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LE FONTI E LE FORME DI ENERGIA |
| Indice Argomenti | |
| 1 | COS’È L’ENERGIA |
| 2 | PRINCIPIO DI CONSERVAZIONE DELL’ENERGIA |
| 3 | LE FORME DELL’ENERGIA |
| 4 | LE FONTI DI ENERGIA |
| mappa | MAPPA CONCETTUALE DELL’ARGOMENTO |
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| COS’È L’ENERGIA |
Cos’è l’energia. Utilizziamo energia tutti i giorni, viviamo per mezzo dell’energia, ci nutriamo di energia, tutto ciò che conosciamo funziona per mezzo dell’energia in tutte le sue forme ed aspetti. Ma, cos’è l’energia. Vediamo di capire cosa si nasconde sotto una delle parole più utilizzate nel lessico corrente.
Innanzitutto diciamo che la parola deriva dal greco energheia e assume il suo significato attuale solo dopo gli studi di Keplero.
Si definisce energia l’attitudine di un sistema o di un corpo a compiere un determinato lavoro la cui unità di misura nel Sistema Internazionale è il Joule. L’energia può presentarsi sotto diverse forme: potenziale, cinetica, termica, solare, nucleare, ecc. L’energia è una proprietà della materia ed è strettamente legata ai concetti di lavoro e di forza. Una forza applicata ad un corpo compie un lavoro se ne provoca lo spostamento. Chiamiamo la forza F; se la sua direzione, quando è applicata a un corpo, è uguale alla direzione dello spostamento, che definiremo s, il lavoro L si ottiene dal seguente prodotto:
Lavoro = Forza x Spostamento
Di conseguenza possiamo definire “l’energia come la misura del lavoro che un corpo è in grado di compiere“.
| PRINCIPIO DI CONSERVAZIONE DELL’ENERGIA |
Un altro passo fondamentale da compiere per comprendere come l’energia si manifesta nel mondo da noi conosciuto è quello di prendere in considerazione il principio che dice: “l’energia si trasforma, non viene né creata, né distrutta”. In pratica questo postulato, afferma una cosa semplicissima e cioè che, l’energia può essere trasferita da un corpo a un altro oppure passare da uno stato all’altro, tuttavia la somma totale dell’energia prima e dopo la trasformazione è sempre la stessa. Questo prende il nome di “Principio di Conservazione dell’Energia“.
Questo postulato, ci fa comprendere come qualunque cosa noi facciamo, non contribuiamo mai, ne a creare ne a distruggere energia; sfruttiamo solo in un determinato momento o in una determinata azione l’energia in una delle sue forme conosciute, per realizzare un lavoro. Facciamo, cioè, passare l’energia da uno stato ad un altro: ad esempio usiamo l’energia nella sua forma chimica (il cibo) per far correre il nostro corpo lungo un viale, trasformando l’energia in esso contenuta in energia cinetica (movimento).
Vediamo in quali forme l’energia può manifestarsi:
| LE FORME DELL’ENERGIA |
| ENERGIA POTENZIALE |
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.
Esempio: un vaso poggiato su di un tavolo, mantiene la sua posizione in virtù della forza gravitazionale terrestre. Quindi, possiede un’energia (potenziale) che lo tiene fermo ed è massima finché questa condizione non muta. Se una forza agisce contro di esso, ad esempio una mano spinge il vaso fuori dal tavolo, questo subisce la forza di attrazione terrestre ed accusa uno spostamento verso il basso. L’energia potenziale che il vaso possedeva, diminuisce trasformandosi in energia cinetica, ossia di movimento.
L’energia potenziale si esprime con la seguente formula: Ep = m*g*h dove m=massa, g=forza di gravità e h=altezza.
| ENERGIA CINETICA |
L’aggettivo “cinetica”, deriva dal sostantivo greco “kinesis”, che significa letteralmente “movimento”. L’energia cinetica è dunque l’energia posseduta da un corpo a causa del suo movimento. E’ in pratica il lavoro che si deve compiere per far muovere un corpo, inizialmente fermo, ad una determinata velocità di movimento. L’energia cinetica è determinata dalla massa del corpo e dalla velocità di movimento. L’energia cinetica si distinguere in due tipologie:
- traslazionale quando il movimento è lo spostamento del corpo stesso (es. auto in corsa);
- rotazionale quando il movimento è di rotazione (es. ruota di una bicicletta).
