L’ENERGIA E ROSA CACCIOPPOLI PROGETTO A CURA DI VERONICA BERTAZZI SCUOLA MEDIA QR S.LUCIA CLASSE 3°A ANNO SCOLASTICO 2006-2007 INSEGNANTE : PROF. PIERO VANZETTI TECNOLOGIA

SOMMARIO FORME E TRASFORMAZIONI UNITA’ DI MISURA TRASFORMAZIONI DELL’ENERGIA ENERGIA E FONTI ENERGETICHE NELLA STORIA FONTI ENERGETICHE DERIVATE DAL SOLE FOTOSINTESI CLOROFILLIANA LE PIANTE COMBUSTIBILI FOSSILI ELEMENTI NATURALI IRRAGGIAMENTO DIRETTO

ENERGIA FORME E TRASFORMAZIONI Si può definire energia la capacità dei corpi o di fenomeni di produrre in qualsiasi maniera lavoro. L’energia può trovarsi sotto forme diverse, quali ad esempio: la capacità di compiere lavoro direttamente con il proprio movimento (ENERGIA MECCANICA), come nel caso di una cascata d’acqua o di un colpo di martello; oppure la possibilità per un corpo di combinarsi con altri (ENERGIA CHIMICA), come nei combustibili e nelle pile elettriche; o ancora la proprietà di un corpo di avere calore (ENERGIA TERMICA); o la particolare situazione di potenziale elettrico di un corpo (ENERGIA ELETTRICA). L’energia quindi non si crea,non si distrugge, ma semplicemente si converte passando da una forma all’altra.

UNITA’ DI MISURA DELL’ENERGIA E DEL LAVORO: JOULE J=N·m (NEWTON PER METRO) Altre forme di energia o derivate da quelle fondamentali possono essere: -energia potenziale -energia cinetica -energia elastica -energia nucleare -energia radiante

L’energia termica può convertirsi, mediante una macchina a vapore o a turbina, in energia meccanica; questa si può trasformare in termica con l’attrito. L’energia chimica contenuta nei combustibili si trasforma, con la combustione, in energia termica o in energia meccanica tramite il motore a combustione interna. L’energia meccanica può essere trasformata in energia elettrica con la dinamo o con l’alternatore. L’energia elettrica può convertirsi, mediante un motore elettrico, in energia meccanica, o in termica con una resistenza elettrica. Ecc. ecc.

TRASFORMAZIONI DELL’ENERGIA Pila-accumulatore En.Elettrica En.Chimica Accumulatore Resistenza elettrica Alternatore - Dinamo Combustione Motore elettrico Motore a scoppio Termocoppia En.Termica Attrito En.Meccanica Macchine a vapore-turbine

Energia e fonti energetiche nella storia I primi uomini non avevano a disposizione altra energia che quella derivante dal cibo :energia chimica (energia muscolare termica). Un radicale cambiamento si attuò circa mezzo milione di anni fa con la scoperta del fuoco,che l’uomo utilizzò per il riscaldamento e la cottura dei cibi. La trasformazione successiva dell’uomo primitivo da semplice cacciatore e raccoglitore di ciò che la natura gli offriva spontaneamente, a coltivatore e allevatore, richiese nuove forme di energia. L’ addomesticamento di animali da tiro rappresentò allora

la scoperta di come produrre energia di tipo meccanico da adibire, alla lavorazione della terra(aratura) e dei prodotti(per esempio la macinazione). L’ energia allora impiegata era sempre l’energia solare, accumulata attraverso il processo di fotosintesi clorofilliana nei vegetali. Altre forme disponibili di energia erano quelle del vento e delle acque dei fiumi: l’introduzione della vela nella navigazione sostituì in parte l’uso dei remi e permise la realizzazione di imbarcazioni più grandi favorendo i commerci, mulini più perfezionati ed efficienti, ad acqua e a vento portarono vantaggi per la produzione alimentare ma molte delle fatiche erano ancora a carico dell’uomo e in generale degli schiavi. Il fenomeno della schiavitù è durata fino allo scorso secolo (1800) e solamente la diffusione delle tecniche della produzione industriale (introduzione della macchina) ha portato all’abolizione della schiavitù. l’introduzione della macchina si ebbe a seguito di innovazioni energetiche come l’utilizzazione della MACCHINA A VAPORE, applicata immediatamente all’industria ed ai trasporti (locomotiva a vapore e bastimenti a vapore). Le possibilità energetiche che ne scaturirono furono enormi:l’energia chimica del carbone tramite la macchina a vapore poteva essere trasformata in energia meccanica (carbone energia chimica combustione-energia termica macchina a vapore = energia meccanica).

