classe iii a balmane e farcas - mediacena.it · gli idrocarburi con molecole semplici e leggere...
TRANSCRIPT
I
stit
uto
Com
pre
nsi
vo S
tata
le d
i F
orn
o C
an
ave
se
L’ENERGIA
Tecnologia e informatica – Prof. Mirco Simonitto
Anno Scolastico
2010-11 Classe III A
Balmane e Farcas
I
stit
uto
Com
pre
nsi
vo S
tata
le d
i F
orn
o C
an
ave
se
L’ENERGIA
Tecnologia e informatica – Prof. Mirco Simonitto
Anno Scolastico
2010-11 Classe III A
Balmane e Farcas
INDICE DEGLI ARGOMENTI
Cos’è l’energia?
Teorema della trasformazione dell’energia
Fonti energetiche esauribili
Combustibili Energia nucleare
Fonti energetiche rinnovabili
Idroelettrica
Geotermica
Dai rifiuti
Solare
Eolica
Dall’oceano
Da biomasse
Forme energetiche
Energia elettrica e impianti
Energie alternative e integrative
Combustibili alternativi
I
stit
uto
Com
pre
nsi
vo S
tata
le d
i F
orn
o C
an
ave
se
L’ENERGIA
Tecnologia e informatica – Prof. Mirco Simonitto
Anno Scolastico
2010-11 Classe III A
Balmane e Farcas
COS’Ė L’ENERGIA
L’energia è definita come la capacità di
un corpo o di un sistema di compiere
lavoro.
I
stit
uto
Com
pre
nsi
vo S
tata
le d
i F
orn
o C
an
ave
se
L’ENERGIA
Tecnologia e informatica – Prof. Mirco Simonitto
Anno Scolastico
2010-11 Classe III A
Balmane e Farcas
L’energia è una grandezza fisica e rappresenta la capacità di un corpo ( C ) di compiere un
lavoro ( L ) dato nell’esempio dall’energia necessaria per spostare un carrello dal punto A al
punto B.
L = F x S
LAVORO = FORZA x SPOSTAMENTO
c A B
I
stit
uto
Com
pre
nsi
vo S
tata
le d
i F
orn
o C
an
ave
se
L’ENERGIA
Tecnologia e informatica – Prof. Mirco Simonitto
Anno Scolastico
2010-11 Classe III A
Balmane e Farcas
il lavoro può essere positivo o negativo. Nel Sistema Internazionale, l’unità di misura per il
lavoro è il Joule, che corrisponde allo spostamento di 1 metro di una forza di 1 Newton
J = N x m
Joule = Newton x metro
1 metro
4 Newton Lavoro = 4 Joule
I
stit
uto
Com
pre
nsi
vo S
tata
le d
i F
orn
o C
an
ave
se
L’ENERGIA
Tecnologia e informatica – Prof. Mirco Simonitto
Anno Scolastico
2010-11 Classe III A
Balmane e Farcas
FONTI ENERGETICHE ESAURIBILI E RINNOVABILI
L’uomo dispone di due mezzi per procurarsi l’energia:
1) Trasformare in energia ciò che la natura ha già
immagazzinato ( petrolio, metano, carbone…) – fonti esauribili -
2) Immagazzinare e utilizzare ciò che la
natura fornisce allo stato libero ( vento,
acqua, onde, maree, sole…) – fonti
rinnovabili -
I
stit
uto
Com
pre
nsi
vo S
tata
le d
i F
orn
o C
an
ave
se
L’ENERGIA
Tecnologia e informatica – Prof. Mirco Simonitto
Anno Scolastico
2010-11 Classe III A
Balmane e Farcas
I COMBUSTIBILI
Sono quei materiali che, bruciando in
presenza di ossigeno ( comburente ),
producono calore ( energia termica ).
Il valore economico di un combustibile
dipende dalla quantità di calore sviluppata
durante la combustione.
COMBUSTIBILI
METANO
CARBONE
PETROLIO
I
stit
uto
Com
pre
nsi
vo S
tata
le d
i F
orn
o C
an
ave
se
L’ENERGIA
Tecnologia e informatica – Prof. Mirco Simonitto
Anno Scolastico
2010-11 Classe III A
Balmane e Farcas
Il potere calorifico di un combustibile viene
espresso in Kilocalorie per Kg. oppure per
m3 e rappresenta la quantità di calore fornita
dalla combustione completa di 1 Kg ( o di un
m3 ) di quel combustibile.
