Prof.:Maria Letizia Fogliata L’ENERGIA Nava Giuseppe Rodolfi Andrea Prof.:Maria Letizia Fogliata Anno scolastico 2013/2014 Classe 3°B

COSA E’ L’ENERGIA? L'energia è la grandezza fisica che misura la capacità di un corpo o di un sistema di compiere lavoro, a prescindere dal fatto che tale lavoro sia o possa essere effettivamente svolto. Il termine è stato introdotto da Aristotele in ambito filosofico per distinguere la possibilità, la "potenza" (Aristotele) propria della materia informe, dalla reale capacità di far assumere in atto , realtà formale alle cose. Il concetto di energia può emergere intuitivamente dall'osservazione sperimentale che la capacità di un sistema fisico di compiere lavoro diminuisce a mano a mano che questo viene prodotto. L'energia è una grandezza fisica estensiva, che ha una importanza centrale nella formulazione di molte teorie, dalla meccanica classica alla termodinamica, dalla teoria della relatività alla meccanica quantistica.L’energia può variare a seconda dei tipi che esistono in natura.

ARISTOTELE E POTENZA Aristotele è stato un filosofo, scienziato e logico greco antico, noto come il "filosofo dell'immanenza". Discepolo di Platone, è considerato una delle menti filosofiche più innovative, prolifiche e influenti del mondo antico occidentale per la vastità dei suoi campi di conoscenza; fu stimato per secoli come l'emblema dell'uomo sapiente e come precursore di scoperte.

GRANDEZZA FISICA Nella definizione di "grandezza" del VIM 3 il termine "riferimento" può essere una unità di misura, una procedura di misura, o un materiale di riferimento, o una loro combinazione. Sebbene in base a questa definizione, il concetto di "grandezza" coincida con quello di "grandezza fisica scalare", può essere considerato "grandezza" anche un vettore le cui componenti siano grandezze. Per esempio, il concetto della grandezza "Lunghezza" può essere specificato, per esempio, in quelle di: •"Raggio" (il quale può essere specificato a sua volta in quello, per esempio, di "Raggio di un cerchio") •"Lunghezza d'onda" (il quale può essere specificato a sua volta in quello, per esempio, di "Lunghezza d'onda della radiazione D del sodio")

LAVORO In fisica, il lavoro è il trasferimento di energia cinetica tra due sistemi attraverso l'azione di una forza o una risultante di forze quando l'oggetto subisce uno spostamento e la forza ha una componente non nulla nella direzione dello spostamento. Il lavoro complessivo esercitato su un corpo è pari dunque alla variazione della sua energia cinetica. In particolare il lavoro compiuto da una forza è nullo se questa non ha componenti lungo la direzione dello spostamento o se lo spostamento è nullo. Il termine lavoro è stato introdotto nel 1826 dal matematico francese Gaspard Gustave de Coriolis.

GASPARD GUSTAVE DE CORIOLIS Gaspard-Gustave de Coriolis è stato un matematico, fisico e ingegnere meccanico francese.La sua carriera si sovrappose con l'avvio della rivoluzione industriale, incentrata sull'utilizzo della macchina a vapore con i suoi sistemi meccanici in rapida rotazione. Il suo interesse per la dinamica della macchine rotanti lo condusse a formulare le equazioni differenziali del moto dal punto di vista di un sistema di coordinate a sua volta in rotazione, presentate all'accademia francese delle scienze nel 1831.

FISICA La fisica è la scienza della natura nel senso più ampio. Scopo della fisica è lo studio dei fenomeni naturali, ossia di tutti gli eventi che possano essere descritti ovvero quantificati attraverso grandezze fisiche opportune, al fine di stabilire principi e leggi che regolano le interazioni tra le grandezze stesse e rendano conto delle loro reciproche variazioni.Uno tra i più grandi esperti della fisica è il famosissimo Albert Einstein con la sua celebre formula E=mc².

