FISICA Lavoro, Potenza, Energia

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1 Lavoro, Potenza, Energia. Il Lavoro Supponiamo di applicare una forza F ad un corpo materiale per un determinato intervallo di tempo, con l effetto di far potare il corpo teo dalla ua poizione iniziale di una quantità. Si definice lavoro la grandezza definita come il prodotto calare tra la forza e lo potamento. L = F Ricordiamo che nel prodotto calare (di due vettori) i moltiplicano due grandezze vettoriali e il riultato è una grandezza calare. Vediamo come calcolare il prodotto calare praticamente. Ditinguiamo due cai a econda di e la forza e lo potamento hanno la tea direzione o meno: a) al carrello in fig. è applicata una forza F che produce uno potamento nella tea direzione della forza; in tal cao il lavoro L i ottiene moltiplicando il modulo di F con il modulo di : L = F figura F b) nel carrello di fig. le direzioni di F e di ono divere; in tal cao il lavoro L i ottiene prima effettuando la proiezione ortogonale di F lungo lo potamento e poi moltiplicando tale proiezione, indicata con F,, con il modulo di : L = F figura F F Se in qualche cao particolare la Forza e lo potamento foero perpendicolari tra loro, il lavoro arebbe pari a zero (in quanto la proiezione della forza lungo lo potamento arebbe nulla). Ad eempio, e i traporta una valigia lungo un piano orizzontale, per tenere la valigia ollevata i eercita una forza F (uguale ed oppota alla forza di gravità P ), che riulta ortogonale allo potamento; ebbene i compia uno forzo (a volte anche peante), dal punto di vita fiico i compie un lavoro nullo. F P figura 3 Lavoro motore e lavoro reitente. In generale, e la forza applicata F e lo potamento prodotto hanno lo teo vero il lavoro è anche detto lavoro motore. Se invece F e hanno vero oppoto il lavoro è anche detto lavoro reitente. Lavoro, Potenza, Energia -

2 Conideriamo ora un automobile in moto a velocità cotante u un tratto autotradale rettilineo (in moto rettilineo uniforme) (Vi prego di offermarvi ul deign particolarmente curato dell autoveicolo!). F R F M figura 4 Poiché la macchina procede a velocità cotante, ea verifica icuramente il principio della dinamica e pertanto la omma delle forze applicate u di ea è zero. Infatti, per mantenere la velocità cotante, il motore imprime con continuità una forza F M in avanti, che erve a bilanciare le forze di attrito F R (di rotolamento e del mezzo), che invece pingono l autoveicolo all indietro, in direzione oppota al movimento. È infatti facile contatare che, viaggiando u un tratto rettilineo pianeggiante, non appena i lacia l acceleratore (eliminando coì F ), la macchina dopo poche centinaia di metri i ferma, proprio a caua delle forze di attrito F R. Nel cao uddetto il motore della macchina compie u queta un lavoro motore, poiché eercita una forza che ha lo teo vero dello potamento (in avanti); invece, le forze di attrito compiono ulla macchina un lavoro reitente, poiché ee hanno direzione oppota allo potamento. Unità di miura del lavoro. Il lavoro, nel S.I., i miura in joule (j): "Un joule equivale al lavoro che compie la forza di un newton per potare il uo punto di applicazione di un metro nella ua tea direzione". joule = newton metro Eempio. Una perona tiene in mano una valigia di maa 0 kg, enza potari. Quanto lavoro compie? Dal punto di vita mucolare la perona compie icuramente uno forzo, ma dal punto di vita trettamente fiico compie un lavoro nullo, in quanto, ebbene ulla valigia venga eercitata una forza, ea non compie alcuno potamento: M L = F = F 0 = 0 Eempio. Una perona traporta in mano una valigia di maa 0 kg, potandoi u un piano orizzontale per 50 metri. Quanto lavoro compie? Ea compie comunque un lavoro nullo, in quanto, la forza è applicata alla valigia vero l alto, ma in direzione ortogonale allo potamento (vedi figura 3). Pertanto, ebbene la valigia ubica uno potamento, dal punto di vita fiico non viene compiuto neun lavoro: L = F = F = 0 = 0 Eempio3. Una perona di maa 70 kg ale u una cala alta 5 m. Quanto lavoro compie? La forza F applicata dalla perona (in verità dalle ue gambe) per alire è uguale al peo della perona tea (= m g), ed ha la tea direzione dello potamento, cioè la direzione verticale. Il lavoro è pari al prodotto di forza per potamento e dunque i ha: L = F = m g = 70 9,8 5 j = 0300,5 j = 0, 3 kj Lavoro, Potenza, Energia -

