energia termica
energia luminosa
energia meccanica
energia elettrica
energia chimica e biochimica
energia nucleare
energia luminosa
energia meccanica
energia elettrica
energia chimica e biochimica
energia nucleare
ENERGIA TERMICA
L'energia termica, nota comunemente come calore, si rileva attraverso una variazione di temperatura nei corpi o nell'ambiente. Quando somministriamo calore ad un oggetto, le molecole dello stesso aumentano il loro movimento: parliamo di agitazione molecolare.
Il calore può trasmettersi in diversi modi:
- per conduzione
- per convezione
- per irraggiamento
L'energia termica, nota comunemente come calore, si rileva attraverso una variazione di temperatura nei corpi o nell'ambiente. Quando somministriamo calore ad un oggetto, le molecole dello stesso aumentano il loro movimento: parliamo di agitazione molecolare.
Il calore può trasmettersi in diversi modi:
- per conduzione
- per convezione
- per irraggiamento
Si ha conduzione quando il calore si trasmette nei materiali a contatto tra loro. Se ad esempio prendiamo una bacchetta di metallo e la riscaldiamo ad un estremo, notiamo come a poco a poco il calore si trasmette fino all'altro estremo. Ciò avviene poichè le molecole della zona riscladata, aumentando il loro moto agitatorio, riescono a trasmetterlo, tramite urti ripetuti, alle molecole vicine. Possiamo parlare quindi di conduttori, cioè quei materiali, come il metallo, che trasmettono più facilmente il moto vibratorio, e isolanti, come il legno, l'aria, il vetro, la plastica, la ceramica, cioè cattivi conduttori.
La trasmissione per convezione avviene invece nelle sostanze fluide, come liquidi o gas, e consiste nello spostamento di masse (della sostanza stessa) aventi una temperatura più elevata, all'interno di altre aventi una temperatura più bassa (moto convettivo). Ne è un esempio lo spostamento dal basso verso l'alto e viceversa dell'acqua in ebollizione all'interno di una pentola.
Il calore si trasmette per irraggiamento quando passa da un corpo caldo ad uno più freddo, anche se tra i due corpi non vi è alcun contatto. "Irraggiare" significa emettere radiazioni elettromagnetiche, cioè onde che trasportano energia. Quando le onde incontrano un corpo, esso le assorbe, aumentando la propria agitazione molecolare. La quantità di radiazioni elettromagnetiche assorbite da un corpo dipende dalla sua superficie: se è chiara e lucida l'assorbimento è minimo, se è nera e opaca è massimo.
L'energia termica può essere inoltre utilizzata per produrre energia elettrica nelle cosiddette centrali termoelettriche. Esse sono formate principalmente da 5 componenti: una caldaia, una turbina, un alternatore, un trasformatore ed un condensatore. La caldaia ospita acqua di mare demineralizzata, cioè priva dei minerali che contiene (sodio, cloro, potassio, calcio, bicarbonati, solfati, nitrati, fluoro, silice…). Questa viene trasformata in vapore sfruttando il calore prodotto dalla combustione degli oli combustibili. Una caldaia media è grande 80 metri di altezza per 10 di larghezza. Al suo interno si raggiungono temperature di circa 1200 gradi. È rivestita di numerosi tubi e sui lati i bruciatori immettono il combustibile all’interno. Il vapore generato dal riscaldamento dell’acqua aziona la turbina a vapore. Essa è formata da tre pale di differenti dimensioni, poste tutte sullo stesso asse: la pala di alta pressione, quella di media pressione e quella di bassa pressione. Compie circa 3000 giri al minuto. Il vapore “usato” viene poi inviato al condensatore il quale lo trasforma in acqua liquida che può essere nuovamente inviata alla caldaia e riutilizzata. La turbina a vapore è collegata ad un alternatore che, sfruttando il principio dell’induzione elettromagnetica, trasforma l’energia cinetica della turbina in energia elettrica. Questa, dopo che un trasformatore ne ha innalzato la tensione fino a migliaia di Volt, raggiunge i nostri impianti. Prima di essere distribuita alle utenze domestiche tuttavia, appositi trasformatori ne abbassano la tensione fino a 220 Volt, che è la normale tensione dei nostri impianti.
