FARE ENERGIA. l ENERGIA? Cos è E LA CAPACITA DI UN CORPO O DI UN SISTEMA A COMPIERE LAVORO!!!

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1 FARE ENERGIA Cos è l ENERGIA? E LA CAPACITA DI UN CORPO O DI UN SISTEMA A COMPIERE LAVORO!!! 1

2 Il Lavoro Linguaggio Quotidiano Attività come correre, saltare, tirare un pallone sono giocare Linguaggio Fisico Si compie molto Lavoro Attività come studiare, leggere, scrivere sono un modo di lavorare Si compie ben poco Lavoro 2

3 Quanti Tipi di Energia? ENERGIA CINETICA Energia di movimento, radiante, elettrica e termica. ENERGIA POTENZIALE Energia gravitazionale, potenziale meccanica ( molle ), chimica e nucleare ENERGIA ELETTROMAGNETICA 3

4 Energia Cinetica Energia posseduta dai corpi in movimento ENERGIA DI MOVIMENTO Legata al moto di oggetti e sostanze ENERGIA RADIANTE Legata alla natura quantica della luce! Fotoni ENERGIA ELETTRICA E legata al movimento delle cariche elettriche. ENERGIA TERMICA o CALORE Legata al moto e alle vibrazioni degli elettroni e degli atomi che li compongono. 4

5 Energia Cinetica Qual è l effetto cumulativo di una forza nello spazio? Il Lavoro di una forza risultante è uguale alla variazione della Energia Cinetica Energia posseduta dai corpi in movimento 5

6 Energia Termica Il Calore era pensato come un fluido nei corpi. Alla fine dell 800 si dimostrò che è una forma di Energia Gas, liquidi e solidi sono formati da atomi e molecole. La somma di tutte le energie cinetiche delle singole particelle è l Energia Termica 6

7 Il Calore della Terra 7

8 Il Calore Il legame tra Lavoro e Calore si è sviluppato con le conoscenze empiriche attraverso i secoli Motore di Newcomen (1702) L uomo addomestica il fuoco Macchine a vapore (XIX secolo) 8

9 Energia Potenziale E l energia che dipende dall altezza altezza rispetto al suolo, legata all attrazione attrazione terrestre 9

10 Energia Potenziale Lavoro = aumento di energia cinetica Sempre? Non nel caso in cui si solleva un corpo Vi è un energia che dipende dall altezza altezza rispetto al suolo, legata all attrazione attrazione terrestre 10

11 L Energia si Conserva Forze conservative Il passaggio da E P a E C e viceversa avviene in modo che la loro somma si mantenga costante 11

12 e con l Attrito? Come mantenere la conservazione dell Energia? L energia trasformata non sembra essere uguale a quella iniziale. Parte della E C si trasforma in Calore 12

13 Energia Magnetica Le proprietà delle calamite e l orientazione l costante N/S dell ago della bussola sono manifestazioni della esistenza dell energia energia magnetica Elettricità e magnetismo sono strettamente legati: Un filo percorso da corrente è in grado di orientare una bussola. Questo principio è alla base dei motori elettrici. 13

14 Come si crea l Energia Elettrica? Tramite particolari trasformazioni partendo da specifiche FONTI ENERGETICHE 14

15 Fonti Energetiche. Rinnovabili o non Rinnovabili? Con il termine energie RINNOVABILI si intendono le forme di energia prodotte da fonti di energia che per loro caratteristica intrinseca si rigenerano almeno alla stessa velocità con cui vengono consumate o non sono "esauribili" nella scala dei tempi "umani". Fonti RINNOVABILI Bacini montani Sole Vento Calore della Terra Maree Fonti NON RINNOVABILI Gas naturale Petrolio Carbone Isotopi dell uranio Si chiamano ALTERNATIVE tutte quelle forme di energia alternative alle tradizionali forme di energia derivanti da fonti fossili (petrolio, cabone, gas etc. ) 15

16 Energia Elettrica È associata alla forza che si esercita tra corpi carichi. Nell attrarsi ( o respingersi) le cariche accelerano, acquistando energia cinetica In un circuito elettrico le cariche si muovono da un capo all altro altro formando la corrente elettrica 16

