Si può riconoscere l’energia nel vento tra gli alberi, nel rombo di un motore, nella luce del Sole, in un cane che corre, ecc.: è talmente diffusa che non è facile trovare una definizione che ci soddisfi del tutto.
Possiamo dire che l’energia è la capacità di un sistema (uomo, animale, macchina che sia) di svolgere un lavoro.
Se una forza è in grado di spostare un corpo si dice che compie un lavoro. Se, per esempio, volessimo far recapitare un regalo a un amico potremmo farlo in molti modi: inviandolo con un corriere, con il treno o per posta aerea; ma in ogni caso occorrerebbe rifornire di energia il mezzo scelto per la spedizione.
Persino se scegliessimo di portare il regalo a mano, recandoci a piedi o in bicicletta a casa dell’amico, dovremmo alimentare con il cibo il nostro corpo per fornirgli l’energia necessaria: il nostro corpo (non diversamente da quello degli animali o dei vegetali), infatti, è un laboratorio che assorbe e trasforma energia.
Se mangiamo una bistecca, il corpo si procura l’energia chimica contenuta nella carne; a sua volta l’animale si era nutrito di erba, assorbendo l’energia chimica prodotta dai vegetali che, da parte loro, avevano trasformato i raggi del Sole con la fotosintesi: ed è l’energia del Sole che permette la vita sul pianeta Terra che ci ospita.
Tutto scaturisce dall’energia solare, senza la quale non esisterebbero petrolio, gas e carbone, che sono le fonti di energia maggiormente utilizzate da noi.
L’energia potenziale è l’energia che un corpo possiede quando è fermo ed è situato a una certa altezza da terra. Per esempio, l’acqua trattenuta da una diga di alta montagna è ferma e quindi non compie lavoro, ma potrebbe compierlo A. Infatti
l’acqua possiede un’energia che si svilupperà nel momento in cui verrà rimosso l’ostacolo che ne impedisce il defluire.
Invece, l’energia cinetica è l’energia che possiede un corpo quando è in movimento. Quando le chiuse della diga si aprono, l’acqua scorre a valle attraverso le condotte forzate B. Essendo in movimento, l’acqua compie lavoro e sviluppa energia cinetica.
L’energia meccanica posseduta da un corpo è la somma dell’energia cinetica e di quella potenziale.
Una caratteristica tipica dell’energia è la capacità di trasformarsi, passando da un corpo all’altro.
L’energia termica del Sole fa evaporare l’acqua che forma le nuvole. Quando piove, l’acqua alimenta i bacini delle dighe; scorrendo nelle condotte forzate, l’energia potenziale dell’acqua si trasforma in energia cinetica. Quest’ultima fa girare le pale di una turbina generando energia meccanica, che verrà trasformata in energia elettrica.
Per capire meglio quello che accade all’energia mentre si trasforma, osserva il disegno.
Quando la pallina è ferma, nel punto più alto A, possiede energia potenziale. Se la facciamo cadere, la pallina perde gradualmente l’energia potenziale e acquista energia cinetica B. A causa della resistenza dell’aria, parte dell’energia cinetica si trasforma in energia termica, ossia in calore. Quando la palla tocca terra possiede solo energia cinetica C ma, a causa dell’attrito con il pavimento, una parte dell’energia si trasforma di nuovo in calore. Nell’urto con il pavimento la pallina si deforma e parte dell’energia cinetica si trasforma in energia elastica che la fa rimbalzare. Dopo il rimbalzo la pallina risale verso l’alto ma l’energia cinetica rimasta diminuisce, mentre aumenta l’energia potenziale D. L’altezza dei rimbalzi diminuisce fino a quando la pallina si ferma E. Nel percorso dal punto A al punto E, l’energia non è scomparsa, ma ha solo cambiato la sua forma: potenziale, cinetica, termica, elastica. In ogni punto del percorso l’energia totale della pallina è sempre costante. Il principio di conservazione dell’energia ci dice che l’energia non si crea e non si distrugge, ma si trasforma da una forma all’altra, mantenendo costante la sua quantità totale.
Le fonti di energia sono le sorgenti di energia a disposizione dell’uomo. Possono essere utilizzate per compiere un lavoro o produrre calore.
Le fonti di energia si distinguono in:
- energie non rinnovabili (carbone, petrolio, gas naturale,
GPL ed energia nucleare), che una volta utilizzate richiedono un lunghissimo periodo di tempo per rigenerarsi;
- energie rinnovabili (energia solare, energia eolica, energia geotermica, biomasse, energia delle maree, energia idroelettrica, energia dall’idrogeno ed energia dai rifiuti), che possono invece continuamente rinnovarsi.
Questa è una distinzione abbastanza recente. Fino agli anni Sessanta del secolo scorso si pensava che la crescita e lo sviluppo economico fossero illimitati e che l’ambiente in cui viviamo fosse a nostra completa disposizione per essere sfruttato in modo indiscriminato.
La fiducia verso la crescita senza limiti venne però messa in discussione dai primi segnali di insufficienza delle risorse naturali e dall’aumento dell’inquinamento.
Le conseguenze dell’inquinamento sulla salute, il consumo di territorio dovuto all’urbanizzazione selvaggia, i disastri ecologici furono la spinta che fece nascere i movimenti ambientalisti.
Prendere coscienza che le risorse non sono tutte infinite, ci ha indotto a:
- distinguere le risorse in non rinnovabili e rinnovabili;
- prendere coscienza che ognuno di noi deve porsi dei limiti nell’uso delle risorse dell’ambiente.
TecnoFacile B
I settori produttivi