LE FORME DI ENERGIA

L'energia esiste in natura, non è possibile crearla e neppure distruggerla, ma solo farla passare da una forma all'altra o trasportarla da un corpo ad un altro.

Esistono varie forme di energia; le più importanti sono: Energia potenziale - Energia cinetica - Energia meccanica - Energia elettrica - Energia nucleare - Energia termica - Energia chimica - Energia luminosa.

Energia Potenziale

L'energia potenziale è quell'energia che non si è ancora manifestata ma su cui si può far conto. E' paragonabile ad una massa d'acqua in una diga che non compie alcun lavoro, ma se viene liberata è in grado di compierlo, trasformandosi in energia cinetica.

 E' l'energia che un corpo con un determinato peso possiede, per il fatto di trovarsi a una certa altezza rispetto al suolo (energia potenziale gravitazionale). Ne sono esempi un libro su di un tavolo o un blocco di cemento sostenuto da una gru.
Nel caso di un arco teso o di una molla chiusa in una scatola si parla, invece, di energia potenziale elastica .

Per dotare un corpo di energia potenziale bisogna compiere un lavoro, ossia spostare il corpo nel campo della forza: infatti è lavoro lo sforzo necessario a tendere un arco o una molla, a sollevare un masso... L'energia potenziale acquistata dal corpo è esattamente uguale al lavoro spesso per portare il corpo in una determinata configurazione, e viene totalmente restituita dal corpo se questo ritorna alla situazione iniziale.

 

ENERGIA CINETICA

E' quella posseduta da un corpo in movimento (se il corpo in movimento è il vento, si parla energia eolica, se è l'acqua, si parla di energia idrica).   

ENERGIA MECCANICA

L'energia meccanica la si può definire come la somma dell'energia cinetica più quella potenziale. Essa entra in azione tutte le volte che è possibile compiere un movimento.
All'energia cinetica o potenziale si possono ricondurre tutte le forme di energia note: il calore, in effetti, è dovuto al moto (e dunque all'energia cinetica) delle molecole che costituiscono un corpo a livello microscopico; l'energia chimica liberata in una reazione è invece una forma di energia potenziale, in quanto deriva dalle energie di legame fra atomi, a loro volta energie potenziali. Se prendiamo l'energia di una cascata, si può dedurre che a mano a mano che l'acqua scende, l'energia potenziale diminuisce della stessa quantità di cui aumenta l'energia cinetica. Secondo il principio di conservazione dell'energia meccanica, in assenza di attrito, questa energia si mantiene costante.       
Con la rivoluzione industriale aumentò il fabbisogno di energia meccanica, non solo per le attività tradizionali, ma soprattutto per far funzionare meccanismi sempre più numerosi e complessivi: le macchine.  Vi sono poi le macchine motrici o motori, che trasformano energia meccanica in altre forme di energia.

 

ENERGIA ELETTRICA

 

L'energia elettrica in natura si presenta sotto forma di scariche elettriche dei fulmini. L'energia elettrica è dovuta al movimento degli elettroni all'interno di un filo conduttore: da un potenziale elettrico maggiore verso un potenziale minore.

Essa può essere continua (pila) o alternata (dinamo), e quest'ultima è quella erogata nelle nostre case. L'energia elettrica proviene dalla maggior parte delle fonti di energia presenti in natura. Questa forma di energia è quella più pregiata e versatile, perché quando serve è subito disponibile, si può trasportarla per km, senza grandi perdite, non produce residui dove si utilizza e si può facilmente ritrasformare in altre forme di energia. Il consumo di energia elettrica è in continuo aumento in tutti i Paesi.

 

ENERGIA NUCLEARE

 E' quella racchiusa nel nucleo degli atomi, responsabile dei legami che tengono uniti i suoi costituenti. Tali legami sono realizzati mediante un'integrazione forte, più intensa di quella elettrica. Nel corso di determinate reazioni nucleari (fissione nucleare) parte di questa energia viene liberata all'esterno sotto forma di energia cinetica dei prodotti di reazione; può quindi essere raccolta e convertita in altra forma per usi commerciali, scientifici e militari. Due sono i processi nucleari che si possono sfruttare per produrre energia: la fissione dei nuclei pesanti (Z >92) e la fusione di nuclei leggeri.     