ALBERT EINSTEIN Albert Einstein (Ulma, 14 marzo 1879 – Princeton, 18 aprile 1955) è stato un fisico e filosofo della scienza tedesco naturalizzato statunitense.La sua grandezza consiste nell'aver mutato per sempre il modello di interpretazione del mondo fisico. dimostrò la validità della teoria dei quanti di Planck nell'ambito della spiegazione dell'effetto fotoelettrico dei metalli;fornì una valutazione quantitativa del moto browniano e l'ipotesi di aleatorietà dello stesso; espose la teoria della relatività ristretta, che precede di circa un decennio quella della relatività generale.Nel 1921 ricevette il Premio Nobel per la fisica "per i contributi alla fisica teorica, in particolare per la scoperta della legge dell'effetto fotoelettrico", e la sua fama dilagò in tutto il mondo soprattutto per la teoria della relatività, in grado, per l'assoluta originalità, di colpire l'immaginario collettivo.

E=mc² La sua immagine rimane a tutt'oggi una delle più conosciute del pianeta, avendone fatto e facendone largo uso anche il mondo della pubblicità: si è giunti infatti, inevitabilmente, alla registrazione del marchio "Albert Einstein".

CORPO In fisica, un corpo è una porzione di materia (o un oggetto) che può essere descritta con la teoria della meccanica classica, o della meccanica quantistica, e misurata con degli strumenti di misura. In particolare, in meccanica classica, un corpo è concetto matematico atto ad astrarre alcune caratteristiche comuni delle cose naturali che ci circondano al fine di descriverne il loro comportamento meccanico. . In tale accezione, si considera che il corpo è dotato di massa (inerziale, gravitazionale) e che di esso si può determinare la posizione, la velocità e in alcuni casi l'orientazione nello spazio, e come queste caratteristiche cambino sotto l'azione delle forze ad esso applicate.

LUNGHEZZA Il termine lunghezza, nell'uso comune, indica la maggiore tra le dimensioni di un oggetto ovvero tra le sue estensioni nello spazio. Nelle varie discipline tecniche e scientifiche il termine ha un utilizzo definito più rigorosamente o assume un significato leggermente diverso. La lunghezza è assunta come una delle grandezze fisiche fondamentali, nel senso che non può essere definita in termini di altre grandezze. La lunghezza non è una proprietà intrinseca ad alcun oggetto. Infatti due osservatori possono misurare lo stesso oggetto e ottenere risultati differenti. Questa strana proprietà dello spazio viene spiegata nella teoria della relatività speciale di Albert Einstein.

Velocità In fisica, la velocità è definita come la derivata della posizione rispetto al tempo, ovvero il tasso di cambiamento della posizione in funzione del tempo.

SCIENZA Per scienza si intende un sistema di conoscenze, ottenute attraverso un'attività di ricerca prevalentemente organizzata e con procedimenti metodici e rigorosi, allo scopo di giungere ad una descrizione, verosimile e oggettiva, della realtà e delle leggi che regolano l'occorrenza dei fenomeni. L'insegnamento della scienza e la ricerca scientifica vengono praticati non solo nelle università, ma anche in istituti, enti di ricerca e imprese. Vi sono solide vocazioni accademiche, ma anche amatori che si dedicano soprattutto all'osservazione scientifica.

MASSA La massa è una grandezza fisica, cioè una proprietà dei corpi materiali, che determina il loro comportamento dinamico quando sono soggetti all'influenza di forze esterne.Nel corso della storia della fisica, in particolare nella fisica classica, la massa è stata considerata una proprietà intrinseca della materia, rappresentabile con un valore scalare (indipendente dalla direzione), e che si conserva nel tempo e nello spazio, rimanendo costante in ogni sistema isolato. Inoltre, il termine massa è stato utilizzato per indicare due grandezze potenzialmente distinte: l'interazione della materia con il campo gravitazionale e la relazione che lega la forza applicata a un corpo con l'accelerazione su di esso indotta (vedi più sotto i paragrafi Massa inerziale e Massa gravitazionale). Tuttavia, è stata verificata l'equivalenza delle due masse in numerosi esperimenti.