3 . La Potenza La potenza è una grandezza fiica che eprime la rapidità con cui i eercita un lavoro; ea i ottiene eeguendo il rapporto tra il lavoro compiuto ed l intervallo di tempo neceario a compiere tale lavoro: P = Poiamo pertanto definire la potenza come il lavoro compiuto nell unità di tempo. Una macchina ha una potenza maggiore di un altra e riece a compiere lo teo lavoro in un tempo minore, oppure, e nello teo tempo riece a compiere un lavoro maggiore. Supponiamo che i debbano traportare a mano 00 libri dal piano terra al econdo piano di un edificio: un bambino può fare tale lavoro, traportando, piano piano, 0 libri per volta, impiegando 0 viaggi e un ora e mezza; una perona normale potrà traportare magari 0 libri per volta, impiegando mezz ora; infine, un facchino ben allenato, traportano 40 libri per volta, impiegherà olo un quarto d ora. Tutte e tre le perone ono in grado di compiere lo teo lavoro, ma ognuna in modo divero: il facchino è il più potente, impiegando meno tempo di tutti; il bambino è invece il meno potente, poiché impiega più tempo. Potenza come prodotto calare di forza e velocità. Ricordando che il lavoro i definice come prodotto di forza per potamento, e che la velocità è il rapporto tra pazio percoro e tempo impiegato, la potenza i può anche eprimere in funzione della forza e della velocità: P = L t L t F = = F = F v t t La potenza è anche data, pertanto, dal prodotto calare di forza per velocità. Unità di miura della potenza. La potenza nel S.I. i miura in watt [W]: watt = joule econdo Una macchina ha la potenza di watt (W) e compie il lavoro di Joule in econdo. Altre unità di miura della potenza utilizzate nella pratica ono alcuni multipli del watt come il kilowatt ( kw = mille watt), il megawatt ( MW = un milione di watt = mille kilowatt) e il gigawatt ( GW = un miliardo di watt = mille megawatt). Il cavallo vapore (c.v.) Il cavallo vapore (in inglee hore power, hp) è un unità di miura della potenza che ha trovato largo utilizzo in un paato recente. Una macchina ha la potenza di cv quando può compiere il lavoro di 735 joule in econdo; oia: cv = 735 W = 0,735 kw. Tale unità di miura è ancora comunemente uata per definire la potenza dei motori delle automobili, anche e le direttive impongono di uare i kilowatt (kw), conformemente al S.I.. Eempio 4. Una perona di maa 70 kg ale u una cala alta 5 m in 0. Qual è la ua potenza? Lavoro, Potenza, Energia - 3

4 La potenza è data dal rapporto tra il lavoro eercitato e l intervallo di tempo neceario a compierlo: L 0300 j P = = = 55W = 0, 55kW t 0 Eempio 5. Coa vuol dire che il contratto con L Enel prevede una potenza di 3 kw? L impianto elettrico nelle notre cae può aorbire, econdo il contratto che tipuliamo con l Enel, una potenza maima generalmente pari a 3 kilowatt, cioè 3000 joule al econdo. Infatti, e accendiamo contemporaneamente diveri elettrodometici ad elevata potenza, il contatore catta poiché i è uperata la potenza maima erogabile. Su ogni dipoitivo elettrico è riportata la potenza di conumo. Ad eempio le lampadine aorbono 0 W, 60 W, 00 W o 50 W al maimo, un ferro da tiro 00 W, un phon 600 W, una lavatoviglie può arrivare a 00 W, e coì via. Eempio 6. La mia automobile ha una potenza di 54,4 c.v.; a quanti kw corripondono? Quando i conoce la potenza in c.v. e e ne vuole il valore in kw, è ufficiente moltiplicare per 0,735: P = 54,5c. v. = 54,4 0,735 kw = 40 kw 3. L energia Coniderazioni generali. Chi legge e tudia quete fotocopie (pero che iano tutti) impiega energia. Un po ne ta impiegando adeo, mentre l occhio corre da un lato all altro della pagina lungo il percoro delle parole tampate. Ma i tratta di una quantità molto piccola, che erve a far battere il cuore, muovere i polmoni e mantenere il corpo a una temperatura più alta di quella dell ambiente. Molta più energia è tata pea prima, nel lungo proceo indutriale che ha traformato un inieme di materie prime (legno, acqua, pigmenti colorati... ) in fotocopie. Senza energia non arebbe tato poibile fabbricare la carta, realizzare l originale al computer e tamparlo, fare le fotocopie, e infine traportarle a voi (Sono icuro che ora tate penando: «Chi ve l ha fatto fare!», ma la conocenza cota energia). È per queta ragione che i conuma energia anche tando tranquillamente eduti u una edia a leggere un libro. In realtà l energia non i conuma, ma i traforma continuamente. Quella che embra compara riappare otto un'altra forma e con un altro nome. Dentro la lavatrice l energia elettrica, che preleviamo dalla prea di corrente, i traforma in energia di movimento del cetello e in energia interna dell acqua che i ricalda. A ua volta l energia elettrica è il riultato di altre traformazioni. In una centrale idroelettrica, per eempio, l energia di poizione dell acqua contenuta in un lago di montagna i traforma per caduta in energia di movimento e poi in energia elettrica (vedi figura 5). Nel coro di queta lunga catena di traformazioni la quantità di energia non è mai cambiata. Quella che c'era all inizio, la i ritrova anche alla fine. Dall acqua del lago di montagna al termine dei ciclo della lavatrice l energia i è conervata. Soltanto una parte, però, è ervita per compiere un lavoro utile (il bucato). Il reto (peo, purtroppo, la maggior parte) è tato precato in calore che i è riverato nell ambiente. Abbiamo finora uato molte volte la parola «energia» enza mai dire che co'è. Non è facile darne una definizione emplice e precia, perché è un concetto molto atratto che attravera fenomeni etremamente diveri tra loro (per eempio, la caduta d'acqua da un lago di montagna e il funzionamento di una lavatrice). Intuitivamente poiamo penare all energia come a qualcoa che i traforma continuamente e che può eere utilizzato per compiere lavori utili (ollevare, potare, ricaldare, raffreddare,... ). Lavoro, Potenza, Energia - 4

5 figura 5 Schema di una centrale idroelettrica. L acqua contenuta in un bacino opraelevato (per eempio In un lago) viene incanalata In grandi tubi fin dentro la centrale, dove mette in rapida rotazione le paio di una turbina. Un alternatore traforma ucceivamente l energia di movimento rotatorio della turbina in energia elettrica. Qualcoa che è immagazzinato in ogni itema (nella benzina, ma anche in una maa d'acqua che i trova in una poizione elevata o in un oggetto che i muove velocemente) e che cambia facilmente forma, conervandoi però globalmente, di modo che i ua dire: «L energia non i crea né i ditrugge». Definizione fiica di energia. Dal punto di vita della fiica, l energia è un attitudine dei corpi a compiere lavoro. Un corpo poiede energia e eo può compiere lavoro. L energia di un corpo è data quindi dalla quantità di lavoro che eo può compiere. Eitono molte forme di energia, ricordiamo: l energia cinetica, l energia potenziale gravitazionale, l energia potenziale elatica, l energia elettrica, l energia interna di un corpo, l energia elettromagnetica, l energia nucleare. L energia i traforma continuamente paando da una forma all altra. Il lavoro miura quanta energia paa da una forma all altra. Il lavoro è cioè energia in tranito. Poiché l energia è pari alla quantità di lavoro che un dato corpo può compiere, ea i miura in joule, eattamente come il lavoro. Altre unità di miura dell energia. Il kilowattora. Il kilowattora [kw] è un altra unità di miura dell energia, molto uata. Un kilowattora è la quantità di energia che viene erogata o aorbita alla potenza cotante di un kilowatt, durante l intervallo di tempo di in un ora. kilowattora = kilowatt ora =.000 W = W = 3,6 Megajoule A volte, all atto di pagare il bollo, qualcuno dice impropriamente che la ua auto ha 50 chilowattora di potenza; in realtà la ua auto ha 50 chilowatt di potenza, mentre, come detto, il chilowattora erve a miurare l energia. La kilocaloria La kilocaloria (o grande caloria) è un altra unità di miura dell energia, uata nell ambito della termodinamica e per determinare il potere energetico degli alimenti. La kilocaloria viene indicata con [kcal] ed è pari a: kilocaloria = 486,8 joule = 4,8 kjoule. Lavoro, Potenza, Energia - 5