17 Come si trasforma l energia cinetica in energia meccanica? Turbina Una turbina è una macchina che converte l energia cinetica e/o potenziale di un fluido, ad esempio acqua o vapore acqueo, e la trasforma in energia meccanica. 17

18 Come si trasforma l energia meccanica in elettricità? Alternatore Legge di Faraday Neumann Lenz 18

19 Come si trasforma l energia meccanica in elettricità? Alternatore 19

20 Centrale Termo Elettrica Una centrale trasforma l energia termica generata dalla combustione in energia meccanica,, che è poi trasformata in energia elettrica In Italia la componente termoelettrica rappresenta circa l 80% del totale Si ottiene dalla combustione di Gas, petrolio carbone 20

21 Elettricità da Il SOLE Effetto Fotovoltaico Le celle fotovoltaiche trasformano l energia l solare in energia elettrica usando materiali semiconduttori 21

22 Il SOLE Impianti fotovoltaici Esempi Applicativi Casa autosufficiente Impianto fotovoltaico a terra 22

23 Energia termica da Il Sole Solare Termico L energia del Sole si può facilmente convertire in calore. Floricoltori e agricoltori da tempo sfruttano il fenomeno nelle serre. Un pannello solare 23

24 Energia Elettrica da Il Sole Solare Termodinamico 1 Progetto Archimede I raggi del sole convogliati da specchi scaldano dei sali. Questi mantengono il calore a lungo e creano vapore. Vapore - aumento di pressione turbine - alternatore ed Energia Elettrica 24

25 Energia Elettrica da Il Sole Solare Termodinamico 2 Planta Solar 20 Siviglia- Spagna I raggi del sole convogliati da specchi scaldano un fluido termovettore contenuto in un unico contenitore. Si hanno temperature più alte 25

26 Energia Elettrica da Il Vento Germania in testa con 4000 MW Italia al 5 5 posto con 280 MW La stessa produzione con Una una fattoria centrale del a carbone vento può emetterebbe produrre nell atmosfera fino a 20 milioni di kwh all anno, t di anno, CO 2, 125 sufficienti t di anidride per 7000 solforosa famiglie. 43 t di ossido di azoto 26

27 Aerogeneratore Moltiplicatore: Anemometro: Trasforma Misura la la velocità rotazione del vento lenta delle pale fino a 1500 Funziona giri/m per con muovere un vento l alternatore Converte da 10 a 60 km/h Produce energia kw meccanica in elettrica Aerogeneratore Alternatore: 27

28 Energia elettrica da Calore della terra Geotermia La risorsa geotermica è costituita da acque sotterranee che, a contatto con rocce ad alte temperature,, si riscaldano. È sfruttata anche per riscaldare case e serre 28

29 Energia Elettrica da Bacini montani Centrale idroelettrica En. Potenziale >> En. Cinetica >> En. Elettrica 29

30 Energia Elettrica da Moto del mare Energia Mareomotrice L energia delle maree (o energia maremotrice) è l energia che viene prodotta sfruttando gli spostamenti d acqua causati dalle maree. Centrale si Saint-Malo in Bretagna, alla foce del fiume Rance, sfrutta la marea che da quelle parti raggiunge 13,5 m di dislivello. La portata raggiunge metri cubi di acqua al secondo e la potenza erogabile raggiunge i 240 MW. Con questa produzione, ogni anno la centrale copre il 3 % del fabbisogno elettrico della Bretagna francese. La centrale comprende una diga in pietrame, 6 chiuse di entrata e uscita per vuotare e riempire rapidamente la foce e 24 turbine a bulbo, sviluppate appositamente. 30

31 Energia Elettrica da Energia Chimica Pila Walkman, orologi, cellulari, pace-maker, motori di avviamento di auto e motorini sono alimentati da pile o da accumulatori. La Pila di Volta Forniscono energia elettrica a spese dell energia energia chimica, attraverso reazioni chimiche che avvengono al loro interno 31

32 Energia chimica nei sistemi biologici Tutti gli esseri viventi necessitano di energia per vivere. Essa proviene dal cibo 32

33 Energia chimica nel cibo Dovuta ai legami esistenti fra atomi e molecole che compongono alimenti, combustibili, esplosivi, e che sono detti legami chimici. Energia chimica nel cibo Frutta, verdura Latte Carne Cereali Oli, grassi Molto bassa Bassa Media Alta Molto alta 33