| ENERGIA ELASTICA |
L’energia elastica è il lavoro compiuto da un corpo elastico che viene deformato dalle forze esterne. Al termine dell’azione delle forze esterne il corpo riprende la sua configurazione e forma iniziale. Il corpo elastico possiede una energia immagazinata tramite la quale riesce sempre a tornare alla sua forma iniziale (es. molla).
| ENERGIA CHIMICA |
L’energia chimica è sviluppata o assorbita nel corso di una trasformazione chimica (reazione chimica). E’ la conseguenza della rottura dei legami tra gli atomi delle molecole che si spezzano e della formazione dei legami tra le molecole che si formano. Un esempio è la digestione del cibo nel nostro corpo o la combustione di un idrocarburo all’interno di una centrale termoelettrica.
| ENERGIA MECCANICA |
L’energia meccanica si può presentare in forma di energia cinetica, potenziale o elastica. E’ quella forma di energia che viene sviluppata da un meccanismo sottoposto a un lavoro per effetto di una delle condizioni precedenti.
| ENERGIA EOLICA |
L’energia eolica è una fonte di energia ottenuta tramite lo sfruttamento dell’energia cinetica del vento. L’energia eolica è utilizzata dall’uomo fin dall’antichità. Basti ricordare, ad esempio, la navigazione a vela, utilizzata dall’uomo per solcare mari e oceani. L’energia eolica è considerata una fonte di energia pulita, infatti non produce inquinamento o emissioni di gas serra.
| ENERGIA NUCLEARE |
L’energia nucleare è una fonte di energia derivata dalla forza che tiene insieme il nucleo di un atomo. La rottura del nucleo degli atomi, attraverso il processo di fissione, rilascia una elevata quantità di energia. Lo sfruttamento dell’energia nucleare consiste in una fissione controllata in grado di sfruttare l’energia termica rilasciata dalla separazione degli atomi. Lo stesso accade nel processo di fusione di due atomi. Con il termine energia nucleare si intende il legame che tiene uniti i neutroni ed i protoni del nucleo di un atomo.
| ENERGIA TERMICA |
L’energia termica è il calore che viene generato dal moto degli atomi e delle molecole all’interno di un corpo. Quando un corpo viene scaldato aumenta il moto, le vibrazioni e le collisioni degli atomi. L’eccitazione degli atomi è fonte di energia termica. L’energia termica è posseduta da qualsiasi corpo che abbia una temperatura superiore allo zero assoluto. L’energia termica si può sviluppare attraverso differenti meccanismi di passaggio dell’energia. Queste tipologie sono tre e sono:
- Conduzione. Per conduzione si verifica il passaggio di energia termica tra sistemi solidi o al loro interno.
- Convezione. Per convezione si verifica il passaggio di energia termica tra sistemi fluidi.
- Irraggiamento. Per irraggiamento di verifica il passaggio di energia termica attraverso emissione di onde elettromagnetiche luminose ed infrarosse. L’energia termica del sole arriva sulla terra per effetto di irraggiamento.
| ENERGIA SOLARE |
L’energia solare è l’energia proveniente dal Sole. Il Sole irraggia il nostro pianeta per una potenza di circa 180 mila miliardi di kilowatt. Una parte dei raggi solari viene riflessa dall’atmosfera terrestre verso lo spazio esterno. Complessivamente, giunge fino alla superficie terrestre circa 1 kilowatt di energia solare per metro quadro. L’energia solare è alla base dell’origine dell’energia sulla Terra.
| ENERGIA ELETTRICA |
L’energia elettrica è l’energia associata all’elettricità. Il termine è utilizzato per indicare sia l’energia di una corrente che per l’energia elettrostatica derivante da una particolare distribuzione delle cariche in un corpo. In natura il fenomeno si sviluppa nei fulmini durante i temporali. E’ difficile da accumulare, ma ha il vantaggio di essere facilmente trasportabile e trasformabile.
| ENERGIA SONORA |
L’energia sonora è l’energia delle vibrazioni meccaniche che si propagano da una sorgente sonora in tutte le direzioni sotto forma di onde dette elastiche. Queste onde producono delle perturbazioni nella densità dell’aria e dei corpi circostanti.