ENERGIA LUMINOSA
L'energia luminosa dà origine al fenomeno della luce e permette ad esseri umani e animali di vivere e percepire forme e colori. La luce ha una natura sia corpuscolare (poichè è composta da particelle piccolissime emesse dai corpi lumnosi) che ondulatoria (oscillazione rapida del campo elettromagnetico). Essa si propaga per irraggiamento.
ENERGIA MECCANICA
L'energia meccanica si manifesta muovendo o deformando corpi solidi o sostanze fluide (liquidi e gas). Può presentarsi in due modi:
- energia potenziale: è l'energia che un corpo, avente un determinato peso, possiede per il fatto di trovarsi ad una determinata altezza al suolo, preso come punto di riferimento.
Ep= P (peso) X h (altezza) X g (accelerazione gravitazionale)
- energia cinetica: l'energia che un corpo possiede per il fatto
di possedere un determinata massa e una certa velocità.
Ec= 1/2 X m (massa) X v2 (velocità al quadrato)
L' energia meccanica è quindi la somma tra energia cinetica e potenziale.
ENERGIA ELETTRICA
L'energia elettrica è l'insieme di fenomeni originati dall'esistenza di cariche elettriche le quali possono essere positive (protoni) o negative (elettroni). La quanttà di carica si misura in Coulomb: un Coulomb corrisponde a 6,5 miliardi di miliardi di elettroni. La corrente elettrica consiste in un flusso ordinato di elettroni all'interno di un conduttore. La quantità di corrente che scorre in un conduttore viene misurata attraverso una grandezza detta intensità di corrente elettrica (misurata in Ampère), cioè il numero di elettroni che attraversano un conduttore in un secondo. La proprietà che determina la maggiore o minore forza con cui gli elettroni vengono spinti nel conduttore viene detta differenza di potenziale e si misura in Volt (V).
Un circuito elettrico è un percorso chiuso nel quale circolano elettroni. Esso è formato da un generatore (cioè un dipositivo capace di mantenere costante la differenza di potenziale, un utilizzatore, cioè il dispositivo che assorbe corrente elettrica ed un interruttore, che determina l'accensione o lo spegnimento del circuito, e da un conduttore.
Vi sono due tipi di circuiti elettrici: in serie ed in parallelo. Nei primi gli utilizzatori sono posti l'uno di seguito all'altro e collegati tra loro. Il funzionamento di uno dipende perciò dal funzionamento di quello precedente. Nei secondi gli utilizzatori sono tutti collegati direttamente al generatore ed il loro funzionamento non è influenzato da quello degli altri.
Al passaggio della corrente elettrica il conduttore oppone una determinata resistenza definita resistenza elettrica, che ha come unità di misura l'Ohm. L'intensità, la differenza di potenziale e la resistenza sono strettamente collegate tra loro come affermano le due leggi elaborate dal fisico tedesco G.S. Ohm.
- Prima legge di Ohm: in un conduttore, l'intensità della corrente è direttamente proporzionale alla differenz di potenziale e inversamente proporzionale alla sua resistenza. Ciò significa che l'intensità della corrente aumenta all'aumentare della differenza di potenziale e diminuisce all'aumentare della resistenza del conduttore.
- Seconda legge di Ohm: la resistenza di un conduttore è direttamente proporzionale alla sua lunghezza, inversamente proporzioanale alla sua sezione e dipende dalla sua resistività, che varia a seconda del materiale di cui è composto. Ciò vuol dire che la resistenza di un conduttore aumenta all'aumentare della sua lunghezza e diminuisce all'aumentare della sua sezione (il diametro).
L'energia elettrica è legata inoltre al fenomeno dell'elettrolisi, o effetto chimico, cioè il fenomeno per cui la corrente elettrica dissocia una sostanza chimica.
