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L'ENERGIA |
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Le forme di energia Le forme dell’energia L'energia, intesa come capacità di produrre un lavoro, può presentarsi in molteplici forme. Qui se ne considereranno quattro, riferite al moto dei corpi, a quello delle molecole, delle particelle elementari, delle onde elettromagnetiche. Non è un quadro esaustivo, ma permette di inquadrare fin d'ora i problemi pratici legati alla produzione e all'utilizzo dell'energia. · Energia cinetica, che si manifesta attraverso il moto dei corpi in movimento l'uno rispetto all'altro (è il caso di un treno che corre sui binari, della Luna che ruota intorno alla Terra, di una goccia di pioggia che cade). · Energia termica, che si manifesta attraverso il moto disordinato delle molecole che costituiscono qualsiasi corpo materiale (maggiore è il movimento, maggiore è la temperatura del corpo). · Energia elettrica, che si manifesta attraverso il moto ordinato degli elettroni che si muovono all'interno di un conduttore. · Energia radiante, che si manifesta attraverso il moto delle onde elettromagnetiche che riempiono tutto lo spazio tra i corpi materiali e che si muovono alla velocità della luce (è il caso della luce visibile, delle onde radio, dei raggi X e gamma - a rendere molto diverse tra loro le onde elettromagnetiche è la loro frequenza, cioè le ondulazioni al secondo: relativamente bassa per le onde radio, più elevata per la luce visibile, elevatissima per i raggi X e gamma). L’energia si manifesta sempre in più forme contemporaneamente. In particolare, si assiste sempre anche alla produzione di calore: le onde luminose generate dal Sole generano anche energia termica, così come l’energia elettrica che percorre un conduttore produce sempre anche una certa quantità di calore. D’altra parte, l’energia può celarsi in molteplici forme: dall’energia chimica, racchiusa nei legami delle molecole dei combustibili (dal legno al carbone, dal petrolio al gas), all’energia racchiusa nei legami che tengono uniti gli elementi costitutivi dei nuclei degli atomi (energia nucleare). L’energia può sempre passare da una forma all’altra, ma non sempre questo passaggio la rende ugualmente utilizzabile. Queste trasformazioni obbediscono alle leggi della termodinamica, la prima delle quali afferma che l’energia può essere trasformata da una forma in un’altra, ma non può essere creata né distrutta. L’energia totale di ogni sistema rimane, dunque, sempre costante nonostante le trasformazioni che possono interessarla. Le regole della termodinamica non possono essere applicate in maniera schematica alla realtà del nostro pianeta, ma esse ci consentono, introducendo un fattore determinante, quello costituito dal tempo, di comprendere quale sia essenzialmente la vera differenza tra le diverse fonti di energia. Esse possono infatti essere, fondamentalmente, suddivise in : - fonti di energia ad alta concentrazione e ciclo lento - è il caso dei combustibili fossili (carbone, petrolio e gas naturale) e del nucleare (che sfrutta l'energia contenuta nei legami che tengono uniti i nuclei degli elementi fissili); - fonti di energia a bassa concentrazione e ciclo breve - è il caso del vento, delle maree, delle cadute d'acqua (energia idroelettrica), della sintesi clorofilliana (biomasse) e dell'energia solare (termica e fotovoltaica). Tutte queste fonti di energia derivano, con la sola eccezione del nucleare, dall’irraggiamento solare, ma quelle che hanno una maggiore concentrazione sono anche caratterizzate da un ciclo lentissimo, nell’ordine delle decine o delle centinaia di milioni di anni, quanto è stato necessario perché si formassero il carbone, il petrolio ed il gas naturale. Le fonti a bassa concentrazione sono, invece, caratterizzate da un ciclo molto breve, addirittura stagionale (le biomasse) o mensile (le maree) o addirittura quotidiano (i venti). Infine, la fonte solare è detta anche a flusso continuo perchè immediatamente e costantemente sfruttabile per metà del tempo, quello durante il quale la superficie della Terra è quotidianamente irraggiata. Le fonti di energia ad alta concentrazione non sono rinnovabili se non in un lasso temporale di decine o di centinaia di milioni di anni. Quelle a bassa concentrazione sono definite come rinnovabili. |