6 3. L energia cinetica L energia cinetica è energia di movimento. Un oggetto in movimento è in grado di compiere un lavoro, poiché eo è durante un urto è in grado di potare o deformare un altro oggetto. Un ao appoggiato delicatamente u un tavolo non produce alcun effetto viibile; lo teo ao, cadendo da una certa altezza e quindi dotato di una conitente velocità, può poedere energia ufficiente per fondare il tavolo; allo teo modo un proiettile, di maa molto piccola, ma dotato di grande velocità, ha energia ufficiente per attraverare una parete. Quindi tutti gli oggetti materiali in movimento hanno energia cinetica. La quantità di energia cinetica di un corpo può eere eprea mediante la relazione K = mv dove K indica l energia cinetica (dal tedeco Kinetic), m indica la maa del corpo, eprea in kg e v il quadrato della velocità, eprea in m/. Eempio 7. Due automobili hanno la tea velocità, ma una ha maa doppia ripetto all altra. Quanto energia poiede la prima ripetto alla econda? Quella che ha maa doppia ha anche energia doppia. Eempio 8. Un camion accelera da 0 km/h fino a raggiungere una velocità di 80 km/h. La ua energia cinetica di quante volte è aumentata? Se la velocità quadruplica, come nel notro cao, l energia, che è in proporzione diretta al quadrato, diventa 6 volte più grande. Eempio 9. Quanta energia poiede un auto di 000 kg, e i pota a 50 km/h? e a 50 km/h? Prima di ripondere a queto problema i devono convertire le velocità da km/h in metri al econdo, dividendo per la cotante 3,6. L energia perciò è K K km / h = mv = ( 3,9) = joule 96, kilojoule 50 = km / h = mv = ( 4,6 ) = joule 868, kilojoule 50 = Come i può facilmente oervare, triplicando la velocità, l energia cinetica è nove volte maggiore. Negli incidenti automobilitici l energia cinetica è il fattore fondamentale, poiché è ea a determinare l entità delle deformazioni nell impatto, con quello che ne conegue. Triplicando la velocità, il richio non aumenta di tre volte, benì di nove. Chi va piano Il Teorema dell Energia Cinetica Conideriamo un corpo di maa m che i muova inizialmente ad una velocità v ; upponiamo che u queto corpo venga eercitato dall eterno un lavoro L, tramite una forza che ha l effetto di produrre uno potamento; la velocità finale, cambiata, ia v ; indicate con K iniz l energia cinetica i- niziale e K fin l energia cinetica finale, il teorema dell energia cinetica afferma che la omma dell energia cinetica iniziale del corpo e del lavoro eercitato ul corpo teo è uguale all energia cinetica finale che il corpo aume: K + L = oppure iniz K fin mv + L = mv Lavoro, Potenza, Energia - 6

7 Equivalentemente, i può affermare che il lavoro eercitato da una forza eterna u un corpo è uguale alla differenza tra l energia cinetica finale e l energia cinetica iniziale. L = K fin K iniz oppure Quando ad eempio iamo in automobile e c è accelerazione, la velocità aumenta e quindi anche l energia cinetica del veicolo: per il teorema dell energia cinetica c è tato un lavoro poitivo. Se invece lo teo veicolo viene frenato, eo ubice una decelerazione con diminuzione di velocità e corripondentemente di energia cinetica: il lavoro eercitato ul veicolo è tato in queto cao negativo. Eempio 0. Quanto Lavoro viene compiuto u un auto di 000 kg, per accelerarla da 50 a 50 km/h? Si eprima il riultato anche in kilowattora e in kilocalorie. Poiamo uare i calcoli dell eercizio precedente: il lavoro compiuto per accelerare l autoveicolo è pari alla differenza tra l energia cinetica a 50 km/h e l energia cinetica a 50 km/h: L = K L = km / h K50km / h = J J J 50 = Ricordando che kwh = J i ha poi: L = J = kwh = 0, 4 kwh Ricordando che kcal = 486,8 J i ha infine: J L = J = kcal = 84, 3kcal 486,8 mv mv 3. L energia potenziale L energia potenziale è l energia che un corpo poiede grazie alla ua poizione. Una palla ollevata da terra poiede energia potenziale di tipo gravitazionale perché è ottopota all effetto del campo gravitazionale terretre; un elatico teo è dotato di energia potenziale elatica, e una carica elettrica pota in un campo elettrico di energia potenziale elettrotatica. Per dotare un itema di energia potenziale