Presentazione degli argomenti di tecnologia svolti durante l’anno scolastico 2006-2007 C.S. 3° C I.A.C. G. Pascoli.

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1 Presentazione degli argomenti di tecnologia svolti durante l’anno scolastico 2006-2007
C.S. 3° C I.A.C. G. Pascoli

2 Indice Fonti di energia: Fonti esauribili. - Disegno:
Fonti rinnovabili. - Le Fonti esauribili: Il carbone:un combustibile fossile solido. Il petrolio:un combustibile fossile liquido. - Dal petrolio alla benzina. Il metano:un combustibile fossile gassoso. - Le Fonti rinnovabili: Il sole:fonte di tutte le energie elettricità dal sole. - Le centrali termoelettriche. Combustione e inquinamento. - Energia dell’atomo: L’energia nucleare. Le centrali termonucleari. - Disegno: proiezioni ortogonali - Assonometrie: Cavaliera; Isometrica; - Circuiti elettrici: In serie; In parallelo; - regole e comportamenti contro gli infortuni domestici.

3 1 Il Carbone La torba Il carbone è una roccia sedimentaria di origine fossile composta da materie organiche(carbonio,idrogeno, ossigeno,zolfo e azoto) e materie inorganiche (materiali argillosi,calcite,pirite,ed altri minerali).Il processo di trasformazione è molto lungoe viene chiamato “carbonizzazione”.La composizione dei carboni e collegata al loro periodo di formazione. La torba è un carbone poco pregiato dal punto di vista energetico in quanto il loro processo di fossilizzazione non si è compiuto in maniera totale,è infatti,molto recente.La torba contiene un alta percentualedi acqua e può essere utilizzata solo dopo un processo di essiccazione,ridotta in mattonelle.

4 1.2 La lignite 1.3 Antracite e litantrace
La lignite è un carbone molto recente ma poco pregiato dal punto di vista energetico in quanto il suo processo di trasformazione non si è compiuto in maniera totale L’antracite e la litantrace sono carboni molto pregiati che hanno un elevato petere calorifico,sono anche carboni molto antichi,quindi il loro processo di fossilizzazione è completo.Dal litantrace,riscaldato ad elevate temperature ,in mancanza d’aria ,si ricava il cave metallurgico.

5 2 Il petrolio 2.1 Gli idrocarburi
Il petrolio è una miscela molto complessa di idrocarburi cioè di sostanze costituite da carbone e idrogeno. Solo all’inizio del nostro secolo questa materia prima venne sfruttata come combustibile. Dal petrolio si ricavano oggi oltre ai carburanti anche prodotti chimici. Gli idrocarburi sono sostanze costituiti da carbone e idrogeno uniti a piccole quantità di azoto, ossigeno e zolfo.

6 2.3 La torre di perforazione
2.2 La perforazione La perforazione è una attività che viene eseguita utilizzando uno scalpello roteante azionato da un motore. 2.3 La torre di perforazione La torre di perforazione è una struttura metallica che serve per sostenere le apparecchiature e i macchinari dell’impianto di perforazione. Essa è molto alta e consente il sollevamento verticale delle aste.

7 3 Gli oleodotti 3.2 Il gasolio e il kerosene
Gli oleodotti sono un insieme di tubazioni nelle quali il petrolio, appena estratto dal giacimento, vi viene immesso per poter essere trasportato alle raffinerie o ai porti di imbarco. 3.1 Le petroliere o navi cisterna Le petroliere sono delle grandi imbarcazioni che trasportano il greggio che in seguito verrà mandato nelle raffinerie. Il gasolio ed il kerosene sono il prodotto della trasformazione del petrolio alle più alte temperature.

8 Dal petrolio alla benzina
Il petrolio una volta estratto dai giacimenti viene immesso in un sistema di oleodotti per essere trasportato alle raffinerie o ai porti di imbarco, giunto ai porti di imbarco viene trasportato sulle petroliere o sulle navi cisterna. Il petrolio greggio per essere utilizzato deve subire un processo di raffinazione, che consiste nell’estrazione di una serie di derivati. Nelli grandi città a causa dei combustibili usati dalle macchi l’inquinamento è aumentato, e oggi per evitare questo inquinamento tossico si usa MTBE “benzina verde”.