NATURA La natura è l'insieme degli esseri viventi e inanimati considerato nella sua forma complessiva, nella totalità cioè dei fenomeni e delle forze che in esso si manifestano. Il termine deriva dal latino natura, participio futuro del verbo nasci (nascere) e letteralmente significa "ciò che sta per nascere".Natura a sua volta deriva dalla traduzione latina della parola greca physis.Secondo Heidegger questo termine greco è collegato alla parola phàos, phòs che vuol dire luce, volendo significare una connessione tra la vita e la luce.

HEIDEGGER Martin Heidegger (Meßkirch, 26 settembre 1889 Friburgo in Brisgovia, 26 maggio 1976) è stato un filosofo tedesco. È considerato il maggior esponente dell'esistenzialismo.

TIPI D’ENERGIA L'energia esiste in varie forme, ognuna delle quali ha una propria espressione in termini dei dettagli del sistema considerato, come la velocità o la distanza relativa fra particelle. Le principali forme di energia sono: Energia meccanica, definita classicamente come somma di energia potenziale e energia cinetica Energia chimica Energia elettromagnetica Energia termica Energia nucleare Le principali fonti di energia attraverso le quali è possibile produrre energia elettrica sono: Energia idroelettrica Energia mareomotrice Energia geotermica Energia eolica Energia solare Energia magnetica Energia potenziale Energia racimolata Energia cinetica.

ENERGIA MECCANICA In fisica l'energia meccanica è la somma di energia cinetica ed energia potenziale attinenti allo stesso sistema, da distinguere dall'energia totale del sistema. Quando due sistemi scambiano tra loro energia meccanica, tale energia in transito è definita lavoro. L'energia meccanica può essere posseduta da un sistema e scambiata con altri sistemi, mentre il lavoro corrisponde solamente alla parte di energia meccanica che è scambiata.

ENERGIA CHIMICA L'energia chimica è un'energia che varia a causa della formazione o rottura di legami chimici di qualsiasi tipo negli elementi chimici coinvolti nelle reazioni chimiche. Essa è quindi l'energia immagazzinata nei legami chimici ed è sostanzialmente riconducibile alla somma dell'energia potenziale delle interazioni elettrostatiche delle cariche presenti nella materia ponderabile, più l'energia cinetica degli elettroni.

ENERGIA ELETTROMAGNETICA In fisica, l'energia del campo elettromagnetico è l'energia immagazzinata in una data regione di spazio dal campo elettromagnetico, ed è costituita dalla somma delle energie associate al campo elettrico ed al campo magnetico. Nelle onde elettromagnetiche queste due quantità sono sempre uguali ed è conveniente parlare di flusso di energia trasportata dall'onda nell'unità di tempo attraverso una superficie, attraverso l'uso del vettore di Poynting.

ENERGIA TERMICA L'energia termica è la forma di energia posseduta da qualsiasi corpo che abbia una temperatura superiore allo zero assoluto. Macroscopicamente la quantità posseduta di tale energia è proporzionale alla temperatura, alla massa e al calore specifico del corpo (capacità termica). In base al secondo principio della termodinamica, è considerata una forma di energia degradata in quanto non tutta l'energia termica può essere convertita in energia meccanica.

ENERGIA NUCLEARE In ingegneria energetica 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. L'energia nucleare è una forma di energia che deriva da profonde modifiche della struttura stessa della materia. Agli inizi del XX secolo furono scoperti alcuni decadimenti nucleari con emissione di elettroni che non sembravano soddisfare il principio di conservazione dell'energia. Per risolvere il problema nel 1924 Niels Bohr avanzò l'idea che a livello atomico l'energia non fosse strettamente conservata, proponendo una teoria che si rivelò errata. Wolfgang Pauli nel 1930 e Enrico Fermi nel 1934, ritenendo fondamentale e tenendo ferma la conservazione dell'energia, postularono invece l'esistenza di nuove interazioni e di una nuova particella mai osservata prima che fosse in grado di trasportare l'energia che risultava mancante negli esperimenti. In questo modo, guidati dal principio di conservazione dell'energia, riuscirono a scoprire il neutrino, una particella priva di carica elettrica effettivamente osservata negli esperimenti nel 1959.Questa scoperta portò nel 1945 il lancio della bomba atomica.