biogna compiere un lavoro, infatti è neceario uno forzo per ollevare una palla da terra, per allungare un elatico, o avvicinare due cariche dello teo egno. La quantità di energia potenziale che un itema acquita è eattamente uguale al lavoro peo per portare il itema nella condizione finale. Energia potenziale gravitazionale Un oggetto poto ad un certa altezza ripetto ad un livello di riferimento può, cadendo, effettuare un lavoro. Il fatto teo che il corpo i trovi ad una certa altezza fa ì che eo abbia l attitudine a compiere un lavoro e poegga quindi energia; tale energia non i manifeta e il corpo reta fermo, ma i etrineca olo quando eo cade a caua della gravità; è un energia che il corpo poiede potenzialmente. Si dice allora che un oggetto poto ad una certa altezza ripetto ad un livello di riferimento ha un energia potenziale gravitazionale dovuta alla ua poizione; più in alto lo i olleva più aumenta la ua capacità di compiere un lavoro. Si può dimotrare che l epreione dell energia potenziale gravitazionale di un corpo di maa m, poto ad una altezza h ripetto al riferimento è: Lavoro, Potenza, Energia - 7

8 U g = Peo Altezza = m g h Eempio. Un mattone di 3 kg viene ollevato ad un'altezza di 0 m. Quanta energia potenziale ha acquitato? L energia acquitata è uguale al lavoro fatto, perciò E = peo altezza = maa accelerazione di gravità altezza, quindi: m U g = m g h = 3kg 9,8 0 m = 588 J Energia potenziale elatica Una molla comprea di una certa ditanza x è in grado di compiere un lavoro; per eempio, allungandoi, può potare un oggetto attaccato al uo etremo libero. La capacità di compiere lavoro deriva dal fatto che la molla è comprea. Anche una molla allungata può compiere un lavoro, per eempio tracinando un oggetto mentre ritorna vero la poizione di equilibrio. Diciamo allora che una molla comprea (o allungata) poiede energia potenziale elatica. Se i tende un arco, la freccia acquita energia potenziale elatica: più l arco è teo, più lontano la freccia potrà volare. Ricordiamo che l epreione della forza elatica è F = k x, dove k è la cotante elatica della molla e x è l allungamento. Si può dimotrare che l energia potenziale elatica ha l epreione: U el = k x Una molla allungata poiede dunque energia, che crece in proporzione diretta al quadrato dell allungamento. Eempio. Una molla di cotante elatica k = 000 N/m kg viene comprea di 0,0 metri. Quanta energia potenziale ha acquitato? In bae alla formula precedente i ha: N U el = k x = 000 ( 0, m) = 500 0,04 J = 0 J m 4. Conervazione dell energia 4. Conervazione dell energia meccanica La figura a lato chematizza la ituazione di un carrello mobile u una montagna rua. h 4 Supponiamo che gli attriti iano tracurabili. Il punto 3 a quota minima viene coniderato ad altezza zero. Il punto abbia un altezza h e i punti 3 h e 4 abbiano un altezza h. All inizio il carrello i trova nella poizione, dove è tato traportato in qualche modo. Stando fermo, eo avrà velocità nulla e coneguentemente energia cinetica nulla; eendo poto però in alto, nella poizione il carrello a- Lavoro, Potenza, Energia - 8

9 vrà una certa energia potenziale gravitazionale, anzi queta arà la maima poibile per la ituazione in eame, poiché il punto ha la maima altezza poibile (ricordiamo che l energia potenziale gravitazionale è U = mgh ). Se il carrello viene pinto leggermente in avanti, eo cadrà in bao e, via via, la ua energia potenziale verrà convertita in energia cinetica; eo paerà per la poizione, dove avrà energia potenziale U = mgh e energia cinetica K = ½mv ; ucceivamente rialirà e, dopo aver oltrepaato la piccola cima a detra di, cenderà fino alla poizione 3: qui il carrello aume energia potenziale nulla, poiché la quota è zero, ma la ua velocità e coneguentemente la ua energia cinetica è la maima poibile, K 3 = ½mv 3. Succeivamente il carrello, dotato di grande velocità, rialirà e gradatamente la ua energia cinetica i ritraformerà via via in e- nergia potenziale, fino ad arrivare alla poizione 4, ove i fermerà. Nel punto 4 la ituazione è analoga a quella di partenza: la velocità e quindi l energia cinetica ono nulle; tutta l energia cinetica i è ritraformata