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T. Pera – Materia ed Energia ITI Cobianchi Energeticamente Consapevoli.

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Presentazione sul tema: "T. Pera – Materia ed Energia ITI Cobianchi Energeticamente Consapevoli."— Transcript della presentazione:

1 T. Pera – Materia ed Energia ITI Cobianchi Energeticamente Consapevoli

2 T. Pera – Materia ed Energia tutto ciò che occupa spazio e ha massa; insieme dei corpi e degli oggetti impenetrabili; tutto ciò che è composto da fermioni elementari. Fermioni = leptoni, cioè elettroni, muoni e tauoni (ad ognuna di queste è associato un particolare neutrino) con i loro due spin e la loro carica… e quark, inclusi quelli up e down che costituiscono i protoni e i neutroni. I neutrini hanno massa diversa da zero (da a 1 milione di volte inferiore a quella dell'elettrone). MATERIA

3 T. Pera – Materia ed Energia la capacità di un corpo o di un sistema di compiere lavoro… e di liberare calore e/o luce; è il legante che tiene assieme tutta la materia del mondo e delluniverso è tutto ciò che è fatto di bosoni elementari è dovuta al contributo dei campi di forze. I bosoni costituiscono il campo di forze e sono particelle caratterizzate dal fatto di obbedire alla statistica di Bose-Einstein, cioè dall'avere uno spin che assume valori interi. ENERGIA

4 T. Pera – Materia ed Energia Tutta la realtà di cui siamo parte è costituita da MATERIA + ENERGIA REALTA = Kg massa Joule (" giùl " )

5 T. Pera – Materia ed Energia Massa = u.d.m. della quantità di materia Mole = u..d.m. della quantità di sostanza MATERIA =

6 T. Pera – Materia ed Energia E POTENZIALE sta nel campo delle forze, cioè nei legami, che tengono unita la materia (è il collante) Δ E CINETICA sta nel movimento della materia ENERGIA =

7 T. Pera – Materia ed Energia Q·Δ h En idraulica Q·Δ t En termica Q·Δ V En elettrica Q·Δ μ En magnetica Q f ·Δ s En meccanica Q·Δ μ 0 En chimica ENERGIA f estensivo · f intensivo Q · Δ f(m) f(m) d.d.p.

8 T. Pera – Materia ed Energia Δ E = W + Q Δ H = ΔG + TΔS W u + Q amb ΔS>0 ΔS max 1° principio 2° principio 3° principio

9 T. Pera – Materia ed Energia – Lavoro e Calore W=lavoro Ordine

10 T. Pera – Materia ed Energia – Lavoro e Calore Q = calore disordine 3° principio

11 T. Pera – Materia ed Energia – Lavoro e Calore Δ E = W + Q ΔH = ΔG + TΔS 1° principio 2° principio ΔH = Q p = m · c p ·Δt ΔH = Q p = n · C p ·Δt

12 T. Pera – Materia ed Energia – Lavoro e Calore W può trasformarsi integralmente in Q Q non può trasformarsi integralmente in W 2° principio 3° principio la parte T·ΔS viene inesorabilmente ceduta dal sistema alla sorgente fredda = ambiente: da qui ΔS >0 cioè ΔS tende ad un max

13 T. Pera – Materia ed Energia – Lavoro e Calore Rendimento η = W u /Q ass η < 1 Nel motore di una automobile, il rendimento è il rapporto tra l'energia meccanica ottenuta con quel combustibile e lenergia chimica contenuta del combustibile utilizzato. Le pompe reali non sono in grado di trasferire al fluido tutta l'energia che ricevono:la potenza assorbita é maggiore di quella effettivamente acquistata dal fluido. Il rapporto tra potenza utile (Nu) e la potenza assorbita (Nass) definisce il rendimento η della pompa. η = Nu/Nass

14 T. Pera – Materia ed Energia – Biodiesel Quasi tutto il biodiesel è prodotto dagli oli vegetali vergini usando la tecnica base-catalizzata poichè è il procedimento più economico e con rendimento di conversione pari a circa il 98% (se l'olio iniziante ha un basso tenore in umidità ed in acidi grassi liberi). Il biodiesel può però anche essere prodotto da altre fonti o con altri metodi e può anche richiedere una catalisi acida (molto più lenta).

