L'energia

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Senza l’energia non avremmo illuminazione e riscaldamento, non potremmo guidare la macchina o giocare al computer. La maggior parte delle nostre attività è caratterizzata dall’uso di energia.

Tutti i fenomeni che accadono intorno a noi comportano trasformazioni di energia. Per esempio, quando accendiamo una lampadina l’energia elettrica viene ceduta al filamento della lampadina e si trasforma in:

• energia termica (la lampadina si riscalda);
• luce (la lampadina illumina la stanza). 

Nella fotosintesi clorofilliana le piante trasformano l’energia del sole in energia chimica, contenuta nelle sostanza prodotte.

Ogni qualvolta accendiamo un fuoco trasformiamo l’energia chimica, presente nel combustibile, in calore, energia termica.

Quando utilizziamo la lavastoviglie, trasformiamo l’energia elettrica in energia meccanica e in energia termica (l’acqua si scalda).

Da questo principio si deduce che non esistono macchine capaci di creare energia, ma solo di trasformarla.

(ad esempio: da energia fossile a energia termica, a energia meccanica).

Occorre sottolineare che le trasformazioni da una forma di energia all’altra non sempre avvengono in un solo passaggio. Spesso, infatti, bisogna passare attraverso uno stato intermedio. Ad esempio per produrre elettricità a partire dal calore è necessario utilizzare dei particolari macchinari (turbine) che trasformano il calore in energia meccanica che verrà trasformata a sua volta in energia elettrica.

Bisogna tener presente che quando trasformiamo l’energia da una fonte all’altra si verificano sempre delle perdite (alla fine della trasformazione avremo sempre un po’ meno energia di quella immessa).

Esempio

Quando l’automobile si muove, all’interno del motore avvengono una serie di trasformazioni che, partendo dall’energia chimica presente nella benzina, ci permettono di ottenere energia meccanica, che consente il movimento dell’auto.

In questo processo si determinano, però, perdite di energia in quanto non tutta l'energia presente nella benzina viene trasformata in movimento.

Una parte infatti si trasforma in calore (energia termica) che non viene utilizzato, ma disperso nell’ambiente esterno.

Essa non viene distrutta: il calore prodotto è una forma di energia, non più utilizzata in questo processo, ma è sempre una forma di energia.

Più precisamente, solo un quinto dell'energia contenuta nella benzina si trasforma in energia meccanica di movimento.

La parte rimanente si trasforma in calore che viene disperso attraverso il radiatore (raffreddamento), o finisce nei gas di scarico. Un'altra parte dell'energia iniziale contenuta nella benzina si trasforma in calore, a causa degli attriti tra gli ingranaggi e si disperde anch’essa nell'ambiente.

Tutto ciò che produce energia è una "fonte di energia".

Tutta l'energia disponibile sul nostro pianeta deriva dal sole!

A seconda di come si presentano in natura, le diverse fonti possono essere divise in fonti di energia:

• diffuse;
• intermedie;
• concentrate.

Fonti di energia diffuse

Sono il sole e il vento.

Hanno il grosso vantaggio di essere illimitate e probabilmente non si esauriranno mai. Sono distribuite sulla terra in maniera abbastanza uniforme, però sono intermittenti, cioè non possono essere utilizzate lungo tutto l’arco del giorno o dell’anno. Ad esempio, di notte non possiamo fare affidamento sull’energia solare e il mulino a vento non può funzionare se non c’è vento.

Fonti di energia intermedie

Sono il legno dei boschi, l’acqua, il calore proveniente dalla terra.

Queste fonti energetiche sono meno intermittenti del sole e del vento, ma non sono presenti ovunque sulla superficie terrestre.

Infatti, non in ogni luogo dove ci troviamo ci sono l’acqua oppure un bosco. Le fonti intermedie non sono inesauribili, ma hanno la capacità di ricrearsi in tempi più o meno brevi. Un albero, per esempio, ha bisogno di alcuni anni per ricrescere una volta che è stato tagliato.

Il nostro stesso ambiente costituisce una grande fonte di energia, dove mare, laghi e boschi si possono considerare dei "magazzini naturali" di acqua e legno e, quindi, di energia.

Fonti di energia concentrate

Sono quelle fonti che in natura si trovano immagazzinate in giacimenti sotto la superficie terrestre:

• il carbone;
• il petrolio;
• il gas naturale;
• l’uranio.

Hanno il vantaggio di poter essere utilizzate facilmente, infatti, una volta individuate, si possono estrarre, trasportare agevolmente e utilizzare senza grossi problemi. Presentano, però, alcuni aspetti negativi:

1. sono esauribili, ossia sono limitate e prima o poi finiranno;
2. il loro utilizzo provoca inquinamento;
3. sono concentrate in poche aree del pianeta: la loro importanza strategica come fattore socio-economico di sviluppo è spesso causa di tensioni politiche e può determinare, addirittura, lo scoppio di guerre.

Come abbiamo visto, vi sono fonti di energia esauribili e fonti di energia pressoché illimitate. In base a questa fondamentale caratteristica le fonti di energia vengono distinte in due grandi famiglie:

1. La famiglia delle fonti rinnovabili che racchiude i combustibili vegetali (legno), l’energia solare (sole), l’energia idraulica (acqua), l’energia geotermica (calore che esce dalla crosta terrestre), l’energia eolica (vento). Alle fonti rinnovabili appartengono le fonti diffuse e quelle intermedie. Sono così chiamate, poiché si rigenerano in continuazione.
2. La famiglia delle fonti non rinnovabili che comprende i combustibili fossili (petrolio, gas, carbone) e naturali (minerali radioattivi). Le fonti non rinnovabili sono quelle concentrate e vengono definite non rinnovabili, in quanto hanno bisogno di migliaia di anni per riformarsi ed essere di nuovo utilizzabili. È per questo motivo che i magazzini di tali fonti sono limitati e si esauriranno presto.

Le fonti di energia non rinnovabili sono:

• i combustibili fossili (carbone, petrolio, gas naturale);
• il nucleare.

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Le fonti di energia rinnovabili vengono così chiamate, in quanto rinnovano la loro disponibilità in tempi brevi. Mentre i combustibili fossili sono destinati ad esaurirsi in un tempo definito, queste fonti di energia possono essere considerate inesauribili.

Tuttavia esistono alcuni limiti, che ostacolano il pieno impiego delle fonti rinnovabili.

Le fonti rinnovabili di energia, in particolare l'eolica e la solare, forniscono energia in modo non continuo. Quindi con le attuali tecnologie il loro impiego, pur riducendo i consumi di combustibili fossili, non può sostituirli completamente.