Laboratorio dell energia

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1 Laboratorio dell energia 1 Cos è energia? 4 Risparmiare energia 1a La barca a vapore 4a Lampade a confronto 1b La bicicletta che produce energia 4b Riscaldare SENZA / CON isolamento termico 1c Energia negli alimenti 4d La valvola termostatica 1d Il dirigibile solare 5 Energia alternativa 2 Consumo energetico 2a Consumo di energia nel traffico 5a 5b Il forno solare (energia termica) Energia elettrica e termica 2b Consumo energetico quotidiano 5c Energia eolica (energia elettrica) 2c Consumo energetico mondiale 5d Energia idroelettrica 3 Conseguenze 5e Tecnologia a idrogeno (energia meccanica) 3a L effetto serra

2 Che cos è l energia? 1a La barca a vapore Come funziona la barca a vapore?

3 Che cos è l energia? 1b La bici che produce energia Confronta il consumo di energia per fare la doccia e fare il bagno! 1. Quanto tempo dovresti pedalare per fare la doccia (30 l) e per fare il bagno (120 l)? Calcola il tempo in minuti. Inserisci i valori nella tabella. 2. Per fare la doccia per due minuti abbiamo bisogno di 1 KWh di energia. Calcola quanti chilowattora sono necessari per riscaldare 0,3 litri e 120 litri d'acqua. Attività Quantità d acqua (litri) Temperatura dell acqua C Consumo energetico kwh Minuti pedalati Bollitore d acqua 0,3 l 40 C Doccia 30 l 40 C 1 Bagno 120 l 40 C Per fare la doccia con acqua fredda si consuma la stessa energia che hai appena calcolato per la doccia calda? Se fai la doccia calda per 1 minuto vengono consumati in media circa 15 litri di acqua. Quanto tempo stai sotto la doccia normalmente? Quanta acqua consumi? Secondo te in quale caso risparmi più energia? facendo la doccia facendo il bagno

4 Che cos è energia? 1c Energia negli alimenti Qual è l apporto energetico di lenticchie, nocciole, cioccolato e pasta? 1. Riporta il valore energetico (kcal), rilevato con la bilancia, nella tabella. 2. Calcola quanta energia (kcal) è contenuta in 1 kg di cibo e riporta il valore nella tabella. Quanti grammi (g) di lenticchie, nocciole, cioccolato o pasta bisogna mettere sulla bilancia per raggiungere 860 kcal? Pesa il cibo e riporta il risultato nella tabella! alimenti kcal per 100 g Riporta il valore della bilancia! kcal per 1 kg Calcola! g per 1 kwh* (860 kcal) Calcola! lenticchie olio di colza ,76 nocciole cioccolato pasta * Un kilowattora (1 kwh) corrisponde a circa 860 chilocalorie (kcal). Quale cibo contiene più energia ed è quindi un buon combustibile?

5 Che cos è energia? 1d Il dirigibile solare Perchè sale il dirigibile?

6 Consumo energetico 2a Il consumo di energia nel traffico Quale veicolo farà più strada? Tutti i veicoli sono riforniti della stessa quantità di energia e partono da Bolzano in direzione Monaco di Baviera. Veicolo Bicicletta E-bike Scooter Autobus, treno Auto Aereo Distanza in m (lunghezza fili rossi) Distanza in km Distanza da Bolzano a (luogo) Per confrontare l'efficienza energetica dei diversi veicoli è stato preso in considerazione il consumo di energia per chilometro-passeggero. Questo vuole dire che per il treno e l autobus è stato valutato l utilizzo contemporaneo di molte persone. Quale veicolo consuma più energia, quale meno? Che distanza percorre l'auto in confronto all autobus (in percentuale)? (Calcola: km PKW : km Zug x 100 = %) Perché l autobus è più ecologico dell auto? Che cosa significa per te utilizzare una "mobilità intelligente"?