I
stit
uto
Com
pre
nsi
vo S
tata
le d
i F
orn
o C
an
ave
se
L’ENERGIA
Tecnologia e informatica – Prof. Mirco Simonitto
Anno Scolastico
2010-11 Classe III A
Balmane e Farcas
IL CARBONE
I carboni fossili derivano da una lenta e graduale decomposizione che, migliaia di secoli fa,
ha subito il legno di antichissime foreste, sommerse dalle acque e sepolte poi sotto la crosta
terrestre. Questa decomposizione è avvenuta grazie ai batteri anaerobici, alla forte pressione
del terreno e alla elevata temperatura.
I
stit
uto
Com
pre
nsi
vo S
tata
le d
i F
orn
o C
an
ave
se
L’ENERGIA
Tecnologia e informatica – Prof. Mirco Simonitto
Anno Scolastico
2010-11 Classe III A
Balmane e Farcas
I tessuti vegetali sono
costituiti in massima parte
da cellulosa, sostanza
formata da: carbonio,
idrogeno ed ossigeno.
Durante la decomposizione
hanno perduto quasi
completamente ossigeno e
idrogeno trasformandosi in
carbone.
I
stit
uto
Com
pre
nsi
vo S
tata
le d
i F
orn
o C
an
ave
se
L’ENERGIA
Tecnologia e informatica – Prof. Mirco Simonitto
Anno Scolastico
2010-11 Classe III A
Balmane e Farcas
Classificazione dei carboni
TORBE: derivano dalla decomposizione
di piante erbacee che crescono in zone
paludose.
Dal punto di vista commerciale le torbe
non vengono neppure più vendute a
causa dello scarso rendimento e della
fumosità durante la combustione ( 3000
kcal/Kg ).
I
stit
uto
Com
pre
nsi
vo S
tata
le d
i F
orn
o C
an
ave
se
L’ENERGIA
Tecnologia e informatica – Prof. Mirco Simonitto
Anno Scolastico
2010-11 Classe III A
Balmane e Farcas
LIGNITI: sono carboni fossili giovani.
Oltre che per la combustione ( 5000
Kcal/Kg ) sono utilizzate per estrarre
ammoniaca, petrolio sintetico, gomme
per pneumatici, solventi, naftalina e
sono alla base della produzione degli
esplosivi.
I
stit
uto
Com
pre
nsi
vo S
tata
le d
i F
orn
o C
an
ave
se
L’ENERGIA
Tecnologia e informatica – Prof. Mirco Simonitto
Anno Scolastico
2010-11 Classe III A
Balmane e Farcas
LITANTRACI: Sono i carboni fossili più importanti che si estraggono da giacimenti antichissimi
di 300 milioni di anni fa. Si trovano a profondità fra i 400 e i 1200 metri. Trovano impiego come
combustibili ( 7500 Kcal/Kg ), sia nell’uso domestico che in quello industriale
I
stit
uto
Com
pre
nsi
vo S
tata
le d
i F
orn
o C
an
ave
se
L’ENERGIA
Tecnologia e informatica – Prof. Mirco Simonitto
Anno Scolastico
2010-11 Classe III A
Balmane e Farcas
ANTRACITE: è il carbone di più antica
formazione e, di conseguenza, i più
ricchi di carbonio e con il più alto potere
calorifico (8500 Kcal/kg.).
Viene impiegato nell’industria e nel
riscaldamento, ma è stato ormai
sostituito quasi ovunque da altri
combustibili.
I
stit
uto
Com
pre
nsi
vo S
tata
le d
i F
orn
o C
an
ave
se
L’ENERGIA
Tecnologia e informatica – Prof. Mirco Simonitto
Anno Scolastico
2010-11 Classe III A
Balmane e Farcas
CARBON COKE: è un carbone che non
viene estratto, ma deriva dalla
distillazione del litantrace.
Serve come combustibile nell’altoforno.