9 4. Il metano I gasdotti Il metano è una miscela che, insieme agli idrocarburi gassosi costituisce il gas naturale; esso ha le stesse origini del petrolio per questo si può trovare nei giacimenti. Il suo potere calorifico è di circa chilocalorie. I gasdotti sono grosse tubature in acciaio speciale, resistente alla pressione del gas, del diametro anche superiore al metro. I gasdotti servono a trasportare il metano allo stato gassoso

10 5 Il sole Casa solare Dal sole dipende tutta la vita sulla terra. Questa stella fornisce alla terra enormi quantità di energia sotto forma di calore e luce. 5.1 I pannelli solari l’utilizzo più comune dell’energia solare riguarda il riscaldamento di acqua a basse temperature. È possibile, utilizzando in modo appropriato le radiazioni solari, produrre temperature intorno ai 70/80°C utili per usi igienico-sanitari e per il riscaldamento di ambienti. Occorre, in questo caso costruire un impianto di pannelli solari. Esso è costituito da tre elementi principali: Un collettore solare piano. L’impianto di circolazione del fluido. Il serbatoio di acqua. La casa solare è una casa, cioè, che raccoglie e accumula calore e che ne ritarda la dispersione: Orientare la facciata principale in direzione sud. Variare dimensione e posizione delle finestre. Usare come copertura sul tetto, pannelli solari e accumulatori per l’acqua. Utilizzare materiali capaci di accumulare calore. Impiegare isolanti per muri e pavimenti.

11 5.3 Le celle fotovoltaiche
Per la conservazione diretta della radiazione solare in elettricità si utilizzano le celle fotovoltaiche. 5.4 La batteria solare Collegando un certo numero di celle si costituisce una batteria solare. 5.5 Le centrali solari Un’altra applicazione dell’energia solare per produrre energia è quella realizzata nelle centrali solari: Il funzionamento delle centrali solari è basato sulla concentrazione di raggi nel fuoco di un sistema di specchi. 5.6 Fuoco viene definito fuoco quel punto, posto sull’asse ottico, in cui vengono riflessi i raggi che colpiscono lo specchio.

12 6 Le centrali termoelettriche 6.2 L’Efficenza
Le centrali termelettriche sono costituite essenzialmente dai seguenti elementi: Bruciatore; Caldaia; Turbina; Alternatore. 6.1 Gli impianti termoelettrici Gli impianti termoelettrici sono degli impianti che servono a produrre energia elettrica mediante combustione,e si suddividono in: - Combustione solido (carbone) - Combustione liquido (petrolio) - Combustione gassoso (metano). L’efficienza:in un processo di trasformazione dell’energia,è determinata dal rapporto tra energia ottenuta ed energia impiegata.

13 La combustione Nei processi di combustione si sviluppano gas tossici,ossido di carbonio, di azoto e di zolfo. I principali gas tossici sono il monossido,il biossido di carbonio di azoto e le anidridi solforosa e solforica. Monossido di carbonio: È un gas in odore e in colore che impedisce all’organismo di rinnovare l’ossigeno. Biossido di carbonio:È chiamato anche anidride carbonica non è tossico e viene usato dalle piante per fare la fotosintesi clorofilliana. Biossido di azoto:Le alte concentrazioni di questa sostanza sono dovute alle emissioni di gas attraverso i motori a scoppio. Anidride solforosa e Anidride carbonica:La maggiore quantità di questi gas proviene dalle centrali. Le piogge acide sono precipitazioni di piogge formate per la maggior parte di acidi che vengono immessi nell’aria attraverso le centrali termoelettriche e i loro rifiuti. Un altro problema provocato dalle emissioni di gas tossici e quello dell’effetto serra,con questa parola si intende l’aumento della temperatura , infatti la serra è un ambiente dove non si ha emissioni di calore.

14 La centrale nucleare Il suo funzionamento è molto simile a quello di una convenzionale centrale termoelettrica con la differenza che l'acqua viene riscaldata da un reattore nucleare dove l'uranio viene fissato. Tre sono le parti principali della centrale: Edificio contenente il reattore: enorme cilindro di cemento armato dove al centro è collocato il reattore Sala macchine: un edificio dove è sistemata la turbina e l'alternatore Edifici ausiliari: contengono le piscine schermate per la conservazione temporanea degli scarti radioattivi della centrale. Il funzionamento della centrale è abbastanza semplice: viene pompata dell'acqua attraverso il reattore che la fa evaporare attraverso il calore emesso dalla fissione dell'uranio. Il vapore viene inviato direttamente nella turbina che trasferisce la propria forza meccanica all'alternatore che genera corrente elettrica.