| ENERGIA RADIANTE |
L’energia radiante viene emessa dai corpi sotto forma di irradiazioni di onde elettromagnetiche. L’irradiamento può essere emesso dal corpo in modo spontaneo o in particolari condizioni di sollecito. Le principali forme di energia radiante sono:
- radiazioni luminose (luce, ultravioletto, infrarosso);
- raggi X;
- raggi gamma;
- onde radio.
| LE FONTI DI ENERGIA |
Mentre la forma è il modo in cui l’energia si manifesta, le fonti rappresentano l’origine da cui l’energia viene acquisita, ossia la sorgente. Tra queste la più importante è il Sole perché da esso dipendono molte altre fonti sul nostro pianeta che altrimenti non esisterebbero neppure come il vento, l’acqua, la fotosintesi.
Altre ancora non dipendono direttamente dal Sole, come l’energia nucleare e l’energia geotermica, alcune sono esauribili come i combustibili fossili, altre inesauribili come vento sole e acqua.
Le principali fonti di energia sono:
- sole;
- acqua;
- atomo;
- vento;
- combustibili fossili (carbone, petrolio, metano);
- geotermia;
- rifiuti;
- idrogeno;
- nuove fonti.
Queste fonti vengono definite primarie perché l’energia è trasformabile direttamente da esse, mentre una fonte viene definita secondaria quando è ottenuta per trasformazione da un’altra fonte, come ad esempio l’elettricità.
Infine, definiremo riserve tutti quelle fonti note, di cui conosciamo dislocazione e quantità, cioè che sono quantificabili e misurabili, e disponiamo delle tecnologie utili a sfruttarle.
Es. i pozzi petroliferi noti consentono di prevedere in base all’attuale ritmo di sfruttamento, per quanto tempo ancora avremo riserve utilizzabili prima del loro esaurimento.
Si definiscono, invece, risorse quelle fonti non conosciute perché non ancora scoperte o per le quali non abbiamo tecnologie idonee a sfruttarle.
Es. giacimenti petroliferi non ancora scoperti che potrebbero allungare il tempo di sfruttamento di questa fonte o come nel caso della fusione a freddo, l’incapacità tecnica di realizzarla con le conoscenze attuali.
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| PROSSIMA LEZIONE SULL’ENERGIA: |
Il gigante di Santa Clara, Intel, è riuscita a miniaturizzare ancora i processi costruttivi per i processori. Lo scopo è ovviamente creare processori sempre più piccoli, più potenti e che consumano meno energia. La serie Atom appena rilasciata sfrutta un processo di costruzione a 32 manometri che consente di incrementare le prestazioni del 28%, del 100% le prestazioni grafiche e ridurre i consumi del 20%. Questo significa secondo Intel costruire mini portatili con autonomia fino a 10 ore. Integrazione HDMI, DisplayPort, Blue-ray 1080p, Wi-Fi, Wireless Display e Music per lo streaming verso televisori e impianti Hi-Fi.
Steve Jobs, è stato nominato dalla Recording Academy quale vincitore per l’anno 2012 dello Special Merit Grammy Awards, progettato per riconoscere coloro che hanno apportato significativi contributi alla musica in aree particolari. La nomination è stata assegnata in seguito alla motivazione:
Intanto questa famosa «nube» arriva o no?
E’ American Airlines la prima compagnia aerea ad aver avuto l’autorizzazione dalla Federal Aviation Administration per l’impiego di iPad in volo in sostituzione dei manuali e dei piani di volo. Scopo? Ridurre l’impatto ambientale e risparmiare carburante. L’approvazione arriva dopo una lunga fase di test. L’iPAD comporta una riduzione di peso da trasportare per i piloti, minore impatto ambientale non utilizzando carta e maggiore sicurezza in volo attraverso aggiornamenti costanti ed in tempo reale. Tante altre compagnie aeree hanno già adottato a diversi livelli l’uso dell’iPAD, ma nessuno fino ad ora aveva sostituito completamente la documentazione cartacea di volo come American Airlines.
È costituito da almeno 5 sfogliati disposti con le fibre perpendicolari tra loro ed incollati con collanti ureici o fenolici. Lo spessore varia da 5 a 50 mm e le specie legnose più utilizzate sono il Pioppo e la Betulla per quelli d’uso comune, e faggio, rovere, teak, mogano ed altre specie legnose esotiche per quelli speciali. Garantisce buone prestazioni meccaniche, la stabilità è discreta, la lavorabilità ottima e gli impieghi molteplici.