34 Energia Elettrica da Energia Nucleare Deriva dalla rottura e ricomposizione dei legami fra i protoni e i neutroni che formano i nuclei atomici. E = mc 2 La massa è una forma di energia 34

35 Fusione Nucleare Le stelle sono i principali motori ad energia nucleare Nel Sole,, in ogni secondo, 560 milioni di tonnellate di idrogeno si trasformano in elio, liberando un energia di 3,8 x kjoule 35

36 Fissione Nucleare Un neutrone lento urta un atomo di uranio e lo spezza in due nuclei di dimensioni circa uguali 0 n U Ba Kr Ba +3 0 n 1 La fissione di 1 grammo di Uranio fornisce energia come 2 ton. di petrolio 36

37 Centrale Nucleare 37

38 Il principio Base 38

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41 Consumi di Energia L incremento nel consumo di energia elettrica fu dovuto all invenzione della lampadina da parte di Edison (1876) Elettrodomestico Scaldabagno Lavatrice Potenza Media watt watt Lampada di Edison Frigorifero watt PC watt 41

42 Consumi di Energia in Italia

43 Produzione Energia riepilogo storico 43

44 Produzione di Energia Energie rinnovabili 44

45 La Co2 e le fonti di energia Giuseppe Bianchi dati indice SEI (Specific Energy Impact) è riferito alle emissioni di CO2 per unità di energia generata e calcolato in Kg di CO2 per KWh elettrico prodotto 45

46 Gli effetti della produzione Energetica Effetto Serra 46

47 Effetto Serra conseguenze 47

48 Effetto Serra conseguenze 48

49 Effetto Serra conseguenze 49

50 Effetto Serra conseguenze 50

51 La più grande fonte di energia pulita Il RISPARMIO ENERGETICO Dell energia energia Elettrica Utilizzo consapevole dei dispositivi Elettrodomestici ad alta efficienza Lotta allo Stand-by 51

52 La più grande fonte di energia pulita Il RISPARMIO ENERGETICO Per produrre calore Evitare se possibile scaldabagni e stufe elettriche Utilizzare con accortezza frigo e condiz. Alta efficienza dispositivi Isolamento termico delle abitazioni 52

53 Il RISPARMIO ENERGETICO Dispositivi più efficienti Parte alta le frecce La classe A sia quella che garantisce maggior risparmio di elettricità. Questa etichetta ha avuto tanto successo che, ormai, non solo non è possibile mettere in vendita classi inferiori alla D, ma le case costruttrici sono arrivate a produrre frigoriferi e lavatrici che garantiscono risparmi ancora superiori. Sono così nati frigo A+ e A++, oppure lavatrici AA e AAA che assicurano il massimo risparmio sia nel lavaggio, che nella centrifuga (anche se il bucato è meglio asciugarlo all'aria). 53

54 Il RISPARMIO ENERGETICO Dispositivi più efficienti Seconda parte i consumi Appena sotto le frecce che indicano la classe energetica, l'etichetta chiarisce anche il consumo di energia (in kwh) in un anno di utilizzo medio e corretto dell'apparecchio. 54

55 Il RISPARMIO ENERGETICO Dispositivi più efficienti Terza parte caratteristiche funzionali Nel settore ancora più in basso l'etichetta indica le caratteristiche prestazionali fondamentali dell'apparecchio, ad esempio il volume di frigoriferi e congelatori o il consumo d'acqua 55

56 Il RISPARMIO ENERGETICO Dispositivi più efficienti Elettrodomestico Classe Costo elettricità euro/anno Classe Costo elettricità euro/anno Frigorifero C 92 A++ Inferiore a 34 Lavatrici C 58 AAA Inferiore a 40 Lavastoviglie C 54 A Inferiore a 42 Forno elettrico C 24 A Inferiore a 14 Condizionatori C 180 A Inferiore a 160 Fonte Enea

57 Nuove frontiere Pila a combustibile 57

58 Pila a combustibile Idrogeno + Ossigeno Il gas di scarico è VAPORE ACQUEO!!!!! 58

59 Pila a combustibile Idrogeno + Ossigeno 59