Un'altro effetto provocato dalla corrente elettrica è il cosiddetto effetto termico o effetto Joule. Esso consiste nel riscaldamento provocato in un conduttore al passaggio della corrente elettrica, per il fatto di essere dotato di una determinata resistenza.
ENERGIA CHIMICA E BIOCHIMICA
L'energia chimica può essere intesa come la capacità di alcune sostanze di combinarsi con altre sviluppando energia sotto forme diverse (luce, calore, elettricità, movimento...). Per comprendere meglio questa definizione possiamo pensare al fenomeno della combustione. La combustione è infatti una reazione tra la sostanza combustibile (ad esempio il legno) ed il comburente (l'ossigeno), durante la quale avviene un'emissione di luce e calore. Pertanto possiamo affermare che i combustibili contengono enrgia chimica allo stato potenziale che può essere trasformata in altre forme di energia. È considerata energia chimica (allo stato potenziale) anche quella contenuta nelle pile, nelle batterie degli accumulatori o nel carburante dei veicoli.
L'energia biochimica può essere intesa invece come l'energia chimica presente all'interno di oranismi viventi, come gli esseri umani, dove ad esempio può essere trasformata in movimento.
ENERGIA NUCLEARE
L'energia nucleare deriva da reazioni che avvengono nell'atomo. Tali reazioni permettono di ricavare un'enorme quantità di energia termica e possono essere di due tipi: la fissione nucleare e la fusione nucleare.
FISSIONE NUCLEARE: consiste nel dividere i nuclei degli atomi di elementi pesanti (come l'uranio 235, il maggiormente utilizzato) con neutroni ad adeguata velocità. Vengono liberati, oltre ai frammenti di nucleo, anche 2-3 neutroni che a loro volta vanno a colipire altri nuclei (reazione a
catena). Questo proesso avviene nelle centrali nucleari all'interno di enormi reattori.
FUSIONE NUCLEARE: è il processo inverso a quello della fissione. Consiste nel fondere tra loro due atomi leggeri per formarne uno più pesante. è lo stesso processo che avviene nelle stelle dove due atomi di idrogeno si fondono per formarne uno di elio. La massa dell'atomo di elio è inferiore a quella dei due atomi di idrogeno. La quantità di materia che manca è divenuta luce e calore.
Al momento rappresenta una sfida del futuro poichè non sarebbe un processo inquinante come quello della fissione e libererebbe una quantità di energia assai maggiore. Purtroppo al giorno d'oggi ancora non si dispone dei mezzi adatti per controllare il processo, a causa delle altissime temperature raggiunte.
L' energia meccanica è quindi la somma tra energia cinetica e potenziale.
ENERGIA ELETTRICA
L'energia elettrica è l'insieme di fenomeni originati dall'esistenza di cariche elettriche le quali possono essere positive (protoni) o negative (elettroni). La quanttà di carica si misura in Coulomb: un Coulomb corrisponde a 6,5 miliardi di miliardi di elettroni. La corrente elettrica consiste in un flusso ordinato di elettroni all'interno di un conduttore. La quantità di corrente che scorre in un conduttore viene misurata attraverso una grandezza detta intensità di corrente elettrica (misurata in Ampère), cioè il numero di elettroni che attraversano un conduttore in un secondo. La proprietà che determina la maggiore o minore forza con cui gli elettroni vengono spinti nel conduttore viene detta differenza di potenziale e si misura in Volt (V).
Un circuito elettrico è un percorso chiuso nel quale circolano elettroni. Esso è formato da un generatore (cioè un dipositivo capace di mantenere costante la differenza di potenziale, un utilizzatore, cioè il dispositivo che assorbe corrente elettrica ed un interruttore, che determina l'accensione o lo spegnimento del circuito, e da un conduttore.
Vi sono due tipi di circuiti elettrici: in serie ed in parallelo. Nei primi gli utilizzatori sono posti l'uno di seguito all'altro e collegati tra loro. Il funzionamento di uno dipende perciò dal funzionamento di quello precedente. Nei secondi gli utilizzatori sono tutti collegati direttamente al generatore ed il loro funzionamento non è influenzato da quello degli altri.