I
stit
uto
Com
pre
nsi
vo S
tata
le d
i F
orn
o C
an
ave
se
L’ENERGIA
Tecnologia e informatica – Prof. Mirco Simonitto
Anno Scolastico
2010-11 Classe III A
Balmane e Farcas
È una miscela di idrocarburi liquidi, gassosi e solidi. È la più importante risorsa energetica
mondiale ed è anche la materia prima di base dell’industria petrolchimica che ci fornisce
prodotti come le materie plastiche , le fibre sintetiche, i concimi chimici ecc…
IL PETROLIO
I
stit
uto
Com
pre
nsi
vo S
tata
le d
i F
orn
o C
an
ave
se
L’ENERGIA
Tecnologia e informatica – Prof. Mirco Simonitto
Anno Scolastico
2010-11 Classe III A
Balmane e Farcas
GLI IDROCARBURI
Sono composti chimici formati da idrogeno e carbonio, cui possono aggiungersi: ossigeno,
azoto e zolfo. Gli atomi di carbonio ( C ) e idrogeno ( H ) possono unirsi fra loro e formare
molecole diverse.
I
stit
uto
Com
pre
nsi
vo S
tata
le d
i F
orn
o C
an
ave
se
L’ENERGIA
Tecnologia e informatica – Prof. Mirco Simonitto
Anno Scolastico
2010-11 Classe III A
Balmane e Farcas
L’idrocarburo più semplice è il metano
(CH4). Diversi atomi di carbonio e
idrogeno si riuniscono in catene e
formano idrocarburi più complessi.
I
stit
uto
Com
pre
nsi
vo S
tata
le d
i F
orn
o C
an
ave
se
L’ENERGIA
Tecnologia e informatica – Prof. Mirco Simonitto
Anno Scolastico
2010-11 Classe III A
Balmane e Farcas
Gli idrocarburi con molecole semplici e leggere sono gassosi a temperatura ordinaria e
pressione normale, come il metano.
I
stit
uto
Com
pre
nsi
vo S
tata
le d
i F
orn
o C
an
ave
se
L’ENERGIA
Tecnologia e informatica – Prof. Mirco Simonitto
Anno Scolastico
2010-11 Classe III A
Balmane e Farcas
La maggior parte degli idrocarburi
composti da molecole complesse sono
invece liquidi in condizioni normali e
formano tutti i tipi di petroli.
I
stit
uto
Com
pre
nsi
vo S
tata
le d
i F
orn
o C
an
ave
se
L’ENERGIA
Tecnologia e informatica – Prof. Mirco Simonitto
Anno Scolastico
2010-11 Classe III A
Balmane e Farcas
Gli idrocarburi più complessi, con molecole molto pesanti
sono solidi alla temperatura ordinaria come la paraffina e la
naftalina.
NAFTALINA
PARAFFINA
I
stit
uto
Com
pre
nsi
vo S
tata
le d
i F
orn
o C
an
ave
se
L’ENERGIA
Tecnologia e informatica – Prof. Mirco Simonitto
Anno Scolastico
2010-11 Classe III A
Balmane e Farcas
GIACIMENTI PETROLIFERI
Il petrolio è il prodotto della trasformazione di organismi vegetali ed animali ( plancton), in
seguito a complessi processi fisici e chimici che si sono svolti nel corso di milioni di anni e
poi sepolti dalla terra ( anche in fondo al mare)
NAFTALINA PLANCTON
I
stit
uto
Com
pre
nsi
vo S
tata
le d
i F
orn
o C
an
ave
se
L’ENERGIA
Tecnologia e informatica – Prof. Mirco Simonitto
Anno Scolastico
2010-11 Classe III A
Balmane e Farcas
Il petrolio greggio è un miscuglio di numerosi idrocarburi, molto diversi fra loro per
composizione chimica delle molecole. È necessario sottoporlo a lavorazioni che
consentono di separarne i componenti. Questo avviene nelle raffinerie.
NAFTALINA
I
stit
uto
Com
pre
nsi
vo S
tata
le d
i F
orn
o C
an
ave
se
L’ENERGIA
Tecnologia e informatica – Prof. Mirco Simonitto
Anno Scolastico
2010-11 Classe III A
Balmane e Farcas
Un barile corrisponde a 42
galloni USA ovvero a
158,98 litri.
NAFTALINA
Il primo trattamento cui è
sottoposto il petrolio
greggio è la distillazione
frazionata.
