AREA 4

CAPITOLO 6 - LA PRODUZIONE DI ENERGIA
CAPITOLO 7 - L'ELETTRICITÀ
CAPITOLO 8 - LE MACCHINE

L'ENERGIA

Conoscenze e Abilità

- Conoscere le caratteristiche delle varie forme di energia
- Conoscere la differenza tra le energie rinnovabili e non rinnovabili
- Saper individuare i vantaggi ambientali nell’uso delle energie rinnovabili
- Conoscere le tecnologie necessarie a ricavare energia dai rifiuti
- Conoscere le grandezze dell’energia elettrica
- Sapere com’è fatto un circuito elettrico
- Sapere com’è fatto un impianto elettrico domestico
- Conoscere il funzionamento degli elettrodomestici più utilizzati
- Conoscere le macchine semplici e complesse
- Conoscere le caratteristiche e il funzionamento delle macchine motrici e operatrici
- Conoscere e utilizzare i termini specifici dell’area

Competenze

- Riconoscere i principali processi di trasformazione di risorse o di produzione di beni e le diverse forme di energia coinvolte
- Ipotizzare le possibili conseguenze di una decisione o di una scelta di tipo tecnologico, riconoscendo in ogni innovazione opportunità e rischi

Tecnologia nella Storia

L’energia tra fabbisogno e risparmio

Prima
Si usavano solo fonti d’energia rinnovabile come la forza muscolare dell’uomo e degli animali o quella di acqua e vento per mettere in moto le pale dei mulini.

1 Prima dell’invenzione di macchine in grado di sviluppare molta energia, la principale fonte energetica era quella muscolare umana. La costruzione delle piramidi richiedeva un grande impiego di energia muscolare.

2 Per favorire lo scivolamento di blocchi, che potevano raggiungere 2,5 tonnellate di peso, veniva bagnata la sabbia davanti al blocco, per compattarla e diminuire l’attrito.

3 L’uso di macchine semplici, come la leva utilizzata dai due operai per facilitare lo spostamento del blocco, era perfettamente noto agli antichi Egizi. Tuttavia, non sono stati ancora ritrovati i resti di macchine simili a gru o di altri strumenti di sollevamento dei carichi.

Dopo
Solo oggi, nel XXI secolo, le società industriali si rendono conto di aver vissuto nell’illusione di una crescita economica “senza fine”, garantita dalla possibilità di avere sempre a disposizione energia a basso costo.

1 Il continuo sviluppo tecnologico, che necessita di grandi quantità di energia, ha messo in primo piano il problema dell’esauribilità delle risorse. Solamente il risparmio e la razionalizzazione dei consumi potranno consentire uno sviluppo equilibrato della nostra società.

2 M’illumino di meno è un’iniziativa simbolica per diffondere l’idea del risparmio energetico, lanciata nel 2005 dalla trasmissione “Caterpillar” di Rai Radio 2. Ogni anno, la trasmissione invita per un giorno a ridurre al minimo il consumo energetico, spegnendo il maggior numero di dispositivi elettrici non indispensabili.

3 Inizialmente rivolta ai soli cittadini, l’iniziativa è stata accolta con successo dapprima a livello locale, con adesioni da parte di singoli comuni; in seguito ha avuto l’appoggio anche del Ministero dell’ambiente. In quella giornata vengono “spenti” i monumenti principali, ma aderiscono anche scuole, aziende e varie associazioni pubbliche e private.

LINEA DEL TEMPO
UN MILIONE DI ANNI FA: l’uomo cattura il fuoco degli incendi provocati dai fulmini e poi impara a farne un uso controllato.

3500 A.C.: nasce la ruota, migliorando l’idea di far scorrere dei carichi sopra i tronchi d’albero.

2000 A.C.: l’uomo impara a sfruttare il vento per navigare e, più tardi, i Persiani lo usano per muovere le macine dei mulini.

I SECOLO A.C.: appaiono a nord della Turchia i primi mulini ad acqua, poi migliorati e diffusi in tutto l’impero dai Romani.

1300: il carbone comincia ad affiancare e sostituire la legna da ardere.

PUNTO DI SVOLTA
1680: Denis Papin inventa la pentola a pressione, creando i presupposti per lo sfruttamento del vapore acqueo come fonte di energia.

1765: James Watt perfeziona la macchina a vapore, che comincia a sostituire il lavoro dell’uomo e degli animali.

1831: viene costruito il primo motore elettrico.

1882: a Londra e a New York si produce elettricità proveniente dalle prime centrali elettriche a carbone.

1895: entra in funzione la prima centrale idroelettrica tra Canada e Stati Uniti. 

DAL PRIMO NOVECENTO IN POI: la produzione di automobili fa crescere l’uso del petrolio per ottenere carburante. 

1904: in Toscana nasce la prima centrale geotèrmica. 

1930: si producono negli Stati Uniti i primi generatori che trasformano l’energia eolica in energia elettrica.

1942: Enrico Fermi realizza a Chicago la prima pila atomica.

1954: entra in funzione la prima centrale termonucleare. 

1968: in Francia viene inaugurata una centrale che sfrutta il moto delle maree.

I personaggi

Denis Papin (si pronuncia Papén), nato in Francia nel 1647, si laurea in medicina. A causa delle sue convinzioni religiose (era protestante di fede calvinista), deve abbandonare il suo Paese per volere del “cattolicissimo” re Luigi XIV. Inizia a studiare fisica e, nel 1675, a Londra presenta alcune invenzioni che gli danno fama internazionale. Nel 1688 viene invitato in Germania a insegnare matematica, incarico che lascia dopo pochi anni per tornare a Londra dove morirà, solo e in povertà, nel 1712. Papin osserva che il vapore prodotto dal riscaldamento dell’acqua fa aumentare il volume del liquido di circa 1700 volte: perciò, scaldando l’acqua in una pentola chiusa ermeticamente, si produce una pressione che consente di cuocere i cibi rapidamente e con un consumo di energia ridotto; il dispositivo, chiamato pentola a pressione, è completato da una valvola che permette lo sfiato del vapore quando la pressione rischia di far esplodere la pentola. Nel 1690, Papin sfrutta il principio di funzionamento della pentola, sperimentando l’applicazione della pressione di vapore per muovere un pistone all’interno di un cilindro. Egli descrive la sua invenzione in un libro intitolato Nuovo modo per produrre con poca spesa dei grandi movimenti. Le osservazioni di Papin aprono la strada agli inglesi Thomas Savery (1650-1715) e James Watt (1736-1819), che proseguono e perfezionano gli studi sulle macchine mosse dal vapore acqueo, studi che costruiscono le basi per la nascita e per l’evoluzione della moderna società industriale.

TecnoFacile B
TecnoFacile B
I settori produttivi