NIELS BOHR Niels Henrik David Bohr(Copenaghen, 7 ottobre 1885 –Copenaghen, 18 novembre 1962) è stato un fisico, matematico, filosofo della scienza, teorico della fisica e accademico danese.Diede contributi fondamentali nella comprensione della struttura atomica e nella meccanica quantistica, per i quali ricevette il premio Nobel per la Fisica nel 1922.

WOLFGANG PAULI Wolfgang Ernst Pauli (Vienna, 25 aprile 1900 – Zurigo, 15 dicembre 1958) è stato un fisico austriaco.Fu fra i padri fondatori della meccanica quantistica. Suo è il principio di esclusione, per il quale vinse il Premio Nobel nel 1945, secondo il quale due elettroni in un atomo non possono avere tutti i numeri quantici uguali.

ENRICO FERMI Enrico Fermi è stato un fisico italiano naturalizzato statunitense.È tra i più noti scienziati al mondo principalmente per gli studi teorici e sperimentali nell'ambito della meccanica quantistica, e in particolare della fisica nucleare. Tra i maggiori contributi si possono citare la teoria del decadimento β, la statistica quantistica di Fermi-Dirac e i risultati concernenti le interazioni nucleari.Progettò e guidò la costruzione del primo reattore nucleare a fissione, che produsse la prima reazione nucleare a catena controllata. Fu uno dei direttori tecnici del Progetto Manhattan, che portò alla realizzazione della bomba atomica nei laboratori di Los Alamos. È stato inoltre tra i primi ad interessarsi alle potenzialità della simulazione numerica in ambito scientifico, nonché l'iniziatore di una seconda scuola di fisici sia in Italia, sia negli Stati Uniti d'America.Fermi è universalmente riconosciuto come uno dei più grandi scienziati di tutti i tempi. Nel 1938 ricevette il Premio Nobel per la fisica.

MECCANICA QUANTISTICA La meccanica quantistica (anche detta fisica quantistica) è una teoria della fisica moderna che descrive il comportamento della materia, della radiazione e le reciproche interazioni, con particolare riguardo ai fenomeni tipici delle scale di lunghezze o di energie atomiche e subatomiche.Tra i più noti scienziati che studiano la meccanica quantistica troviamo Niels Bohr,Wolfgang Pauli e Enrico Fermi.

BOMBA ATOMICA La bomba nucleare o bomba atomica, più propriamente bomba a fissione nucleare incontrollata, è un'arma di distruzione di massa, un ordigno esplosivo, appartenente al gruppo delle armi nucleari, la cui energia è prodotta dalla reazione nucleare a catena incontrollata di fissione nucleare, cioè la divisione, spontanea o indotta, del nucleo atomico di un elemento pesante in due o più frammenti.La prima bomba atomica è stata lanciata il 6 agosto del 1945 a Hiroshima.

ENERGIA IDROELETTRICA L'energia idroelettrica è una fonte di energia alternativa e rinnovabile, che sfrutta la trasformazione dell'energia potenziale gravitazionale, posseduta da una certa massa d'acqua ad una certa quota altimetrica, in energia cinetica al superamento di un certo dislivello; tale energia cinetica viene infine trasformata in energia elettrica in una centrale idroelettrica grazie ad un alternatore accoppiato ad una turbina.

ENERGIA MAREOMOTRICE L'energia mareomotrice è l'energia ricavata dagli spostamenti d'acqua causati dalle maree. Rappresenta una fonte di energia alternativa e rinnovabile.