I
stit
uto
Com
pre
nsi
vo S
tata
le d
i F
orn
o C
an
ave
se
L’ENERGIA
Tecnologia e informatica – Prof. Mirco Simonitto
Anno Scolastico
2010-11 Classe III A
Balmane e Farcas
In cima alla colonna si depositano gli idrocarburi leggeri ( gpl, benzine ), su quelli inferiori,
in ordine di peso gli altri prodotti ( kerosene, gasolio, nafta, olio lubrificante, bitume,
residuo da cui si ottengono le plastiche )
NAFTALINA
I
stit
uto
Com
pre
nsi
vo S
tata
le d
i F
orn
o C
an
ave
se
L’ENERGIA
Tecnologia e informatica – Prof. Mirco Simonitto
Anno Scolastico
2010-11 Classe III A
Balmane e Farcas
Le benzine che si ottengono dalla distillazione primaria costituiscono solo il 20% di tutte le
benzine. La parte rimanente, cioè l’80% viene prodotta ridistillando gli altri prodotti
(cracking).
I
stit
uto
Com
pre
nsi
vo S
tata
le d
i F
orn
o C
an
ave
se
L’ENERGIA
Tecnologia e informatica – Prof. Mirco Simonitto
Anno Scolastico
2010-11 Classe III A
Balmane e Farcas
Il metano
O gas naturale, si è formato per lenta
decomposizione di sostanze organiche
durante milioni d’anni.
I
stit
uto
Com
pre
nsi
vo S
tata
le d
i F
orn
o C
an
ave
se
L’ENERGIA
Tecnologia e informatica – Prof. Mirco Simonitto
Anno Scolastico
2010-11 Classe III A
Balmane e Farcas
La sua origine è legata a quella del petrolio, perciò abbonda nelle regioni petrolifere, ma
può anche trovarsi in zone povere o addirittura prive di petrolio, perché i gas naturali
tendono a spostarsi nel sottosuolo e si accumulano in sacche.
I
stit
uto
Com
pre
nsi
vo S
tata
le d
i F
orn
o C
an
ave
se
L’ENERGIA
Tecnologia e informatica – Prof. Mirco Simonitto
Anno Scolastico
2010-11 Classe III A
Balmane e Farcas
Il metano è un gas incolore, inodore, non respirabile, ma non velenoso. Pesa circa la metà
dell’aria brucia bene generando molto calore ( potere calorifico 9100 kcal/m3 ). Viene usato
per produrre calore per uso domestico e industriale, nell’industria chimica e per
autotrazione.
I
stit
uto
Com
pre
nsi
vo S
tata
le d
i F
orn
o C
an
ave
se
L’ENERGIA
Tecnologia e informatica – Prof. Mirco Simonitto
Anno Scolastico
2010-11 Classe III A
Balmane e Farcas
ENERGIA NUCLEARE
L’energia nucleare è una forma d’energia
che deriva da profonde modificazioni della
struttura stessa della materia.
L’energia atomica può essere sfruttata in
due modi: con la fissione ( o scissione )
nucleare o mediante la fusione nucleare.
ENERGIA
NUCLEARE
FUSIONE NUCLEARE
FISSIONE NUCLEARE
I
stit
uto
Com
pre
nsi
vo S
tata
le d
i F
orn
o C
an
ave
se
L’ENERGIA
Tecnologia e informatica – Prof. Mirco Simonitto
Anno Scolastico
2010-11 Classe III A
Balmane e Farcas
Quando si rompe il nucleo di un atomo, una minima parte della materia di cui è fatto si
trasforma in energia. Questo fenomeno è stato spiegato da Albert Einstein che ha messo in
relazione l’energia e la massa. L’energia (E) è equivalente alla massa (m) per il quadrato della
velocità della luce(c2).
FISSIONE NUCLEARE
E = m x c2
energia = massa x velocità della luce2
energia = massa x 90.000.000.000
I
stit
uto
Com
pre
nsi
vo S
tata
le d
i F
orn
o C
an
ave
se
L’ENERGIA
Tecnologia e informatica – Prof. Mirco Simonitto
Anno Scolastico
2010-11 Classe III A
Balmane e Farcas
Poiché il valore della costante (c2) è enorme, quando una quantità anche minima di massa si
trasforma in energia, la quantità di energia sviluppata è sempre elevatissima. Per provocare
la fissione atomica di un atomo pesante come quello di plutonio o quello di uranio 235 (235U),
chiamato così perché il suo nucleo è formato da 235 particelle, fra neutroni e protoni,
occorre bombardare il nucleo con neutroni ad alta velocità.
I
stit
uto
Com
pre
nsi
vo S
tata
le d
i F
orn
o C
an
ave
se
L’ENERGIA
Tecnologia e informatica – Prof. Mirco Simonitto
Anno Scolastico
2010-11 Classe III A
Balmane e Farcas
Il nucleo colpito ( U235) assorbe il neutrone , diventa instabile e si divide in due ( Ba141 + Kr92 )
liberando altri due o tre neutroni. Se a loro volta, essi colpiscono un nucleo di U235 lo
rompono. Si avvia così la reazione a catena che libera una enorme quantità di energia. Bario
e Cripton sono elementi radioattivi.