È l’epoca delle miniere di carbone,della prima produzione industriale del ferro,del grande sviluppo della popolazione e dei commerci;è la nascita delle rivoluzione industriale. Il dominio del carbone è durato a lungo fino a tutto l’800. Agli inizi del 20 secolo fanno la loro apparizione le prime applicazioni dell’elettricità e del motore a scoppio. Quest’ ultimo da impulso alla produzione del petrolio, il quale non richiede tutto il lavoro umano che era invece necessario per l’estrazione del carbone. Il petrolio si rivelerà un materiale sempre più prezioso, utilizzabile, attraverso processi di raffinazione, per la realizzazione di una grande quantità di prodotti. Il 20° secolo ha trovato nel petrolio la sua principale fonte di energia, ma le risorse di petrolio sono limitate e quindi esauribili. La principale e più utilizzata forma di energia del 20° e 21° secolo è l’energia elettrica. Inquinamento del petrolio Estrazione

FONTI ENERGETICHE DERIVATE DAL SOLE Il 95% delle fonti energetiche sono derivate dal sole. Mentre il 5% delle energie rimanenti non derivate dal sole sono: l’energia nucleare, quelle ricavate dalla terra (GEOTERMIA), e il moto delle maree. FOTOSINTESI IERI ELEMENTI NATURALI FOTOSINTESI OGGI IRRAGGIAMENTO DIRETTO

FOTOSINTESI CLOROFILLIANA MOLECOLE DI CLOROFILLA SCISSIONE MOLECOLA DELL’ACQUA H2O RESPIRAZIONE + OSSIGENO ARIA COMBUSTIONE ENERGIA LUMINOSA IDROGENO SOLE SINTESI DI CARBOIDRATI COMPLESSI ⇨ + VEGETALI ANIDRIDE CARBONICA ARIA

Il meccanismo che è alla base e permette l’ accumulo di energia nei vegetali è la funzione clorofilliana (fotosintesi). La pianta assorbe dall’aria l’anidride carbonica: all’interno della foglia la luce riesce a combinare l’anidride carbonica con l’acqua, così da ottenere amido (che è il primo componente della catena alimentare) ed ossigeno che viene immesso nell’ambiente. L’ossigeno viene utilizzato dagli organismi viventi per la respirazione e per la combustione di sostanze nutritive (cibo), producendo così anidride carbonica che la pianta può assorbire nuovamente. FOTOSINTESI CLOROFILLIANA

LE PIANTE ALIMENTARI BIOMASSA FORAGGERE ALBERI uomo biogas Animali legno EN. MECCANICA E TERMICA EN. MECCANICA E TERMICA EN. TERMICA EN. TERMICA La luce del sole viene catturata ogni giorno dalle foglie. Attraverso la fotosintesi clorofilliana questa energia viene immagazzinata nelle piante sotto forma di sostanze chimiche, ricche di energia.

COMBUSTIBILI FOSSILI CARBONE PETROLIO GAS NATURALE COMBUSTIONE COMBUSTIONE COMBUSTIONE EN. TERMICA EN. TERMICA EN. TERMICA La luce del sole è stata immagazzinata dagli organismi vegetali e animali vissuti molti milioni di anni fa. Oggi questa energia la troviamo nei combustibili fossili situati nel sottosuolo.

ELEMENTI NATURALI ELEMENTI NATURALI L’energia raggiante del sole è l’energia (luce, calore …) che arriva ogni giorno sul nostro pianeta. Essa deriva dalla fusione nucleare che avviene in continuazione nel sole. L’energia raggiante del sole viene assorbita dagli elementi naturali (aria, acqua,suolo) che diventano a loro volta fonti di energia cinetica (di movimento) ELEMENTI NATURALI VENTI CENTRALI EOLICHE MULINI AD ACQUA ACQUA MULINI A VENTO EN. ELETTRICA EN. MECCANICA CENTRALI IDROELETTRICHE EN. MECCANICA EN. ELETTRICA

IRRAGIAMENTO DIRETTO L’energia solare può essere sfruttata direttamente per innalzare la temperatura dell’acqua o di un fluido (pannelli solari) o per conversione diretta di energia elettrica (celle fotovoltaiche) ; è un’energia pulita e inesauribile che non inquina e che non contamina, distribuita, anche se in modo non uniforme, su tutto il globo.

Pannelli fotovoltaici IRRAGGIAMENTO DIRETTO CALORE (en. Termica) LUCE Acqua calda Riscaldamento (EN. TERMICA) PANNELLI SOLARI CELLE FOTOVOLTAICHE Caldaia – vapore – turbina alternatore ( EN. ELETTRICA) CENTRALI A SPECCHI Pannelli fotovoltaici (EN. ELETTRICA)