7 Consumo energetico 2b Il consumo energetico quotidiano Riporta i valori e calcola le percentuali! Attività Corrente elettrica (iilluminazione e apparecchi elettrici) Acqua calda Mobilità Cucinare Frigorifero Riscaldamento Consumo energetico in kwh Consumo energetico in % 4 kwh 6 % 1 disco di legno = 1 kwh (Kilowattora) TOTALE 66 kwh 100 % Come si fa il calcolo: Consumo energetico in kwh : 66 x 100 = Consumo energetico in % Esempio di calcolo corrente elettrica: 4:66 x100=6% Riporta i valori percentuali della tabella nel diagramma! 100 % % Corrente Acqua calda Traffico Cucinare Frigorifero Riscaldamento

8 In quale settore si consuma più energia? Perché? Come puoi risparmiare energia in casa? Elenca tre esempi: a) b) c)

9 Consumo energetico 2c Consumo energetico mondiale La terra durante la notte Osserva l immagine e inserisci nella tabella sottostante i seguenti paesi, in base alle tue osservazioni: Africa, Europa, India, Giappone, Cina, Sud America, Australia e Stati Uniti d'america. Paesi con alto consumo energetico Paesi con basso consumo energetico Completa la tabella seguente con l aiuto dei dischi e delle figure di legno! Abitanti in millioni USA 318 Australia 24 Giappone 128 Consumo energetico per paese (dischi di legno) Consumo energetico pro capite (figure di legno) America del Sud e America Centrale 450 UE 508 Africa India Cina Consumo energetico espresso in milioni di tonnellate di olio grezzo (Dati 2013, Fonte: BP2014 Statistical Review of World Energy)

10 Confronta il consumo energetico per paese e pro capite Ordina i paesi in base al loro consumo di energia. Il paese con il maggior consumo di energia va segnato nella riga n 1. Consumo energetico per paese paese/continente Consumo energetico pro capite paese/continente In quale paese viene consumata più energia totale? In quale paese viene consumata più energia pro capite? Confronta Cina ed Europa! Cosa noti?

11 Conseguenze 3a L effetto serra Riporta le temperature nella tabella! Misurazione n Temperatura terra VERDE IN Temperatura terra GRIGIA OUT Disegna le due curve della temperatura! Temperatura C Minuti

12 Perché la temperatura sui due pianeti terra è diversa? Quali sono le cause dell effetto serra? Guarda le immagini sui cartellini!

13 Risparmiare energia 4a Lampade a confronto Riporta i valori misurati nella tabella! Consumo energetico in Watt Luminosità in Lux Lampadina Lampada a risparmio energetico Lampadina a LED Lampadina alogena Quali lampade risparmiano energia? Le lampade che, con un basso consumo di energia, emettono più luce (illuminano di più) sono le più economiche! La lampada più efficiente è Perché le lampadine sono state abolite?

14 Risparmiare energia 4b Riscaldare senza/con isolamento termico Riporta le temperature misurate nella tabella. 1. Riscaldare SENZA isolamento termico e finestra aperta Temperatura classe (IN) Misurazione: Temperatura nella casetta (OUT) 2. CasaClima: Riscaldare CON isolamento termico e finestra chiusa Temperatura classe (IN) Misurazione: Temperatura nella casetta (OUT) Disegna le due curve della temperatura! Temperatura C Minuti

15 Confronta la temperatura dei due esperimenti. Perché l'aumento di temperatura è diverso? Come può essere ridotto il fabbisogno di energia per il riscaldamento? _

16 Risparmiare energia 4c La valvola termostatica Le immagini qui sotto mostrano come funziona una valvola termostatica. A quale temperatura ambiente la valvola è aperta, a quale è chiusa? Spiega! Una valvola termostatica funziona così: si estende con il calore Che cosa succede, quando la valvola termostatica viene riscaldata con il fon? Spiega! Perché l'uso di una valvola termostatica aiuta a risparmiare energia?