I
stit
uto
Com
pre
nsi
vo S
tata
le d
i F
orn
o C
an
ave
se
L’ENERGIA
Tecnologia e informatica – Prof. Mirco Simonitto
Anno Scolastico
2010-11 Classe III A
Balmane e Farcas
Effetti delle radiazioni
I
stit
uto
Com
pre
nsi
vo S
tata
le d
i F
orn
o C
an
ave
se
L’ENERGIA
Tecnologia e informatica – Prof. Mirco Simonitto
Anno Scolastico
2010-11 Classe III A
Balmane e Farcas
Anche durante la fusione di due nuclei atomici una piccolissima parte della massa dei
nuclei si trasforma in un’enorme quantità di energia secondo l’equazione di Einstein.
FUSIONE NUCLEARE
I
stit
uto
Com
pre
nsi
vo S
tata
le d
i F
orn
o C
an
ave
se
L’ENERGIA
Tecnologia e informatica – Prof. Mirco Simonitto
Anno Scolastico
2010-11 Classe III A
Balmane e Farcas
L’energia irradiata dal sole e dalle
altre stelle è dovuta alla fusione
che avviene su di essi. Due atomi
di idrogeno ( più precisamente un
atomo di idrogeno con un nucleo
formato da 1 protone e 2 neutroni,
detto trizio) si fondono a formare
un atomo di elio ( nucleo con 2
protoni e 2 neutroni) solo se si
scontrano ad altissima velocità.
I
stit
uto
Com
pre
nsi
vo S
tata
le d
i F
orn
o C
an
ave
se
L’ENERGIA
Tecnologia e informatica – Prof. Mirco Simonitto
Anno Scolastico
2010-11 Classe III A
Balmane e Farcas
La reazione di fusione
nucleare avviene a
milioni di gradi. Una
volta innescata, questa
reazione produce 10
volte l’energia fornita
dalla fissione e si
autoalimenta. Se
riuscissimo a
controllare la fusione
nucleare avremmo una
fonte di energia
praticamente illimitata.
I
stit
uto
Com
pre
nsi
vo S
tata
le d
i F
orn
o C
an
ave
se
L’ENERGIA
Tecnologia e informatica – Prof. Mirco Simonitto
Anno Scolastico
2009-10 Classe TERZA A
TIZIO e CAIO
Forme energetiche
Dalle fonti d’energia si ottengono le forme energetiche.
L’energia si presenta sotto forme molto differenti l’una dall’altra. Alcune
trasformazioni sono reversibili, altre no. In ogni trasformazione una parte di
energia si disperde sotto forma di calore.
16% energia
di movimento
84% energia termica
dispersa
I
stit
uto
Com
pre
nsi
vo S
tata
le d
i F
orn
o C
an
ave
se
L’ENERGIA
Tecnologia e informatica – Prof. Mirco Simonitto
Anno Scolastico
2009-10 Classe TERZA A
TIZIO e CAIO
Teorema della trasformazione dell’energia
In un sistema chiuso, non si può distruggere o creare energia, ma solo
trasformarla.
COMBUSTIBILE COMBUSTIONE
CALORE
CENERE
I
stit
uto
Com
pre
nsi
vo S
tata
le d
i F
orn
o C
an
ave
se
L’ENERGIA
Tecnologia e informatica – Prof. Mirco Simonitto
Anno Scolastico
2009-10 Classe TERZA A
TIZIO e CAIO
ENERGIA
ELETTRICA
ENERGIA
TERMICA
ENERGIA
CHIMICA
ENERGIA
MECCANICA
ENERGIA
NUCLEARE
ENERGIA
RAGGIANTE
Motori elettrici
Dinamo e alternatori
Resistenze elettriche
Reattore nucleare
Attrito
Motore a combustione
Pile
Fotosintesi
Chemioluminescenza
Forni solari
Combustione
I
stit
uto
Com
pre
nsi
vo S
tata
le d
i F
orn
o C
an
ave
se
L’ENERGIA
Tecnologia e informatica – Prof. Mirco Simonitto
Anno Scolastico
2009-10 Classe TERZA A
TIZIO e CAIO
ENERGIA
MECCANICA
L’energia meccanica si manifesta sotto due diverse forme:
Energia cinetica
È l’energia che un corpo possiede come
conseguenza del suo movimento
Energia potenziale
È l’energia posseduta dai corpi
in stato di quiete, trattenuti da
qualcosa ad una certa altezza.
