ENERGIA

1. ENERGIA L'energia è definita come la capacità di un corpo o di un sistema di compierelavoro. La parola energia deriva dal tardo latino energīa, a sua volta dal greco energheia, usata da Aristotele nel senso di azione efficace, composta da en, particella intensiva, ed ergon, capacità di agire. Fu durante l'epoca del Rinascimento che, ispirandosi alla poesia aristotelica, il termine fu associato all'idea di forza espressiva. Ma fu solo nel 1619 che Keplero usò il termine nell'accezione moderna di energia fisica. L'energia si misura nell'unità joule (J) ed è il prodotto del tempo e della potenza. 1 joule equivale a 1 wattsecondo (Ws).

2. ENERGIA Esistono numerose forme in cui si presenta l'energia, ed è sempre possibile trasformare l'energia da una forma all'altra. Tutte le trasformazioni energetiche sono regolate da due principi fondamentali: Primo principio della termodinamica: l'energia non si crea, non si distrugge ma può passare da una forma all'altra (sitrasforma). Secondo principio della termodinamica: ogni trasformazione dell'energia comporta una dissipazione di una quota di essa sotto forma di calore a bassa temperatura, non più utilizzabile.

3. ENERGIA Tutte le trasformazioni possono essere classificate in due gruppi: le trasformazioni esoergoniche, che sviluppano energia; le trasformazioni endoergoniche, che richiedono energia. Per compiere un lavoro è indispensabile possedere un sistema in grado di sfruttare l'energia di una trasformazione esoergonica. Questo vuol dire che per compiere un lavoro è sempre necessaria una fonte di energia.

6. LA CATENA ENERGETICA – SUDDIVISIONE SECONDO L'USO DELL'ENERGIA L'energia può essere suddivisa in categorie in base all'ordine della sua utilizzazione. Per energia primaria s'intende il potenziale energetico presentato dai vettori energetici nella loro forma naturale, ad esempio il petrolio, il gas naturale, il carbone, l'uranio naturale, l'acqua e altre fonti energetiche rinnovabili. Nella maggior parte dei casi, l'energia primaria deve essere trasformata in energia secondaria in centrali elettriche, raffinerie, ecc.

7. LA CATENA ENERGETICA –SUDDIVISIONE SECONDO L'USO DELL'ENERGIA L'energiasecondaria è energia ricavata da energia primaria attraverso un processo di trasformazione e con una perdita di energia (ad esempio coke, mattonelle di carbone e catrame, elettricità, calore a distanza, idrogeno, olio combustibile o benzina).

8. LA CATENA ENERGETICA –SUDDIVISIONE SECONDO L'USO DELL'ENERGIAL'energia finaleè la forma di energia utilizzata direttamente dai consumatori, ad esempio l'olio combustibile o la benzina nel serbatoio, il gas naturale dalla condotta, l'elettricità dall'azienda elettrica, gli agglomerati di legno, il calore a distanza, ecc. L'energia fornita al consumatore è energia finale trasformata in energia utile (calore di riscaldamento e di processo, freddo, luce, energia meccanica ed energia chimica).

10. LE FONTI DI ENERGIA FONTI RINNOVABILI Presenti in natura in quantità illimitata e rigenerabile nel tempo, le fonti rinnovabili provengono tutte,ad eccezione  della geotermia, dal sole. FONTI NON RINNOVABILI Sono rappresentate dai combustibili fossili e dall’energia nucleare. Sono dette non rinnovabili perchè sono destinate ad esaurirsi.

12. LE ENERGIE RINNOVABILI Le energie rinnovabili – dette anche energie rigenerative o alternative – sono fonti o vettori energetici che si rigenerano o ricrescono continuamente e di conseguenza sono inesauribili secondo i parametri umani. Tra queste figurano l'energia solare (con le sue forme indirette biomassa, forza idrica, energia eolica, calore ambiente, ecc.) nonché il calore terrestre (geotermia) e l'energia della maree.

13. FONTI ENERGETICHE AcquaLa forza idrica mantiene attivo il ciclo naturale dell'acqua sulla terra attraverso l'evaporazione e le precipitazioni. Le centrali idroelettriche sfruttano la forza dell'acqua generata dallo scorrere dei fiumi o da differenze di dislivello (bacini d'accumulazione, energia potenziale). L'acqua scorre attraverso una turbina e con l'ausilio di un generatore è trasformata in energia.

