruita in montagna, in modo
da sfruttare l'energia potenziale che l'acqua
possiede quando si trova in alto e può
scendere. Attraverso le condotte forzate
l'acqua precipita a valle, sviluppando
energia cinetica, cioè di movimento. Giunta
all'interno della centrale, alla base delle
condotte, l'acqua mette in moto una ruota
simile a quella che si trova nei mulini, la
turbina, che trasforma l'energia cinetica in
energia meccanica. La turbina è collegata al
generatore, che trasforma l'energia
meccanica in energia elettrica. Attraverso i
cavi l'energia elettrica viene poi trasportata
ovunque, anche nelle nostre case, dove
viene utilizzata per far funzionare gli
apparecchi elettrici quali televisore e
frigorifero e dove la lampada a
incandescenza traforma l'energia elettrica
in energia luminosa.
Sara e Bianca
Uranio
L' uranio è un elemento radioattivo che
principalmente serve per produrre l'energia
elettrica .
I paesi più ricchi di uranio sono: gli Stati Uniti,
la Francia, il Canada e il Sud Africa mentre in
Italia è presente in minima quantità. La scorta
mondiale di uranio è all'incirca 1/4 di quella del
petrolio e si prevede che possa bastare per le
centrali attualmente in funzione per qualche
decennio.
Sara e Bianca
L’energia si trasforma
Una delle caratteristiche dell’energia è la capacità di
passare da un corpo all’altro assumendo forme
diverse.
La maggior parte dell’energia solare deriva dal Sole
sottoforma di energia luminosa e di energia termica.
Per tale motivo l’energia solare è considerata primaria
così come l’energia geotermica,l’energia del mare e
l’energia nucleare. Lo scienziato inglese James Joule,
nel 1845, fece un esperimento per dimostrare la
trasformazione dell’energia meccanica in energia
termica.
Sara e Bianca
L’energia si conserva
L’energia cambia aspetto ma nel passare
da una forma all’altra non va perduta.
Il principio di conservazione dell’energia
afferma che l‘energia non si crea e non si
distrugge ma si trasforma.
Sara e Bianca