I.I.S. Leopoldo Pirelli Relazione illustrativa IL SOLE IN LABORATORIO I.I.S. Leopoldo Pirelli Relazione illustrativa

SCIENZE INTEGRATE – MATEMATICA a.s.09/10 LA CENTRALINA METEO AMBIENTALE a.s 10/11 impianto solare per l'estrazione dell'acqua dall'umidità atmosferica, con successiva potabilizzazione.

REATTORE A IDROGENO GASSOSO

MIGRAZIONE DEI PROTONI = + O H = + H O MIGRAZIONE DEI PROTONI

ATHANOR antica fornace alchemica

SCHEMA REATTORE ELETTROLITICO

ANALISI CATODO 10

FINESTRA TAVOLA PERIODICA 11

CELLA ELETTROLITICA A-C+ A- + C+ 12 Accumulatore Anodo Catodo H3O+ OH- 2H2O H3O+ +OH- CELLA ELETTROLITICA 12

CELLA ELETTROLITICA 13 Accumulatore Anodo Catodo A- C+ C+ C+ A- C+ A- movimento elettroni A- C+ C+ C+ A- C+ A- H3O+ OH- A- 2H2O H3O+ +OH- movimento elettroni CELLA ELETTROLITICA 13

ELETTROLISI DELL’ ACQUA Accumulatore Anodo Catodo movimento elettroni ELETTROLISI DELL’ ACQUA OH- H3O+ H3O+ H3O+ OH- H3O+ OH- H3O+ OH- OH- 2H2O H3O+ +OH- movimento elettroni CELLA ELETTROLITICA 14

ELETTROLISI DELL’ ACQUA Accumulatore Anodo Catodo movimento elettroni ELETTROLISI DELL’ ACQUA OH- H3O+ OH- H3O+ 6H2O O2+4H3O++4e- 4H2O+4e- 2H2+4OH- OH- H3O+ OH- H3O+ OH- H3O+ 2H2O  2H2+O2 movimento elettroni CELLA ELETTROLITICA 15

CELLA ELETTROLITICA SOLUZIONI ALCALINE K2CO3(s) 2K+(aq) + CO2-3(aq) Accumulatore Anodo Catodo movimento elettroni SOLUZIONI ALCALINE K2CO3(s) 2K+(aq) + CO2-3(aq) CO2-3(aq) +H2O HCO-3(aq)+ OH-(aq) 4OH- O2 + 2H2O + 4e- 4H2O +4e- 2H2+4OH- HCO-3(aq)+ H2O H2CO3(aq)+OH-(aq) 2H2O H3O+ +OH- movimento elettroni CELLA ELETTROLITICA 16

CELLA ELETTROLITICA SOLUZIONI ALCALINE 17 Accumulatore Anodo Catodo movimento elettroni SOLUZIONI ALCALINE 4OH- O2 + 2H2O + 4e- 4H2O +4e- 2H2+4OH- 2H2O  2H2+2O2 movimento elettroni CELLA ELETTROLITICA 17

CELLA ELETTROLITICA SOLUZIONI ALCALINE 18 Accumulatore Anodo Catodo movimento elettroni SOLUZIONI ALCALINE O2 H2 4OH- O2 + 2H2O + 4e- 4H2O +4e- 2H2+4OH- O2 H2 O2 H2 O2 H2 2H2O 2H2+2O2 movimento elettroni CELLA ELETTROLITICA 18

MIGRAZIONE DEI PROTONI = O + H = O + H MIGRAZIONE DEI PROTONI 19

FOTO ELETTRODI

ELETTRODO DOPO REAZIONE

REATTORE 1 ACCESO

Potere di penetrazione dei raggi nei materiali Figura : potere di penetrazione dei raggi 13 Nota 13: figura tratta da www.zonanucleare.com/scienza/radioattività

