CHE COS'E' L'ENERGIA
Utilizziamo energia tutti i giorni, tutto quello che conosciamo funziona grazie all’energia, ma, cos’è l’energia?
Si
definisce energia la capacità di un sistema o di un corpo di compiere un
determinato lavoro. L’energia può presentarsi sotto diverse forme: potenziale,
cinetica, termica, solare, nucleare, ecc.
L’energia
è una proprietà della materia e viene definita come la capacità che ha un corpo di compiere un lavoro. Una forza applicata ad un corpo (ad esempio noi che proviamo a spingere un divano) compie un lavoro se ne provoca lo
spostamento e infisica si che il Lavoro compiuto da una forza F e uguale al prodotto dell'intensità della Forza per lo spostamento che ha determinato.
Lavoro = Forza x Spostamento
Quindi quando sollevate il vostro zaino da terra state compiendo un lavoro che dipende dallo spostamento dello zaino, mentre se lo tenete sollevato, anche se sentite lo sforzo del vostro braccio, non state compiendo nessun lavoro perché non c'è spostamento; in questo secondo caso è come se il vostro zaino fosse appoggiato su una sedia.
LE MANIFESTAZIONI DELL'ENERGIA
Ogni giorno utilizziamo l'energia prevalentemente come energia elettrica, ma l'energia può manifestarsi in tante forme diverse vediamo quali sono le principali:
ENERGIA TERMICA
L’energia termica (o calore) si manifesta con la variaizone di temperatura di un corpo ed è generata dal movimento delle molecole all’interno di un corpo, più le molecole si muovono velocemente più il corpo è caldo, più si muovono lentamente più il corpo è freddo.
L’energia termica può trasferirsi da un corpo all'altro in tre modi:
L’energia termica può trasferirsi da un corpo all'altro in tre modi:
- Conduzione, cioè per contatto diretto, come quando vi appoggiate al termosifone della classe per riscaldarvi.
- Convezione, cioè attraverso un fluido, come il termosifone che riscalda l'aria della classe e trasmette a tutti noi il suo calore.
- Irraggiamento, come fa il sole con la terra
L'energia termica proveniente dal sole viene detta Energia Radiante ed è associata all'energia luminosa
ENERGIA LUMINOSA
L’energia luminosa si manifesta con la luce che si propaga nell'aria attraverso onde elettromagnetiche.
ENERGIA CHIMICA
L’energia chimica è contenuta nelle molecole di alcune sostanze e si sviluppa quando avvengono delle trasformazioni (reazioni chimiche) che spezzano le molecole; esempio sono la digestione del cibo nel nostro corpo o la combustione di un carvurante all’interno di un motore.
ENERGIA NUCLEARE
L’energia nucleare deriva dalla trasformazione della struttura di particolari tipologie di atomi come l'Uranio che sono in grado di rilasciare elevate quantità di energia.
ENERGIA ELETTRICA
L’energia elettrica si manifesta in natura esclusivamente nei fulmini, mentre per poterla utilizzare dobbiamo produrla a partire da altre forme di energia essa è generata dal movimento degli elettroni attraverso particolari sostanze dette conduttori.
L'energia chimica, l'energia nucleare e l'energia elettrica sono quindi tutte manifestazioni di fenomeni che avvengono a livello di struttura atomica della materia.
ENERGIA MECCANICA
L’energia meccanica si manifesta con il movimento o con la deformazione dei corpi e viene detta:
ENERGIA POTENZIALE (o di posizione, indicata con il simbolo U) se è posseduta da corpi che si trovano ad una certa altezza dal suolo e possono compiere un lavoro grazie alla propria posizione. L’energia potenziale è quella che un corpo potenzialmente conserva dentro di se ed è associata alla sua posizione e su come influiscono su di esso le forze generate da altri corpi.
oppure
ENERGIA CINETICA (indicata con il simbolo K) quando è posseduta da un corpo in movimento.
La somma dell'energia cinetica e dell'energia potenziale di un corpo ci da, quindi, la sua energia meccanica che è un valore costante, che non cambia nel tempo.
L'energia chimica, l'energia nucleare e l'energia elettrica sono quindi tutte manifestazioni di fenomeni che avvengono a livello di struttura atomica della materia.
ENERGIA MECCANICA
L’energia meccanica si manifesta con il movimento o con la deformazione dei corpi e viene detta:
ENERGIA POTENZIALE (o di posizione, indicata con il simbolo U) se è posseduta da corpi che si trovano ad una certa altezza dal suolo e possono compiere un lavoro grazie alla propria posizione. L’energia potenziale è quella che un corpo potenzialmente conserva dentro di se ed è associata alla sua posizione e su come influiscono su di esso le forze generate da altri corpi.
oppure
ENERGIA CINETICA (indicata con il simbolo K) quando è posseduta da un corpo in movimento.
La somma dell'energia cinetica e dell'energia potenziale di un corpo ci da, quindi, la sua energia meccanica che è un valore costante, che non cambia nel tempo.