in energia potenziale U 4 = mgh. Nella ituazione in eame aitiamo ad una traformazione dell energia del carrello da una forma all altra: all inizio l energia è olo potenziale; durante la dicea ea diminuice, mentre aumenta l energia cinetica; nella poizione più baa l energia è olo cinetica; in eguito, quando il corpo riale, l energia cinetica diminuice e aumenta l energia potenziale, fino al punto finale, in cui l energia è di nuovo olo potenziale. Durante il moto del carrello dal punto al punto 4 l energia cinetica e quella potenziale non ono mai cotanti, ma variano da una poizione all altra. Però è poibile dimotrare che in ogni itante e in ogni poizione la omma dell energia cinetica e dell energia potenziale è empre cotante. A tale omma viene attribuito il nome di energia meccanica. Il principio di conervazione dell energia meccanica afferma che in aenza di attrito l energia meccanica, cioè la omma dell energia cinetica e dell energia potenziale, è cotante nel tempo. E = K + U g = cotante E = mv + mgh = cotante nel cao pecifico i può crivere: mgh = mgh + mv = mv3 = mgh4 = cotante La conervazione dell energia meccanica i può etendere includendo anche l energia potenziale elatica: E = K + U g + U el = cotante E = mv + mgh + kx = cotante Eempio 3. Un mattone di 0 kg viene ollevato ad un'altezza di 0 m e poi laciato cadere liberamente al punto di partenza. Con quale velocità arriva a terra? Quando il mattone i trova all altezza di 0 metri, eo è fermo ( energia cinetica nulla) e la ua energia è olo potenziale; ea è pari a: m U g = mgh = 0kg 9,8 0 m = 390 J Succeivamente il mattone viene laciato cadere; quando ritorna al punto di partenza (quota zero energia potenziale nulla) la ua energia è olo cinetica ed è pari, per la conervazione dell energia meccanica, all energia potenziale dell inizio. Si ha quindi: K = mv = U g = 588 J e, invertendo la formula, i determina la velocità di impatto: K 588 v = = = 0, 84 m 0 m Lavoro, Potenza, Energia - 9

10 Eempio 4. Un ao di 0,5 kg viene lanciato vero l alto e arriva fino ad un altezza maima di 5 m dalla quale poi, ridicende vero il punto di partenza. Con quale velocità iniziale v O è tato lanciato? Quando il ao viene lanciato, la ua energia meccanica è tutta e olo cinetica (altezza = 0 energia potenziale nulla); quando giunge alla quota maima di 5 m, eo i ferma per un itante: la ua energia meccanica è tutta e olo potenziale (velocità = 0 energia cinetica nulla). L energia cinetica al momento del lancio è uguale a: K = mv O L energia potenziale alla quota maima raggiunta è pari a: m U g = mgh = 0,5kg 9,8 5 m = 36, 75 J Uguagliando le due energie i ha: mv U g 36,75 O = U g vo = = = 6, 7 m 0,5 m = 7,4 km h 4. Conervazione dell energia totale Nell eempio precedente i è fatta l ipotei che l attrito non foe preente. Coa uccede e invece l attrito è preente? Sicuramente non vale il principio di conervazione dell energia, e icuramente il carrello non riucirà a giungere nella poizione 4, alla tea quota del punto di partenza. Parte dell energia potenziale che il carrello aveva alla partenza i traforma in calore. Ma poiamo dire che l energia non i conerva più? La conervazione dell energia meccanica è un cao particolare del principio generale di conervazione dell energia. L energia eite in molte forme divere che poono traformari in parte o totalmente l una nell altra: i parla infatti di energia termica, chimica, elettrica, di radiazione e atomica. Nel 847 Helmotz formulò il concetto che l energia non può eere né creata né ditrutta, ma olo traformata tra più forme divere. Queta affermazione, conociuta come principio di conervazione dell energia, cotituice uno dei concetti fondamentali della meccanica claica. L energia i preenta infatti otto moltiime forme, quali ad eempio l energia meccanica (cinetica e potenziale), il calore, l energia chimica, l energia nucleare, l energia luminoa e quella acutica, che poono eere traformate l una nell altra. Ritornando all eempio del carrello in preenza di attrito, non vale più il principio di conervazione dell energia meccanica. Ma e alle energie in gioco (potenziale e cinetica) aggiungiamo anche l energia termica prodotta dalle forze di attrito, l energia totale icuramente i conerva. 