Pannello costituito da struttura perimetrale in listelli di Abete o Pioppo, inserto centrale in cartone alveolare (bugno) o losanghe di legno e superfici in compensato o pannello di particelle del tipo sottile variamente placcate e rifinite. La sua leggerezza, l’elevata stabilità e la notevole lavorabilità dei bordi fanno del tamburato uno dei semilavorati più utilizzati per strutture portanti di arredi (spalle, fianchi, tops, mensole, ripiani, ed ante di grandi dimensioni).
È spesso usato impropriamente per definire il pannello di particelle. A differenza di questo, è costituito da grossi trucioli disposti disomogeneamente per per tutto lo spessore. È utilizzato per elementi non in vista e non sottoposti a carichi e per sottopavimentazioni come materiale isolante.
Medium Density Fiberboard, pannello di fibre di media densità composto da piccolissime e regolari fibre di legno (soprattutto 
Costituito da sfogliati o tranciati umidificati e disposti su controsagome che, tramite l’azione del calore, si curvano prendendo la forma della sagoma stessa. L’utilizzo più comune sono le scocche di poltrone e sedie. Le specie impiegate sono il Pioppo la Betulla e il Frassino.
Qualsiasi tipo di pannello a base legno con le due superfici rivestite da tranciati o precomposti decorativi. Garantisce ottime doti di stabilità e buone resistenze meccaniche.
Pannello composto da molteplici listelli di legno massello di ugual larghezza e spessore ma di lunghezza diversa, incollati tra loro e uniti per testa con particolari giunzioni a pettine. Lo spessore è variabile da 10 a 55 m
È costituito da una parte strutturale formata da listelli di abete o altri legni dolci rivestita sulle due facce da compensato o pannello di fibra e solitamente controplaccato con impiallacciature o MDF. Ottimo per strutture portanti di mobili.
È solitamente costituito da un supporto di pannello di particelle o di fibra con una o ambo le superfici ricoperte da carte 
È ottenuto pressando una determinata quantità di particelle (solitamente pioppo) miscelate con opportune colle sintetiche (ureiche o fenoliche). In commercio se ne trovano di svariati tipi:
Una casa fatta con materiali naturali, che non danneggiano chi ci abita, che non sono pericolosi per chi li produce, per chi li mette in opera e per chi li deve smontare e abbandonare, è una casa ecologica. Fondamentale è anche l’eliminazione o la riduzione ai minimi termini delle fonti di inquinamento interno, che modificano la qualità dell’aria, producono campi elettromagnetici artificiali o generano emissioni dannose. Le ecocase, che saranno certificate da uno specifico marchio di qualità, dovranno soddisfare determinati standard in quattro campi:
Propone una pratica architettonica rispettosa dei principi della sostenibilità con l’obiettivo di instaurare un rapporto equilibrato tra l’ambiente e il costruito, soddisfacendo i bisogni delle attuali generazioni senza compromettere, con il consumo indiscriminato delle risorse, quello delle generazioni future.
La bioarchitettura tende alla conciliazione ed integrazione delle attività e dei comportamenti umani con le preesistenze ambientali ed i fenomeni naturali, al fine di realizzare un miglioramento della qualità della vita attuale e futura. I problemi che si pongono gli architetti, sempre più attenti a ogni aspetto formale, tecnico e metodologico della bioarchitettura, sono quelli di progettare edifici in cui l’intero sistema edificato rappresenti la soluzione formale e tecnica al problema climatico locale; impiegare alcune risorse naturali come l’acqua, la luce, il suono, la vegetazione; e infine realizzare architetture “reattive”, capaci cioè di adeguarsi nel tempo alle condizioni esterne. I nuovi esempi di bioarchitettura non si limitano allo studio delle prestazioni del sistema tecnologico, alla ricerca di soluzioni climaticamente compatibili ed energicamente non disperdenti, ma comprendono anche l’indagine conoscitiva di tutto il contesto ambientale sia interno che esterno, e inseriscono come variabili di progetto anche le componenti vitali dell’ecosistema preesistente come l’acqua e la vegetazione.