Influenza della Radiazioni Ionizzanti sull’uomo Le radiazioni prodotte dai radioisotopi interagiscono con la materia con cui vengono a contatto trasferendovi ENERGIA. Tale energia nell’uomo, produce una ionizzazione delle molecole. Perciò si dicono anche RADIAZIONI IONIZZANTI.14 L’esposizione alle RADIAZIONI IONIZZANTI può però provocare gravi danni, in quanto intaccando cellule e tessuti causa malattie a molti apparati del corpo umano. Infatti possono provocare sterilità, creare mutazioni a livello del DNA, con gravi patologie alla progenie, ed infine determinare gravi forme di leucemie e tumori. 15 Nota 14: sito www.zonanucleare.com/scienza/radioattività Nota 15 : sito www.wikipedia.org/wiki/radioattività

La radioprotezione Poiché, come abbiamo detto, l’esposizione alle radiazioni ionizzanti può provocare conseguenze dannose alla salute, è stato necessario predisporre adeguate misure legislative di protezione. E’ nata così la radioprotezione, cioè un insieme di misure destinate a garantire la protezione di lavoratori, popolazione e ambiente. 23 Quelle più elementari sono: Stare lontano dalle sorgenti di radiazioni, in quanto la loro intensità diminuisce sulla distanza Interporre dispositivi di schermature (schermi spessi o muri di piombo, acciaio, cemento, materiali speciali tra la sorgente e le persone) Ridurre al minimo la durata di esposizione alle radiazioni 23 Inoltre la LEGGE ITALIANA prescrive che non si debbono superare i limiti Per i lavoratori esposti il limite massimo di dose stabilito è di 20mSV/anno in più rispetto alla radiazione naturale (pari a 2,4mSV/anno) 23 Per la popolazione il limite massimo di dose stabilito è di 1mSV/anno in più rispetto alla radiazione naturale (pari a 2,4mSV/anno) 23 Nota 23 : sito www.zonanucleare.com/scienza/radioattività

STAZIONE DI TELECONTROLLO

Analisi dei dati per la determinazione dell’ influenza delle variabili coinvolte nel fenomeno 27

FASI : 1- Prove preliminari 2- Campagna di sperimentazione 3- Interpolazione dei dati 4- Superficie interpolante 5- Conclusione finale 28

COEFFICIENTI DI CORRELAZIONE

Grafico del rendimento z =0. 00153x2 -0. 0456xy+0. 04y2+0. 032x+0 Grafico del rendimento z =0.00153x2 -0.0456xy+0.04y2+0.032x+0.312y+0.756 in funzione della superficie anodica (assex) e della superficie catodica catodica (asse y)

Calcolando la derivata prima della funzione z rispetto ad y ed eguagliando a zero si è determinata la retta dei minimi : 0.0456x+0.08y+0.312=0, luogo dei vertici delle parabole sezioni Tale derivata risulta <o per * x >1.754y+6.844 32

Luogo dei minimi (vertici delle parabole ottenute sezionando la superficie con x = cost) m: -0.04556x+0.08y+0.312 =0 Retta r e retta s r: y =3 (valore massimo della superficie catodica) s: y =1 ( valore minimo della superficie catodica) t: x =12.1 (intersezione tra retta dei minimi e y=3) w: x = 8.6 (intersezione tra retta dei minimi e y= 1) 33

Dall’esame di questo grafico si evince,in modo cautelativo, che per anodo con superficie superiore a 12.1 e superficie catodica compresa tra 1 e 3 (zona gialla) il rendimento aumenta al diminuire della superficie catodica e quindi, in modo puntuale (zona blue) se al variare del catodo adattiamo opportunamente l’anodo secondo la *, siamo certi che il rendimento cresca al diminuire della superficie catodica. * x >1.754y+6.844

CONCLUSIONE Le risultanze dell’ indagine matematica hanno portato alla decisione di ridurre la superficie catodica, per singolo anodo, per migliorare il rendimento energetico. 36

ELETTRODO A REVOLVER

REATTORE 2

CADUTA DI POTENZA

SCHEMA REATTORE A LETTO FLUIDI (5)

REATTORE A LETTO FLUIDO (5)

GRAFICO RENDIMENTO