4.3 Efficienza della converione energetica I dipoitivi che convertono energia, come i motori, le lampadine e i generatori elettrici, peo non riultano totalmente efficienti: in altre parole non tutta l energia in entrata viene traformata nella forma richieta in ucita, perché una parte di ea viene dipera in una forma non utilizzabile. Speo i ha produzione di calore, dal quale non è poibile ricavare lavoro utile. Il motore di un automobile, ad eempio, è progettato per traformare l energia chimica prodotta dal proceo di combutione della benzina in energia meccanica della macchina, tuttavia olo il 5% circa dell energia chimica immagazzinata nel carburante viene effettivamente fruttato. Il reto dell energia (ben il Lavoro, Potenza, Energia - 0

11 75% dunque) viene pero ai fini dello copo a cui arebbe detinato; ciò non ignifica che vada ditrutto: piuttoto viene traformato in un'altra forma di energia, che d'inverno può eere utilizzata in parte per il ricaldamento dell abitacolo. 5. Riparmio energetico Riparmio energetico in caa: i "dettagli contano" Per un Paee come il notro, povero di fonti di energia tradizionali, riparmiare energia vuol dire contribuire a contenere la pea pubblica e a rendere l Italia meno dipendente dall etero per gli approvigionamenti di combutibili foili. Il riparmio energetico non è olo una quetione economica: la produzione di energia ha empre un forte impatto ull ambiente e ulla alute umana a caua dei ga clima-alteranti e i prodotti di carto della combutione che vengono immei in atmofera: quando accendiamo una lampadina, utilizziamo un elettrodometico o ci facciamo una doccia calda, dobbiamo ricordarci che tiamo conumando energia e indirettamente tiamo immettendo otanze dannoe in atmofera. Allo tato della tecnologia, le fonti di energia a bao impatto ambientale (eolico, fotovoltaico, olare termico, biomae, idroelettrico, geotermico) contribuicono ma non ono ancora in grado di oddifare la notra domanda energetica. Alla luce di quete coniderazioni il riparmio energetico è una vera e propria "fonte di energia", acceibile per tutti. Per uarla non occorrono acrifici impoibili, ma bata porre attenzione agli prechi e utilizzare razionalmente le riore. Nelle cae l energia conumata per avere acqua calda e per il ricaldamento rappreenta circa il 5% dei conumi energetici nazionali, enza contare i picchi di conumo empre crecenti in etate per l utilizzo dei condizionatori. Senza acrifici e enza rinunce al comfort, i può modificare lo tile di vita per utilizzare in modo corretto e otenibile le riore energetiche ed ambientali. Per ridurre i conumi di energia in ambito dometico occorre prima apere dove e quanto i conuma. Da tudi effettuati dalle più note aociazioni di conumatori emerge quanto egue: ricaldamento 55%; automobile 3%; acqua calda 7%; apparecchi refrigeranti, lavatrice 4%; illuminazione %. Queti dati parlano chiaro: ecludendo l automobile, il 79% dei conumi energetici in ambito dometico è dovuto al ricaldamento. Di eguito, ecco alcuni emplici conigli per attuare un effettivo ed efficace riparmio energetico: l ambiente e il votro portafogli ve ne aranno grati! Ricaldamento - Non mettiamo tende o altri oggetti davanti ai termoifoni, altrimenti il calore reta imprigionato tra la tenda ed il muro e i crea una corrente d aria che lo porta direttamente vero il offitto enza che noi ne abbiamo alcun beneficio. Mettiamo invece pannelli iolanti tra il muro ed il termoifone, per evitare di diperdere direttamente il calore vero una parete eterna. - Riducendo di C la temperatura nelle tanze i riparmia circa il 6 % di energia. - Ventilare i locali più volte al giorno creando correnti d'aria; i cerchi però di farlo nelle ore centrali della giornata, e comunque pegniamo il ricaldamento almeno un ora prima. Spegnere il ricaldamento olo nella mezz ora in cui apriamo le finetre erve a poco, vito che i radiatori ono ancora caldi. - Provvedere regolarmente alla pulizia e alla manutenzione della caldaia. - Sfiatare i caloriferi all inizio della tagione fredda. - I coti di ricaldamento poono eere ridotti draticamente anche grazie a un buon iolamento termico della caa. Biogna fare attenzione ai vani delle tapparelle, ono delle vere e proprie finetre aperte da cui fugge il calore. Proteggerli e igillarli cota pochiimo, i può fare al limite anche da oli, e fa riparmiare moltiimo. Uare finetre con i doppi vetri, coibentare bene le pareti ed i olai ono pee che i recuperano con il riparmio ul combutibile in meno di tre anni. Lavoro, Potenza, Energia -

