Le trasformazioni da una forma di energia all’altra Energia e sostenibilità: un percorso curricolare trasversale Memo, Modena – 16 novembre 2011

…abbiamo visto Produzione Lavoro attraverso processi di utilizzo dell’energia: – Idrica possieduta dall’acqua che scende a valle – Eolica resa disponibile dal vento MACCHINE “PASSIVE” Non producono nulla di per sè, consentono di trasmettere il movimento e di sfruttare l’energia disponibile

Da questo momento in poi… MACCHINE “ATTIVE” Macchine capaci di produrre lavoro attraverso l'utilizzo del calore come fonte energetica. Il calore era una fonte già conosciuta e utilizzata per la cottura dei cibi e il riscaldamento fin dai tempi della scoperta del fuoco, ma fino a quel momento applicata ad attività produttive solo in forni, forge, fornaci.

Macchine attive Le nuove macchine utilizzarono il calore per produrre vapore, il quale, in funzione delle sue caratteristiche di PRESSIONE E TEMPERATURA è in grado di compiere lavoro facendo muovere congegni meccanici appositamente creati: nacquero così le macchine a vapore.

La Rivoluzione Industriale Passaggio, avvenuto nella gran parte dei paesi occidentali a partire dalla seconda metà del XVIII secolo, da un'economia tradizionale basata principalmente sull'agricoltura e sull'artigianato a un'economia incentrata sulla produzione di beni all'interno di fabbriche di grandi dimensioni. Iniziò in Gran Bretagna alla fine del XVIII secolo. Le quantità e le varietà dei beni prodotti aumentarono considerevolmente grazie alle innovazioni tecniche, alla creazione di macchinari (costruiti in acciaio e mossi dall'energia prodotta dalla macchina a vapore). L'efficienza delle industrie crebbe anche grazie alla concentrazione degli impianti nelle principali città, in regioni minerarie, presso importanti scali ferroviari e navali.

Macchine “a fuoco” (1) Macchina di Savery (1698)

Macchine “a fuoco” (2) Macchine di Papin ( )

Macchine “a fuoco” (3) Macchina di Newcomen (1712)

Macchine “a fuoco” (4) Macchina di Watt (1769)

La Locomotiva George Stephenson (1814)

Il battello a vapore Robert Fulton, 1803

L’elettricità Nella seconda metà del l’Ottocento iniziò a diffondersi l’impiego di un’altra importante fonte energetica: l’elettricità. Alessandro Volta ( ) Oersted ( ) e Faraday ( ) Thomas Edison ( )

Alessandro Volta ( ) La pila voltaica (pila di Volta) fu il primo generatore statico di energia elettrica mai realizzato. Inventata da Alessandro Volta intorno al 1800, essa costituisce il prototipo della batteria elettrica moderna.

Lampada a incandescenza La lampada a incandescenza è una fonte luminosa artificiale, funzionante sul principio dell'irraggiamento di fotoni generato dal surriscaldamento di un elemento metallico. La lampadina a incandescenza è stata inventata nel 1854 da Heinrich Goebel, un orologiaio tedesco emigrato in America. Egli non riuscì però a rendere pubblica la sua invenzione. Nel 1878 Thomas Alva Edison riuscì a costruirne un modello sufficientemente durevole.

Michael Faraday ( ) Le sue dimostrazioni stabilirono che un campo magnetico variabile produce un campo elettrico. Questa relazione è espressa matematicamente mediante la Legge di Faraday- Neumann-Lenz, che divenne successivamente una delle quattro equazioni di Maxwell.

…Applicazioni

Centrali Termolettriche

…Applicazioni

Bilancio Elettrico Nazionale anno 2010 (fonte: GSE)

Utilizzo del petrolio La necessità di quantità̀ sempre maggiori di energia e l’ideazione di un nuovo tipo di motore, ossia il motore a scoppio che sostituì quello a vapore, portarono allo sfruttamento industriale del petrolio.

Energia Nucleare Con energia nucleare (detta anche energia atomica), si intendono tutti quei fenomeni in cui si ha produzione di energia in seguito a trasformazioni nei nuclei atomici; tali trasformazioni sono dette "reazioni nucleari”.

Energia Nucleare: fissione Nelle reazioni di fissione nucleare (sia spontanea, sia indotta) nuclei di atomi con alto numero atomico (pesanti) come, ad esempio, l'uranio, il plutonio e il torio si spezzano producendo nuclei con numero atomico minore, diminuendo la propria massa totale e liberando una grande quantità di energia. Il processo di fissione indotta viene usato per produrre energia nelle centrali nucleari.

Energia Nucleare: fusione Nelle reazioni di fusione nucleare i nuclei di atomi con basso numero atomico, come l'idrogeno, il deuterio o il trizio, 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

Grazie per l’attenzione!