I
stit
uto
Com
pre
nsi
vo S
tata
le d
i F
orn
o C
an
ave
se
L’ENERGIA
Tecnologia e informatica – Prof. Mirco Simonitto
Anno Scolastico
2009-10 Classe TERZA A
TIZIO e CAIO
ENERGIA
NUCLEARE
Con energia
nucleare
s’intendono tutti
quei fenomeni in
cui si ha
produzione
d’energia in
seguito a
trasformazioni nei
nuclei atomici.
I
stit
uto
Com
pre
nsi
vo S
tata
le d
i F
orn
o C
an
ave
se
L’ENERGIA
Tecnologia e informatica – Prof. Mirco Simonitto
Anno Scolastico
2009-10 Classe TERZA A
TIZIO e CAIO
Possiamo distinguere l’energia atomica in:
Fissione nucleare
Consiste nella divisione del nucleo dell’atomo di alcuni elementi fissili
per mezzo di neutroni che lo colpiscono e lo spezzano in 2 nuclei più
leggeri. Durante il processo una parte di materia si trasforma in energia
sotto forma di calore.
I
stit
uto
Com
pre
nsi
vo S
tata
le d
i F
orn
o C
an
ave
se
L’ENERGIA
Tecnologia e informatica – Prof. Mirco Simonitto
Anno Scolastico
2009-10 Classe TERZA A
TIZIO e CAIO
Fusione nucleare
Consiste nell’unione di nuclei di atomi leggeri per formare nuclei più
pesanti. È il processo inverso della fissione nucleare. Quando due nuclei
leggeri ( idrogeno) sono spinti con forza l’uno contro l’altro si fondono e
ne generano uno più pesante (elio).
I
stit
uto
Com
pre
nsi
vo S
tata
le d
i F
orn
o C
an
ave
se
L’ENERGIA
Tecnologia e informatica – Prof. Mirco Simonitto
Anno Scolastico
2009-10 Classe TERZA A
TIZIO e CAIO
Si propaga sotto forma di onde elettromagnetiche.
Le molecole del corpo, dotate di moto rotatorio o
vibratorio, possono generare onde
elettromagnetiche. Queste possono propagarsi
anche nel vuoto, secondo una frequenza che
dipende dalla temperatura della sorgente.
ENERGIA
RAGGIANTE
I
stit
uto
Com
pre
nsi
vo S
tata
le d
i F
orn
o C
an
ave
se
L’ENERGIA
Tecnologia e informatica – Prof. Mirco Simonitto
Anno Scolastico
2009-10 Classe TERZA A
TIZIO e CAIO
È la capacità di alcune sostanze di combinarsi con altre sviluppando
energia sotto forma di luce , calore, elettricità.
Esempio: la combustione di un combustibile in presenza di un
comburente.
ENERGIA
CHIMICA
I
stit
uto
Com
pre
nsi
vo S
tata
le d
i F
orn
o C
an
ave
se
L’ENERGIA
Tecnologia e informatica – Prof. Mirco Simonitto
Anno Scolastico
2009-10 Classe TERZA A
TIZIO e CAIO
È l’energia contenuta
in un corpo. Gli atomi
e le molecole si
muovono
disordinatamente in
funzione della
temperatura del
corpo, del liquido o
del gas. L’energia
termica è quindi una
forma speciale
d’energia di
movimento e quindi
energia cinetica.
ENERGIA
TERMICA
I
stit
uto
Com
pre
nsi
vo S
tata
le d
i F
orn
o C
an
ave
se
L’ENERGIA
Tecnologia e informatica – Prof. Mirco Simonitto
Anno Scolastico
2009-10 Classe TERZA A
TIZIO e CAIO
È il movimento di elettroni in
un conduttore da un luogo
dove sono in eccesso verso
un altro dove sono in difetto.