15 Energia nucleare Con energia nucleare si intendono tutti quei fenomeni in cui si ha la produzione di energia in seguito a trasformazioni nei nuclei atomici. L'energia nucleare insieme a quella solare è una fonte di energia primaria. Le reazioni che coinvolgono l'energia nucleare sono principalmente quelle di fissione nucleare, di fusione nucleare e quelle legate alla radioattività. Nelle reazioni di fissione, nuclei di atomi con alto numero atomico(pesanti) come, ad esempio, l'uranio si spezzano producendo nuclei con numero atomico minore e liberando una parte di energia. Esempio naturale di ciò è la radioattività. Tale processo è usato per produrre energia nelle centrali nucleari. Le prime bombe atomiche, del tipo di quelle sganciate su Hiroshima e Nagasaki, erano basate sul principio della fissione. Nelle reazioni di fusione, atomi con nuclei con basso numero atomico, come l'idrogeno, si fondono dando origine a nuclei più pesanti e rilasciando una notevole quantità di energia. In natura le reazioni di fusione sono quelle che producono l'energia proveniente dalle stelle. Finora, malgrado decenni di sforzi da parte dei ricercatori di tutto il mondo, non è ancora stato possibile realizzare, in modo stabile, reazioni di fusione controllata sul nostro pianeta, anche se è in sviluppo il progetto ITER, un progetto che con il successore DEMO darà vita alla prima centrale nucleare a fusione del mondo. È invece attualmente possibile ottenere grandi quantità di energia attraverso reazioni di fusione incontrollate, come ad esempio nella bomba all'idrogeno. Le reazioni di decadimento radioattivo coinvolgono i nuclei di atomi instabili, che tramite processi di emissione/cattura di particelle subatomiche tendono a raggiungere uno stato di maggior equilibrio. Quelle in cui si ha la maggiore quantità di energia liberata sono i processi di decadimento gamma: le particelle interessate sono fotoni ad altissima energia, ovvero radiazioni elettromagnetiche alle frequenze più alte in assoluto.

16 La fissione Per derivare maggiore energia dalla fissione vengono usati atomi con un peso atomico elevato: è il caso dell'uranio 235. La fissione consiste nel rompere il nucleo dell'atomo per scaturire enormi quantità di energia: Viene sparato un neutrone contro il nucleo dell'uranio che si spacca in due frammenti e lascia liberi altri due neutroni. La somma delle masse dei due frammenti e di quelle dl neutrone che lo ha spaccato è leggermente minore di quella del nucleo originario: la materia mancante si è trasformata in energia. Se accanto all'atomo di uranio fissato se ne trovano altri si creerà una reazione a catena che scaturirà molta più energia.

17 La fusione L'altro metodo per ottenere energia dall'atomo è la fusione nucleare. Essa è esattamente opposta alla fissione: invece di spezzare nuclei pesanti in piccoli frammenti, si uniscono nuclei leggeri (a partire dall'idrogeno, composto da un solo protone) in nuclei più pesanti: la massa di questi ultimi è minore della somma di quelli originari, e la differenza viene emessa come energia sotto forma di raggi gamma ad alta frequenza. La percentuale di massa trasformata in energia si aggira attorno all'1%, un quantitativo enorme. Perché la fusione avvenga, i nuclei degli atomi devono essere fatti avvicinare nonostante la forza di repulsione elettrica che tende a respingerli gli uni dagli altri, e sono quindi necessarie temperature elevatissime, milioni di gradi centigradi. La fusione nucleare avviene normalmente nel nucleo delle stelle, compreso il Sole, dove tali condizioni sono normali. A causa di queste difficoltà, al giorno d'oggi l'uomo non è ancora riuscito a far avvenire la fusione in modo controllato e affidabile (quello incontrollato esiste: la bomba termonucleare). Gli esperimenti odierni si concentrano sulla fusione di alcuni isotopi dell'idrogeno, il deuterio e il trizio, che fondono con maggiore facilità rispetti all'idrogeno classico.