E=U+K
queste due forme di energia si trasformano costantemente l'una nell'altra come accade allo skater nella figura in basso:quando si trova in cima alla rampa la sua energai potenziale è al massimo, mentre quella cinetica è a zero. quando si lascia cadere l'energia potenziale si trasforma in cinetica, ma la loro somma non cambia
Vale infatti la LEGGE DI CONSERVAZIONE DELL'ENERGIA in base alla quale il livello di energia di un corpo (o di un sistema) è costante; in pratica l'energia non si crea né si distrugge, ma si trasforma continuamente da una forma all'altra. L'energia tende a passare da una forma all'altra, così le varie forme di energia non restano perennemente tali. La trasformazione da una forma di energia a un'altra può avvenire spontaneamente o attraverso macchine o sistemi appositi: con un motore a scoppio, del tipo utilizzato nelle comuni automobili, si sfrutta l'energia chimica del carburante, che viene trasformata, nel corso della combustione (che è una reazione chimica), in energia termica e in seguito in energia meccanica per azionare le ruote dell'automobile. In natura le piante, per mezzo di una sostanza presente nelle foglie nelle foglie, la clorofilla, intercettano l'energia radiante (luce) proveniente dal Sole e la trasformano in energia chimica (fotosintesi). Quando ci nutriamo l'energia chimica del cibo può trasformarsi in energia muscolare (energia meccanica), che a sua volta può diventare energia di movimento (energia cinetica), in energia termica o in energia elettrica per far funzionare il sistema nervoso.
Vale infatti la LEGGE DI CONSERVAZIONE DELL'ENERGIA in base alla quale il livello di energia di un corpo (o di un sistema) è costante; in pratica l'energia non si crea né si distrugge, ma si trasforma continuamente da una forma all'altra. L'energia tende a passare da una forma all'altra, così le varie forme di energia non restano perennemente tali. La trasformazione da una forma di energia a un'altra può avvenire spontaneamente o attraverso macchine o sistemi appositi: con un motore a scoppio, del tipo utilizzato nelle comuni automobili, si sfrutta l'energia chimica del carburante, che viene trasformata, nel corso della combustione (che è una reazione chimica), in energia termica e in seguito in energia meccanica per azionare le ruote dell'automobile. In natura le piante, per mezzo di una sostanza presente nelle foglie nelle foglie, la clorofilla, intercettano l'energia radiante (luce) proveniente dal Sole e la trasformano in energia chimica (fotosintesi). Quando ci nutriamo l'energia chimica del cibo può trasformarsi in energia muscolare (energia meccanica), che a sua volta può diventare energia di movimento (energia cinetica), in energia termica o in energia elettrica per far funzionare il sistema nervoso.
DA DOVE PROVIENE L'ENERGIA
Seppure in forme diverse, l’energia si trova dappertutto: nei legami chimici dei combustibili fossili (petrolio, carbone e gas naturale) sotto forma di energia chimica che si trasforma in calore con la combustione), nella forza del vento e dell’acqua che scende dai monti sotto forma di energia meccanica che può essere trasformata in energia elettrica o nei legami nucleari di sostanze come l'Uranio che, se vengono spezzati, possono produrre enormi quantità di calore (energia termica) che a sua volta può essere trasformato in energia meccanica e poi in energia elettrica.
Tutto
ciò che produce energia è una fonte di energia, ma le fonti energetiche
ritenute primarie, quelle da cui derivano tutte le altre, sono tre:
- la
radiazione solare;
- il
calore interno della terra;
- il
campo gravitazionale.
Il Sole
è la principale fonte di energia della Terra. La Terra riceve dal Sole un
flusso ininterrotto di energia che, oltre ad alimentare i processi
vitali di tutte le creature, scioglie i ghiacci ed alimenta il ciclo dell’acqua, determina le variazioni di temperatura che generano i venti e il moto delle onde, fa crescere le piante che nel corso di
milioni di anni si sono trasformate, insieme ai resti di organismi animali, in
combustibili fossili, petrolio, carbone e gas naturale.
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| Le fonti di energia |
FONTI ENERGETICHE RINNOVABILI E NON RINNOVABILI
Alcune
fonti sono dette rinnovabili, cioè forniscono energia che si rigenera in
continuazione mediante trasformazioni chimiche (come le biomasse) o fisiche
(come l'energia idrica, solare, eolica, ecc) e sono considerate sempre disponibili come il sole, il vento,
l’acqua, le maree e il calore della Terra. Questo non vuol dire che possiamo sprecarle o utilizzarle male; l'inquinamento, lo spreco e i cambiamenti climatici, infatti, mettono a rischio fonti energetiche fondamentali come l'acqua e le biomasse (ad esempio le foreste). Negli ultimi anni abbiamo iniziato a considerare tra le fonti energetiche rinnovabili anche i rifiuti
Le
cosiddette fonti non rinnovabili, invece, hanno tempi di rigenerazione talmente
lunghi che una volta sfruttate si considerano esaurite. Sono
quelle che si sono formate nel corso di milioni di anni, come i combustibili
fossili (petrolio, carbone, gas naturale) o l’uranio.
Di tutta l'energia consumata nel mondo nel 2012 solo il 13,5% è prodotta da fonti rinnovabili. Tutto il resto deriva da fonti non rinnovabili, perlopiù da combustibili fossili (81,7%) e il 4,8% da fonte nucleare.
Di tutta l'energia consumata nel mondo nel 2012 solo il 13,5% è prodotta da fonti rinnovabili. Tutto il resto deriva da fonti non rinnovabili, perlopiù da combustibili fossili (81,7%) e il 4,8% da fonte nucleare.