ENERGIA
ELETTRICA
I
stit
uto
Com
pre
nsi
vo S
tata
le d
i F
orn
o C
an
ave
se
L’ENERGIA
Tecnologia e informatica – Prof. Mirco Simonitto
Anno Scolastico
2009-10 Classe TERZA A
TIZIO e CAIO
I materiali dal punto di vista
elettrico si suddividono in: Conduttori
Sono metalli che si lasciano
attraversare dalle cariche elettriche
I
stit
uto
Com
pre
nsi
vo S
tata
le d
i F
orn
o C
an
ave
se
L’ENERGIA
Tecnologia e informatica – Prof. Mirco Simonitto
Anno Scolastico
2009-10 Classe TERZA A
TIZIO e CAIO
Isolanti
Sono non-metalli che non si lasciano
attraversare dalle cariche elettriche
I
stit
uto
Com
pre
nsi
vo S
tata
le d
i F
orn
o C
an
ave
se
L’ENERGIA
Tecnologia e informatica – Prof. Mirco Simonitto
Anno Scolastico
2009-10 Classe TERZA A
TIZIO e CAIO
Semiconduttori
Sono materiali che reagendo
con l’ambiente in cui operano
possono condurre in modo
diverso di volta in volta.
I
stit
uto
Com
pre
nsi
vo S
tata
le d
i F
orn
o C
an
ave
se
L’ENERGIA
Tecnologia e informatica – Prof. Mirco Simonitto
Anno Scolastico
2009-10 Classe TERZA A
TIZIO e CAIO
Unità di misura elettriche
Se apriamo il rubinetto di un
lavandino l’acqua esce con
una certa “portata” , ad
esempio di 5 litri al minuto.
Allo stesso modo, se chiudiamo
l’interruttore di un circuito elettrico,
immediatamente si mettono in
movimento le cariche elettriche che,
come un flusso d’acqua, percorrono i
fili del circuito.
I
stit
uto
Com
pre
nsi
vo S
tata
le d
i F
orn
o C
an
ave
se
L’ENERGIA
Tecnologia e informatica – Prof. Mirco Simonitto
Anno Scolastico
2009-10 Classe TERZA A
TIZIO e CAIO
Di questa corrente elettrica si
può misurare l’intensità.
L’unità di misura
dell’intensità è l’ampere (A)
I
stit
uto
Com
pre
nsi
vo S
tata
le d
i F
orn
o C
an
ave
se
L’ENERGIA
Tecnologia e informatica – Prof. Mirco Simonitto
Anno Scolastico
2009-10 Classe TERZA A
TIZIO e CAIO
Abbiamo già detto che le cariche elettriche si
possono muovere nel circuito grazie ad un
generatore che produce un “dislivello”
elettrico o tensione o differenza di potenziale.
Questa tensione si misura in volt.
I
stit
uto
Com
pre
nsi
vo S
tata
le d
i F
orn
o C
an
ave
se
L’ENERGIA
Tecnologia e informatica – Prof. Mirco Simonitto
Anno Scolastico
2009-10 Classe TERZA A
TIZIO e CAIO
Un corpo può venir elettrizzato con cariche
elettriche positive o negative. La quantità di
carica elettrica contenuta in un corpo si misura in
Coulomb (C).
Charles Augustin Coulomb
I
stit
uto
Com
pre
nsi
vo S
tata
le d
i F
orn
o C
an
ave
se
L’ENERGIA
Tecnologia e informatica – Prof. Mirco Simonitto
Anno Scolastico
2009-10 Classe TERZA A
TIZIO e CAIO
La legge di Ohm
In un circuito percorso da corrente elettrica si determina un aumento
dell’intensità di corrente (I) quando aumenta la tensione (V) e quando
diminuisce la resistenza (R).
I = V / R
V = R x I
R = V / I
ampere = volt / ohm
I
stit
uto
Com
pre
nsi
vo S
tata
le d
i F
orn
o C
an
ave
se
L’ENERGIA
Tecnologia e informatica – Prof. Mirco Simonitto
Anno Scolastico
2009-10 Classe TERZA A
TIZIO e CAIO
Esempio della legge di Ohm
Calcoliamo la resistenza di un ferro da
stiro che alla tensione di 220 volt
assorbe una intensità corrente di 2
ampere, applicando la legge di Ohm.
I = V / R
R = V / I
R = 220 / 2 = 110
Georg Simon Ohm
I
stit
uto
Com
pre
nsi
vo S
tata
le d
i F
orn
o C
an
ave
se
L’ENERGIA
Tecnologia e informatica – Prof. Mirco Simonitto
Anno Scolastico
2009-10 Classe TERZA A
TIZIO e CAIO
Potenza ed energia elettrica
La potenza (P) di una corrente
elettrica, cioè il lavoro che
questa può compiere in un
secondo, si misura in watt (W)
ed è espressa dal prodotto
della tensione (V) per
l’intensità di corrente (I)
P = V / I
W = V / A
Potenza = Tensione / intensità
Watt = Volt / Ampere
Phon 1200 watt.