15 T. Pera – Materia ed Energia – Solare termico Schema di un impianto a circolazione naturale: (A) Entrata dell'acqua fredda; (B) Serbatoio coibentato; (C) Pannello solare termico; (D) Radiazione solare; (E) Uscita dell'acqua calda. A B C D E η%η% T* = (Tm – Tamb)/Eglob in kg/m 2 /W

16 T. Pera – Materia ed Energia – Solare fotovoltaico Il rendimento (efficienza) di un modulo fotovoltaico (energia elettrica prodotta / e energia solare incidente) dipende dalla purezza del materiale semiconduttore utilizzato (tanto più è puro tanto maggiore è la radiazione solare captata e convertita) oppure dalla combinazione di più materiali semiconduttori che coprano in assorbimento la maggior parte possibile di spettro della radiazione solare incidente Alcuni pannelli a concentrazione per uso terrestre, derivati dal settore aerospaziale (Boeing - Spectrolab), sfruttano caratteristiche di questo tipo ed hanno rendimenti nominali che superano anche il 40%; i comuni prodotti commerciali a base silicea si attestano intorno al: 15% nei moduli in silicio monocristallino; 13% nei moduli in silicio policristallino; 6% nei moduli in silicio amorfo.

17 T. Pera – Materia ed Energia Materia ed energia sono due aspetti della realtà

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27 Quali tracce… per noi? " materia oscura " è il termine che fisici, astrofisici e cosmologi danno alla materia che non emette luce visibile, onde radio, raggi X, raggi gamma o altre radiazioni elettromagnetiche. Oggi riteniamo che la materia oscura sia molto più abbondante della materia visibile e che sia parte responsabile della struttura dell'Universo che osserviamo.

28 T. Pera – Materia ed Energia Materia ed energia sono due aspetti della realtà Immagine a raggi X presa da un satellite e sovrapposta ad una fotografia di un gruppo di galassie. L'immagine mostra, in falso colore rosa, una gigantesca nube di gas caldo che emette una debole quantità di raggi X. La presenza di questo gas fa supporre una forte attrazione gravitazionale in grado di mantenerlo confinato; la sola massa delle galassie visibili non sarebbe sufficiente. Deve quindi esservi materia oscura diffusa fra le galassie dellammasso. (Credit:Dr. R.Mushotzky Nasa Goddard Space Flight Center)

29 T. Pera – Materia ed Energia Materia ed energia sono due aspetti della realtà L'energia oscura viene introdotta per spiegare le osservazioni di un universo in accelerazione (forza gravitazionale repulsiva), e per colmare una significativa porzione della massa mancante dell'universo (che ne costituisce circa il 90%). La massa mancante (chiamata poi materia oscura) è quella porzione di massa delluniverso che viene introdotta per spiegare la mancanza di una massa sufficiente a giustificare il valore della gravità effettivamente misurata nello spazio (rispetto alla massa fisica realmente osservata). Il termine "energia oscura" fu coniato da Michael Turner.

30 T. Pera – Materia ed Energia Materia ed energia sono due aspetti della realtà Limmagine mostra l'espansione dell'Universo a partire dal Big Bang. Fino a circa 8 miliardi di anni fa, la gravità era la forza dominante in un Universo ancora piccolo, e l'espansione rallentava. Nel periodo successivo, le dimensioni dell'Universo aumentarono fino a che una misteriosa energia oscura" repulsiva divenne dominante sulla più debole forza di gravità attrattiva, producendo così un'espansione accelerata dell'Universo. I cerchi concentrici rossi indicano che nella prima metà di vita del cosmo la velocità relativa di allontanamento delle galassie era minore rispetto a quella nella seconda metà di vita (cerchi verdi).