14. DIGA GENERATORE BACINO A MONTE CONDOTTA FORZATA TRASFORMATORE TURBINA RESTITUZIONE IN ALVEO Schema di una centrale idroelettrica

15. FONTI ENERGETICHE ENERGIA NUCLEARE La fissione di nuclei atomici pesanti e la fusione di nuclei atomici leggeri liberano energia.

16. Schema di una centrale nucleare

17. FONTI ENERGETICHE FONTI ENERGETICHE FOSSILI I combustibili fossili come la lignite, il carbon fossile, il petrolio e il gas naturale nonché vari prodotti misti, come sabbie petrolifere o scisti bituminosi, si sono formati milioni di anni fa.

18. Schema di una centrale termica convenzionale (a combustibile fossile)

19. FONTI ENERGETICHE BIOMASSA In ogni materiale organico come piante, legname e tutti gli esseri viventi è immagazzinata preziosa energia – la cosiddetta biomassa. Si prestano alla produzione di energia i rifiuti o i residui. La biomassa può però anche essere coltivata appositamente per la produzione di energia.

20. FONTI ENERGETICHE ENERGIASOLARE L'energia irradiata dal sole può essere utilizzata per produrre energia elettrica sulla terra direttamente (cellule e collettori solari) e indirettamente (forza eolica e idrica). In mezz'ora, il sole irradia tanta energia quanta ne viene consumata su tutta la terra in un anno.

21. FONTI ENERGETICHE ENERGIA EOLICA Masse d'aria a temperature differenti si scontrano. Si forma così una corrente che percepiamo come vento e possiamo utilizzare con turbine eoliche. L'energia cinetica del vento è trasformata dapprima in energia di rotazione e poi, con un generatore, in energia elettrica.

22. FONTI ENERGETICHE GEOTERMIAAll'interno della terra sono immagazzinate immense quantità di calore. La temperatura nel nucleo terrestre è stimata a 6 000°C. L'utilizzazione del calore immagazzinato vicino alla superficie terrestre mediante pompe di calore è collaudata da anni. Con la moderna tecnica sono ora raggiungibili anche profondità fino a 5 km. Il calore (vapore) prelevato da queste profondità può essere utilizzato per la produzione di elettricità o sotto forma di calore a distanza.

23. FONTI ENERGETICHE Si formano sorgenti termali e geyser dove il magma raggiunge gli strati vicino alla superficie terrestre. In questi punti è possibile sfruttare geotermicamente il calore racchiuso all'interno della terra. Sono scavati dei pozzi fino a raggiungere il vapore caldissimo sotto pressione, che muove poi le turbine. La capitale dell'Islanda Reykjavik si rifornisce di energia quasi esclusivamente utilizzando il calore terrestre.

24. LE TRASFORMAZIONI DELL’ENERGIA Caratteristica principale dell'energia è quella di passare da una forma all'altra. Questa possibilità di trasformazione è alla base dell'attività produttiva in quanto permette di avere a disposizione la forma di energia più idonea al lavoro da svolgere.

25. LE TRASFORMAZIONI DELL’ENERGIA In una centrale idroelettrica l'energia potenziale dell'acqua di un bacino montano viene trasformata in energia meccanica, quando l'acqua aziona la turbina e da questa in energia elettrica attraverso l'alternatore collegato alla turbina. In una centrale termoelettrica, l'energia termica sviluppata bruciando combustibile consente di produrre vapore ad alta pressione che, attraverso una turbina e un alternatore, produce energia elettrica. L'energia elettrica può essere ritrasformata in energia meccanica nei motori elettrici, in energia termica nelle stufe elettriche, in energia luminosa nelle lampadine.

26. LE TRASFORMAZIONI DELL’ENERGIA Il   passaggio da una forma di energia  all'altra non  è mai completo; c'è sempre una differenza tra la quantità di energia iniziale e la quantità di energia finale. Tale differenza si ritrova generalmente  sotto forma di energia termica, che è una delle forme meno pregiate di energia.