12 - Le caldaie e gli impianti che hanno più di 0 anni dovrebbero eere aolutamente otituiti, ia perché in genere hanno pero efficienza, ia perché la tecnica della combutione, nel frattempo, ha fatto notevoli pai avanti. Acqua - Quando ci i lava i denti, le mani o i fa la doccia, aprire il rubinetto olo per il tempo neceario a bagnari e a ciacquari. - Fare la doccia anziché il bagno, ove poibile. - Applicare regolatori di fluo ui rubinetti (conentono di riparmiare la metà dell acqua). Frigorifero, congelatore e lavatrice - Scegliere il frigo e il congelatore di dimenioni adeguate all effettivo fabbiogno familiare. - Inerire nel frigo e nel congelatore oltanto cibi già freddi. - Aciugare il bucato preferibilmente all aria, evitando l impiego dell aciugatrice. - Utilizzare lavatrice, aciugatrice e lavatoviglie olo a pieno carico. - Utilizzare il prelavaggio olo per la biancheria molto porca. - Non lavare le toviglie otto l acqua corrente. Cucina - Durante la cottura dei cibi coprire pentole e padelle con il coperchio. - In cao di lunghi tempi di cottura, uare la pentola a preione. - Spegnere la piatra elettrica e il forno un po prima della fine cottura, allo copo di fruttare il calore reiduo. Energia elettrica La produzione di energia elettrica è molto cotoa dal punto di vita energetico, quindi l energia e- lettrica va riparmiata con particolare attenzione. In particolare, evitiamo di uare energia elettrica per produrre calore: niente tufette elettriche e boiler elettrici per l acqua calda. - Utilizzare lampadine a riparmio energetico; le lampadine a riparmio energetico i ripagano da ole in pochiimo tempo. Una lampadina da 0W a riparmio energetico fa la tea luce di una da 00W ad incandecenza. Oggi cota ui -3 e dura almeno 5 volte di più. In 3 anni (oia 5000 ore di funzionamento), calcolando il coto delle lampadine e del conumo, il riparmio è di 9, enza contare la eccatura riparmiata di cambiare le lampadine. - Quando i abbandona una tanza, pegnere empre la luce; - Se non utilizzati per ore, pegnere gli apparecchi elettrici (televiore, computer, radio, macchina del caffé ecc.) con l interruttore principale, evitando la funzione tand-by (anche la lucina roa conuma energia). Una particolare attenzione va rivolta ai televiori, oggi è normale vedere che ci ono in caa anche due o tre televiori accei e neuno che li guarda. Un televiore 7 pollici conuma ui 0W, un 6 pollici ui 50 W, ono conumi importanti, oprattutto coniderando in numero di ore compleive. Non diciamo di non guardare a televiione (come i potrebbe fare a meno del Grande Fratello o dell Iola dei Famoi o di Beautiful!), ma non teniamoli accei inutilmente. Al limite, mentre i tudia o i fanno i lavori di caa, teniamo pure accea una radio, che conuma pochiimo e fa tanta compagnia. - Si acquitino elettrodometici preferibilmente in clae A: per conocere i conumi energetici dei ingoli elettrodometici, una direttiva dell Unione Europea precrive che queti iano muniti di u- n etichetta indicante la loro efficienza energetica (clae di conumo). In queto modo al momento dell acquito i poono confrontare direttamente i conumi degli apparecchi con funzioni analoghe ed operare una celta più conapevole. Infine, anche quando non iamo a caa notra facciamo attenzione ai conumi anche e la bolletta non la paghiamo noi. Non laciamo inutilmente le luci accee, non apriamo le finetre quando c è il ricaldamento o l aria condizionata in funzione. Capita peo di vedere i ricaldamento o il condizionamento regolato al maimo, e poi aprire le finetre per regolare la temperatura. È uno preco, è una follia, è come guidare con l acceleratore premuto e poi uare il freno per regolare la velocità. Lavoro, Potenza, Energia -