31 T. Pera – Materia ed Energia energia: graduatoria di consumo (potenza) 16,2 miliardi di Joule /ora locomotiva diesel X miliardi di Joule/ora decollo shuttle X miliardi di Joule/ora uragano X miliardi di Joule maree

32 T. Pera – Materia ed Energia graduatoria di consumo (potenza) 16,2 miliardi di Joule /ora locomotiva diesel miliardi di Joule maree X ·10 6 miliardi di Joule 200 milioni di miliardi atomica Zar allH 2 (1961) X ·10 6 miliardi di Joule vulcani nel mondo X 1, ·10 6 miliardi di Joule terremoto di Valdivia (Mex) X ·10 7 miliardi di Joule movimento placche/anno

33 T. Pera – Materia ed Energia graduatoria di consumo (potenza) 16,2 miliardi di Joule /ora locomotiva diesel ·10 7 miliardi di Joule movimento placche/anno X ·10 7 miliardi di Joule aria oceano X ·10 8 miliardi di Joule biomassa nel mondo X 6, ·10 9 miliardi di Joule riserve fossili (mondo) X ·10 9 miliardi di Joule innalzamento dei monti/mondo

34 T. Pera – Materia ed Energia VARIAZIONE DELLA PRODUZIONE MONDIALE dallledzione 2011 della Review energetica della BP PETROLO 25 milioni di barili giornalieri

35 T. Pera – Materia ed Energia VARIAZIONE DELLA PRODUZIONE MONDIALE Il grafico precedente mostra la variazione nella produzione di energia delle varie fonti tra il 2005 e il Il petrolio è rimasto sostanzialmente piatto (nel 2010 stessa quantità del 2006). Il nucleare è rimasto costante e ora, dopo il disastro Giapponese e la sostanziale uscita dal nucleare della Germania, è probabile che ceda delle quote. Le rinnovabili (idro, eolico, solare e biomasse) sono aumentate di 230 Mtep; in questa cifra, il biofuel pesa solo per il 20% ed è auspicabile che tale valore non cresca troppo. Il problema è che gas e soprattutto carbone continuano a crescere; la vera sfida del 21° secolo è fare a meno del carbone che incide quasi per un terzo e che sta superando per importanza il petrolio (il sorpasso potrebbe avvenire nel 2011).

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37 T. Pera – La distillazione del petrolio

38 T. Pera – Materia ed Energia VARIAZIONE DELLA PRODUZIONE MONDIALE Con 8 milioni di tonnellate in meno (rispetto ai 9,57 mln realizzati solo nel 2010), la produzione di biodiesel europea nel 2011 segna una battuta darresto senza precedenti (European Biodiesel Board Ebb): il rapporto tecnico evidenzia una crescita scarna del 5,5% sullanno precedente, rispetto invece alle abbondanti percentuali del +17% nel 2009 e del +35% nel Secondo Ebb, nonostante ci sia stato un aumento complessivo della capacità produttiva del biodiesel – che nei primi 6 mesi del 2011 è passata da 21,9 a 22,1 mln ton. – il tasso di utilizzo dei 254 impianti europei è comunque crollato ormai al 44%. Meno critica rispetto alla media Ue la situazione in Italia, dove a metà 2011 la capacità era di 2,26 mln ton. (2,37 a fine 2010) e la produzione si aggirava intorno agli 1,9 milioni. Questo drastico calo di produzione deriva dal netto aumento delle importazioni di biodiesel da Argentina e Indonesia, (nel primo trimestre del 2011sono arrivate a rappresentare, rispettivamente, il 71 e il 27% dellimport totale della Ue, lasciando al resto del mondo un mero 2%) a seguito dellintroduzione, nei 2 Paesi, di sistemi fiscali incentivanti per lexport di biodiesel.

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40 T. Pera – Materia ed Energia distribuzione % rispetto al costo per litro in Italia

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42 T. Pera – Energeticamente consapevoli : verifica e valutazione Sulle tracce della competenza Vi ringrazio per lattenzione


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