ENERGIA GEOTERMICA L'energia geotermica è l'energia generata per mezzo di fonti geologiche di calore e può essere considerata una forma di energia alternativa e rinnovabile, se valutata in tempi brevi. Si basa sui principi della geotermia ovvero sullo sfruttamento del calore naturale della Terra (gradiente geotermico) dovuto all'energia termica rilasciata in processi di decadimento nucleare naturale di elementi radioattivi quali l'uranio, iltorio e il potassio, contenuti naturalmente all'interno della terra (nucleo,mantello e crosta terrestre).

I GEYSER Il geyser è una tipologia di sorgente di acqua calda che ha delle eruzioni periodiche che creano delle colonne di acqua calda e vapore. I geyser sono una manifestazione del vulcanismo secondario, che si ottiene quando è presente una caratteristica struttura a sifone. In essa ci sono rocce permeabili, nelle quali circola l'acqua, dirette prima verso il basso e poi verso l'alto, circondate da rocce impermeabili, e nelle vicinanze è poi posta una camera magmatica. L'acqua entra nella struttura a sifone ed è riscaldata a causa della vicina camera magmatica, ma la profondità e la conseguente pressione litostatica impediscono che essa diventi vapore. In seguito risale in superficie e, con una pressione minore, l'acqua e il vapore sono liberi di esplodere in getti periodici. Il periodo è dovuto proprio al tempo necessario affinché il sifone si riempia.

L’URANIO 235 L'uranio 235, spesso indicato con il simbolo 235U, è l'isotopo dell'uranio con numero di massa pari a 235. Poiché il numero di massa è la somma del numero di protoni e del numero di neutroni nel nucleo, l'235U, avendo numero atomico 92, ha 143 neutroni.Esso è presente in natura con un'abbondanza all'incirca di 0.7% (l'isotopo più abbondante dell'uranio è quello di massa 238). L'interesse per l'235U risiede nel fatto che esso è in pratica il solo isotopo fissile presente in natura; esso, cioè, ha una elevata probabilità di subire fissione se bombardato con neutroni termici, e la sua fissione è accompagnata dall'emissione di un numero di neutroni sufficiente a sostenere una reazione a catena.

ENERGIA EOLICA L'energia eolica è la conversione dell'energia del vento in una forma utilizzabile di energia, generalmente grazie all'utilizzo di aerogeneratori che producono energia elettrica, tramite mulini a vento che producono energia meccanica, pompe a vento che pompano l'acqua oppure ancora vele che spingono in moto le navi. L'energia eolica è un'energia alternativa ai combustibili fossili, abbondante, rinnovabile e a sostegno dell'economia verde, ampiamente distribuita, pulita, non produce emissioni di gas serra durante il funzionamento e richiede una superficie di terra non eccessivamente elevata.

ENERGIA SOLARE L'energia solare è l'energia associata alla radiazione solare e rappresenta la fonte primaria di energia sulla Terra e ha diverse caratteristiche. L'energia solare è quella normalmente utilizzata dagli organismi autotrofi, cioè quelli che eseguono la fotosintesi, comunemente indicati come "vegetali"; gli altri organismi viventi sfruttano invece l'energia chimica ricavata dai vegetali o da altri organismi che a loro volta si nutrono di vegetali e quindi in ultima analisi sfruttano anch'essi l'energia solare, seppur indirettamente. Da questa energia derivano più o meno direttamente quasi tutte le altre fonti energetiche disponibili all'uomo quali i combustibili fossili, l'energia eolica, l'energia del moto ondoso, l'energia idroelettrica, l'energia da biomassa con le sole eccezioni dell'energia nucleare e dell'energia delle maree.