Al passaggio della corrente elettrica il conduttore oppone una determinata resistenza definita resistenza elettrica, che ha come unità di misura l'Ohm. L'intensità, la differenza di potenziale e la resistenza sono strettamente collegate tra loro come affermano le due leggi elaborate dal fisico tedesco G.S. Ohm.
- Prima legge di Ohm: in un conduttore, l'intensità della corrente è direttamente proporzionale alla differenz di potenziale e inversamente proporzionale alla sua resistenza. Ciò significa che l'intensità della corrente aumenta all'aumentare della differenza di potenziale e diminuisce all'aumentare della resistenza del conduttore.
i= V/R
R= V/i
V=i X R
R= V/i
V=i X R
- Seconda legge di Ohm: la resistenza di un conduttore è direttamente proporzionale alla sua lunghezza, inversamente proporzioanale alla sua sezione e dipende dalla sua resistività, che varia a seconda del materiale di cui è composto. Ciò vuol dire che la resistenza di un conduttore aumenta all'aumentare della sua lunghezza e diminuisce all'aumentare della sua sezione (il diametro).
R= P x L/S
L'energia elettrica è legata inoltre al fenomeno dell'elettrolisi, o effetto chimico, cioè il fenomeno per cui la corrente elettrica dissocia una sostanza chimica.
Un'altro effetto provocato dalla corrente elettrica è il cosiddetto effetto termico o effetto Joule. Esso consiste nel riscaldamento provocato in un conduttore al passaggio della corrente elettrica, per il fatto di essere dotato di una determinata resistenza.
ENERGIA CHIMICA E BIOCHIMICA
L'energia chimica può essere intesa come la capacità di alcune sostanze di combinarsi con altre sviluppando energia sotto forme diverse (luce, calore, elettricità, movimento...). Per comprendere meglio questa definizione possiamo pensare al fenomeno della combustione. La combustione è infatti una reazione tra la sostanza combustibile (ad esempio il legno) ed il comburente (l'ossigeno), durante la quale avviene un'emissione di luce e calore. Pertanto possiamo affermare che i combustibili contengono enrgia chimica allo stato potenziale che può essere trasformata in altre forme di energia. È considerata energia chimica (allo stato potenziale) anche quella contenuta nelle pile, nelle batterie degli accumulatori o nel carburante dei veicoli.
L'energia biochimica può essere intesa invece come l'energia chimica presente all'interno di oranismi viventi, come gli esseri umani, dove ad esempio può essere trasformata in movimento.
ENERGIA NUCLEARE
L'energia nucleare deriva da reazioni che avvengono nell'atomo. Tali reazioni permettono di ricavare un'enorme quantità di energia termica e possono essere di due tipi: la fissione nucleare e la fusione nucleare.
FISSIONE NUCLEARE: consiste nel dividere i nuclei degli atomi di elementi pesanti (come l'uranio 235, il maggiormente utilizzato) con neutroni ad adeguata velocità. Vengono liberati, oltre ai frammenti di nucleo, anche 2-3 neutroni che a loro volta vanno a colipire altri nuclei (reazione a
catena). Questo proesso avviene nelle centrali nucleari all'interno di enormi reattori.
FUSIONE NUCLEARE: è il processo inverso a quello della fissione. Consiste nel fondere tra loro due atomi leggeri per formarne uno più pesante. è lo stesso processo che avviene nelle stelle dove due atomi di idrogeno si fondono per formarne uno di elio. La massa dell'atomo di elio è inferiore a quella dei due atomi di idrogeno. La quantità di materia che manca è divenuta luce e calore.
Al momento rappresenta una sfida del futuro poichè non sarebbe un processo inquinante come quello della fissione e libererebbe una quantità di energia assai maggiore. Purtroppo al giorno d'oggi ancora non si dispone dei mezzi adatti per controllare il processo, a causa delle altissime temperature raggiunte.