17 Energia alternativa 5a Il forno solare (energia termica) Riporta la temperatura dell acqua nella tabella! Misurazione n Temperatura dell acqua Rispondi alle domande! Che cosa hai osservato? Come funziona un forno solare? _ Elenca alcuni vantaggi di un forno solare: _ Elenca alcuni svantaggi di un forno solare:

18 Alternative Energiequellen 5b Energia elettrica e termica Descrivi i due esperimenti sul fotovoltaico! Il sole in mezz'ora manda più energia alla terra di quanto noi umani abbiamo bisogno in sei mesi. I raggi del sole possono essere "catturati" mediante le cosiddette celle solari che li convertono in energia elettrica (corrente elettrica). L energia prodotta tramite il sole è chiamata energia fotovoltaica. L elemento più importante nelle celle solari di oggi è il silicio, che si ottiene da sabbia di quarzo. Le lastre di silicio sono sottilissime e convertono i raggi solari in energia elettrica. Qual è la differenza tra collettore solare e impianto fotovoltaico? Come funziona un collettore solare? Elenca tre vantaggi dei collettori solari!

19 Energia alternativa 5c Energia eolica (energia elettrica) Come viene prodotta l energia elettrica tramite il generatore eolico? Perché il territorio montano del nord Italia non si presta produzione dell'energia eolica? _ Generatori eolici in Puglia In sud Italia esistono le condizioni adatte allo sfruttamento dell energia del vento. In prossimità del mare soffia costantemente la brezza marina inoltre il territorio è pianeggiante per cui non vi sono ostacoli (come p.es. le montagne) che frenano il vento.

20 Energia alternativa 5d Tecnologia a idrogeno (energia meccanica) Come si produce l idrogeno? Da che cosa viene azionata la macchina? Perché la produzione d idrogeno dovrebbe essere fatta attraverso l energia solare? idrogeno sole ossigeno ossigeno pannello solare elettrolisi cella a idrogeno vento turbina acqua acqua L idrogeno in natura non esiste nella sua forma pura, ma prevalentemente come parte di un composto chimico. Per questo motivo ci vuole energia per produrre idrogeno. Il metodo più "verde" per la sua produzione è l'elettrolisi: l'acqua viene separata in idrogeno ed ossigeno. Per essere immagazzinato l'idrogeno recuperato deve essere compresso ad una pressione elevata. La produzione di idrogeno risulta sostenibile solamente se viene ricavato utilizzando energia di fonti rinnovabili.

21 Lo sapevi, che dalla fine del 2013 Bolzano è una delle poche città europee in cui circolano autobus a idrogeno?gli autobus con celle ad idrogeno vengono azionati da motori elettrici. L energia per i motori elettrici non è accumulata in una batteria bensì viene prodotta dalle celle ad idrogeno mentre il bus viaggia. L idrogeno e l ossigeno reagiscono tra loro elettrochimicamente. I sottoprodrotti derivati da questa reazione sono vapore acqueo e calore.niente gas tossici!

22 Energia alternativa 5d Tecnologia a idrogeno (energia meccanica) Come si produce l idrogeno? Da che cosa viene azionata la macchina? Perché la produzione d idrogeno dovrebbe essere fatta attraverso l energia solare? idrogeno sole ossigeno ossigeno pannello solare elettrolisi cella a idrogeno vento turbina acqua acqua L idrogeno in natura non esiste nella sua forma pura, ma prevalentemente come parte di un composto chimico. Per questo motivo ci vuole energia per produrre idrogeno. Il metodo più "verde" per la sua produzione è l'elettrolisi: l'acqua viene separata in idrogeno ed ossigeno. Per essere immagazzinato l'idrogeno recuperato deve essere compresso ad una pressione elevata. La produzione di idrogeno risulta sostenibile solamente se viene ricavato utilizzando energia di fonti rinnovabili.

23 Lo sapevi, che dalla fine del 2013 Bolzano è una delle poche città europee in cui circolano autobus a idrogeno?gli autobus con celle ad idrogeno vengono azionati da motori elettrici. L energia per i motori elettrici non è accumulata in una batteria bensì viene prodotta dalle celle ad idrogeno mentre il bus viaggia. L idrogeno e l ossigeno reagiscono tra loro elettrochimicamente. I sottoprodrotti derivati da questa reazione sono vapore acqueo e calore.niente gas tossici!