18 Il reattore Il reattore è un cilindro di acciaio inossidabile di grandi dimensioni. Alla sommità è fissata una calotta che può essere aperta all'occasione. Sulla piastra di base sono situati dei fori per far scorrere le barre di controllo. L'interno del reattore è vuoto (quando non è stato ancora introdotto il materiale combustibile) a parte una griglia superiore e una inferiore e due bocchettoni per l'entrata dell'acqua e l'uscita del vapore. Per caricare il reattore con le barre di uranio si apre la calotta si infilano le sbarre (con una gru) infine si richiude la calotta. Il procedimento di rinnovamento del carburante avviene circa ogni anno. Per mettere in funzione il reattore invece si attivano le cinque sorgenti di neutroni e si sfilano le sbarre di controllo; la reazione a catena ha inizio e l'energia emessa fa evaporare l'acqua.

19 Le proiezioni ortogonali
Le proiezioni ortogonali sono usate per rappresentare un disegno in tre diversi piani: P.V ( piano verticale o prospetto frontale); P.O ( piano orizzontale o perimetria); P.L ( piano di terra o prospetto laterale), in questo modo il piano si dividerà in tre parti avente l’ultimo piano a destra che si cimerà piano di rotazione o di ribaltamento. Questo metodo di rappresentazione grafica non è immediato ma viene comunque usato.

20 Assonometria cavaliera
Il nome cavaliera deriva da quello del matematico Bonaventura Cavalieri. la caratteristica di questo metodo consiste nel fatto che solo le due assi X e Z si riportano alla misura originale, l’asse Y si dimezza. Le assi X saranno orizzontali e invece quelle parallele all’asse Y sarà inclinata di 45°.

21 Assonometria Isometrica
Poiché “isometrica” significa uguale, le tre misure del solido vengono riportate, con le stesse misure in scala della realtà o con misure date dall’oggetto .

22 CIrcuiti in serie e in parallelo
Circuiti serie (sinistra) e parallelo (destra) con due resistori e misuratori di tensione e corrente. I componenti elettrici di un circuito, generalmente resistori, condensatori e induttori, possono essere collegati fra loro in serie oppure in parallelo per mezzo di un conduttore elettrico che trasporta l'energia per il funzionamento. Si parla di collegamento in serie quando due o più componenti sono collegati in modo da formare un percorso unico per la corrente elettrica che li attraversa; nel caso di componenti elettrici a due terminali (detti bipoli) il collegamento in serie prevede che l'estremità di ciascuno di essi sia collegata solo con l'estremità di un altro, come se fossero persone che si prendono per mano a formare una catena. Il primo e l'ultimo componente hanno una estremità libera, e a queste si applica la tensione elettrica che fa circolare la corrente e permette il funzionamento di tutto l'insieme. allo stesso modo. Si parla invece di collegamento in parallelo quando i componenti sono collegati ad una coppia di conduttori in modo che la tensione elettrica sia applicata a tutti quanti allo stesso modo.

23 Nel caso di funzionamento in corrente continua di due o più resistori, si può determinare la tensione elettrica ai capi di ciascun componente con la Legge di Ohm ; V = R x I allo stesso modo nel funzionamento in parallelo si può conoscere la corrente elettrica che circola in ciascun componente : I = V:R

24 Regole e comportamenti contro gli infortuni domestici
1) L’impianto elettrico di una abitazione deve avere tre interruttori termomagnetici collocati all’interno dell’abitazione : A interruttore generale; B interruttore prese di illuminazione; C interruttore di rete prese di corrente. 2)Non eseguire mai manutenzione all’impianto con l’interruttore salva vita chiuso A B C

25 3)Non collegare triple e multi prese vicino ai tendaggi e mobili
4)Non collegare più elettrodomestici, superiore a 100w di potenza alla stessa presa di corrente 5)Non utilizzare mai prese di corrente e spine mal funzionanti

26 6)se utilizzi delle prolunghe accertati che non siano logorate o scorticate
7)Se devi collegare o disinserire una spina dalla presa di corrente devi tenere con la mano sinistra la presa e con la mano destra tirare la spina.

27 8)Non collocare il forno vicino al frigorifero.
9)non utilizzare elettrodomestici ( asciuga capelli, piastre ecc..) in bagno sotto la doccia specialmente a piedi nudi e in presenza di vapore. 10)Ogni abitazione domestica deve avere nell’impianto elettrico la messa a punto, come previsto dalla legge. 11)Non utilizzare elettrodomestici contemporaneamente la cui potenza complessiva superi tre chilovat.

28 Fine