 

  LA FISSIONE  NUCLEARE

 

Consiste nella scissione del nucleo atomico di alcuni elementi come l'uranio 235 ( un isotopo dell'uranio) che, a seguito del bombardamento con un neutrone, si spezza in due frammenti generando grandi quantità di energia.

La reazione, una volta innescata, si propaga autonomamente, perché, dopo la scissione di un nucleo, si liberano alcuni neutroni, che, a loro volta, bombardano altri nuclei, e così via; e ciò avviene tanto rapidamente da causare  un'esplosione.

 

Tutti gli  atomi presenti in 15 kg di uranio subiscono la fissione in un milionesimo di secondo con liberazione di una quantità di calore, 30 miliardi di calorie, con devastante forza distruttiva.

Nelle centrali nucleari la reazione a catena viene controllata sottraendo i neutroni in eccesso, in modo da poter immagazzinare l'energia liberata.

QUANTITA' DI ENERGIA PRODOTTA DALLA COMBUSTIONE DI 1 KG DI

                    PETROLIO                                                                URANIO

                   1,6 Kwh                                                                        18,7 milioni Kwh

 

LA FUSIONE NUCLEARE

La fusione nucleare è il processo inverso di quello della fissione: consiste, infatti, nell'unione dei nuclei di due atomi leggeri (per esempio del deuterio, un isotopo dell'idrogeno) per dar luogo al nucleo di un atomo più pesante (elio), liberare un neutrone e una enorme quantità di energia. 

La fusione dei nuclei di idrogeno all'interno della materia stellare, ad esempio, è il processo che produce l'energia irradiata dalle stelle e dal Sole.

La bomba all'idrogeno (bomba H) sfrutta la fusione nucleare.

Al momento, l'unico processo che possa essere attuato con vantaggio economico è quello della fissione: su di esso sono basati tutti i reattori commerciali oggi in funzione nel mondo.

  reattore nucleare

   

La fusione, invece, presenta altre problematiche che rendono più complicata la reazione di reattori commercialmente utili.
Gli scienziati sono tuttora alla ricerca di un metodo per ottenere un bilancio energetico positivo dalla fusione. 

 

 ENERGIA TERMICA

   L'energia termica è il calore in grado di sollevare il coperchio di una pentola o di far funzionare una macchina a vapore, oppure una turbina per produrre energia elettrica. L'energia termica di un corpo è quindi l'energia che deriva dal movimento delle molecole che  lo compongono. Essa spesso è usata, direttamente dall'uomo, per esempio per scaldare il proprio corpo e gli ambienti in cui vive. Essa è la meno pregiata specialmente se la fonte di energia è a bassa temperatura, perché è facile da ottenere e non può essere completamente trasformata in altre forme di energia.

                                                                                                             

ENERGIA CHIMICA

 

E' una forma di energia potenziale, immagazzinata nella materia. Essa deriva dalle forze di attrazione che tengono insieme gli atomi nei composti chimici. Nelle trasformazioni chimiche, la rottura di alcuni legami e la formazione di nuovi, portano a cambiamenti del valore complessivo di energia chimica dei reagenti e dei prodotti, con assorbimento di energia dall'esterno (r. endotermiche) o con liberazione di una parte di energia chimica (r. esotermiche).

 

ENERGIA LUMINOSA

 

       

L'energia luminosa (o radiante o elettromagnetica) è una parte di quella liberata dal Sole e che raggiunge la Terra sotto forma di radiazioni elettromagnetiche. E' questa la forma di energia che viene sfruttata dalle piante nella fotosintesi, dai pannelli solari che la trasformano in energia termica o dalle celle fotovoltaiche che la trasformano direttamente in energia elettrica.