CARATTERISTICHE DELL’ENERGIA SOLARE Dal punto di vista energetico si tratta di un'energia alternativa ai classici combustibili fossili, rinnovabile e pulita (energia verde) nonché una delle energie a sostegno della cosiddetta economia verde nella società moderna. Può essere opportunamente sfruttata attraverso diverse tecnologie e a diversi fini anche se in diverse sue tecnologie di sfruttamento soffre di variabilità e intermittenza di produzione ovvero non piena programmabilità dovuta ai cicli giorno-notte e alla copertura nuvolosa.

FONTI DI ENERGIA ALTERNATIVA Per fonte di energia alternativa si intende una particolare fonte di energia ovvero un modo di ottenere energia elettrica o meccanica differente da quella ottenuta con l'utilizzo dei combustibili fossili che costituiscono invece le cosiddette fonti di energia tradizionali e destinate ad esaurirsi nel lungo periodo. Spesso tale classe di fonti energetiche viene confusa o assimilata a quella delle fonti di energia rinnovabile o anche a quella delle fonti energetiche in grado di permettere uno sviluppo sostenibile, di cui queste rappresentano solo una sottoclasse di quelle alternative. In realtà le fonti di energia alternativa comprendono una classe più ampia di forme di produzione di energia, oltre alle rinnovabili, comprendendo qualunque modo di produzione di energia che non avvenga mediante l'utilizzo di combustibili fossili. Una differenza sostanziale ad esempio è la presenza fra le fonti alternative dell'energia nucleare che non viene compresa nell'altra classe in quanto considerata non rinnovabile.

ENERGIA POTENZIALE In fisica, l'energia potenziale di un oggetto è l'energia che esso possiede a causa della sua posizione in un campo di forze. Nel caso si tratti di un sistema, l'energia potenziale può dipendere dalla disposizione degli elementi che lo compongono. Si può vedere l'energia potenziale anche come la capacità di un oggetto (o sistema) di trasformare la propria energia in un'altra forma di energia, come ad esempio l'energia cinetica.

ENERGIA CINETICA L'energia cinetica è l'energia che possiede un corpo per il movimento che ha o che acquista: è il lavoro necessario per portare un corpo da una velocità nulla a una velocità v e quindi il lavoro necessario per portarlo da 0 a v. Quando un corpo di massa "m" varia la sua velocità, con questa varia anche la sua energia cinetica. Il lavoro rappresenta questa variazione di energia cinetica. L'energia cinetica quindi è associata alla massa e alla velocità di un corpo in movimento. L'energia cinetica che possiede un corpo di massa m nel suo moto di caduta è uguale al lavoro compiuto per fermarsi.

ENERGIA MAGNETICA In fisica, in particolare in elettromagnetismo, l'energia magnetica è l'energia associata al campo magnetico. Insieme all'energia potenziale elettrica, essa costituisce l'energia del campo elettromagnetico.L'energia potenziale di un magnete con momento magnetico  in un campo magnetico  è definita come il lavoro della forza magnetica (il momento meccanico) nel ri-allineare il momento di dipolo magnetico.

ENERGIA ELETTRICA In fisica, l'energia potenziale elettrica, anche detta energia potenziale elettrostatica, è l'energia potenziale del campo elettrostatico. Si tratta dell'energia posseduta da una distribuzione di carica elettrica, ed è legata alla forza esercitata dal campo generato dalla distribuzione stessa. Insieme all'energia magnetica, l'energia potenziale elettrica costituisce l'energia del campo elettromagnetico.L'energia potenziale elettrostatica può essere definita come il lavoro svolto per creare una distribuzione di carica partendo da una configurazione iniziale in cui ogni componente della distribuzione non interagisce con gli altri. Ad esempio, per un sistema discreto di cariche essa coincide con il lavoro svolto per portare le singole cariche da una posizione in cui esse hanno potenziale elettrico nullo alla loro disposizione finale.L'energia potenziale elettrostatica può anche essere definita a partire dal campo elettrostatico generato dalla distribuzione stessa, ed in tale caso la sua espressione è indipendente dalla sorgente del campo.