James Watt
1200 watt= 220volt x 5,45ampere
I
stit
uto
Com
pre
nsi
vo S
tata
le d
i F
orn
o C
an
ave
se
L’ENERGIA
Tecnologia e informatica – Prof. Mirco Simonitto
Anno Scolastico
2009-10 Classe TERZA A
TIZIO e CAIO
Spesso la potenza
elettrica viene misurata
in:
Kilowatt
Megawatt
1KW = 1000 W
1MW = 1000 KW = 1.000.000 W
I
stit
uto
Com
pre
nsi
vo S
tata
le d
i F
orn
o C
an
ave
se
L’ENERGIA
Tecnologia e informatica – Prof. Mirco Simonitto
Anno Scolastico
2009-10 Classe TERZA A
TIZIO e CAIO
Moltiplicando la potenza (P) di un apparecchio
elettrico per il tempo (t) di funzionamento,
possiamo determinare l’ energia (E) consumata
da quell’apparecchio nel tempo considerato.
E = P x t
Megawatt
Energia = Potenza x tempo di funz.
1MW = 1000 KW = 1.000.000 W
KWh = Watt x h
I
stit
uto
Com
pre
nsi
vo S
tata
le d
i F
orn
o C
an
ave
se
L’ENERGIA
Tecnologia e informatica – Prof. Mirco Simonitto
Anno Scolastico
2009-10 Classe TERZA A
TIZIO e CAIO
Energie alternative e integrative
Energie integrative: queste fonti non possono
sostituire completamente le fonti tradizionali
ma solo “aiutarle” aggiungendo energia.
Esempio: un pannello fotovoltaico produce
energia solo di giorno. Oppure un generatore
eolico produce energia solo nei giorni ventosi.
Energie alternative: queste fonti possono
sostituire completamente le fonti tradizionali
(come ad esempio il carbone o il petrolio).
Esempio : termovalorizzatore ( rifiuti bruciati
per ottenere energia elettrica o termica 24 ore
su 24).
Energie alternative e integrative
I
stit
uto
Com
pre
nsi
vo S
tata
le d
i F
orn
o C
an
ave
se
L’ENERGIA
Tecnologia e informatica – Prof. Mirco Simonitto
Anno Scolastico
2009-10 Classe TERZA A
TIZIO e CAIO
Energie alternative
Dal sole
Dal vento
Dall’acqua
Dal calore terrestre
Dalla biomassa
Dai rifiuti
Dall’idrogeno
Biocombustibili
Energie integrative
Dalle maree
Dalle onde
Dal calore del mare
I
stit
uto
Com
pre
nsi
vo S
tata
le d
i F
orn
o C
an
ave
se
L’ENERGIA
Tecnologia e informatica – Prof. Mirco Simonitto
Anno Scolastico
2009-10 Classe TERZA A
TIZIO e CAIO
Bioetanolo: l’etanolo è un alcool che può
essere ottenuto da coltivazioni zuccherine
come: canna da zucchero e barbabietola, e dai
cereali come: mais, grano, orzo ( che sono
ricchi di carboidrati e zuccheri). Può essere
miscelato fino al 30%alla benzina senza fare
modifiche al motore. Il Brasile lo usa quasi
puro da molti anni. Gli Stati Uniti invece lo
ricavano dal mais.
I biocombustibili
I
stit
uto
Com
pre
nsi
vo S
tata
le d
i F
orn
o C
an
ave
se
L’ENERGIA
Tecnologia e informatica – Prof. Mirco Simonitto
Anno Scolastico
2009-10 Classe TERZA A
TIZIO e CAIO
Biodiesel: l’olio combustibile di origine
biologica ( biodiesel) è ottenuto da
piante oleose come il girasole, la soia e
la colza.
soia
colza
girasole
I
stit
uto
Com
pre
nsi
vo S
tata
le d
i F
orn
o C
an
ave
se
L’ENERGIA
Tecnologia e informatica – Prof. Mirco Simonitto
Anno Scolastico
2009-10 Classe TERZA A
TIZIO e CAIO
Il biodiesel si presenta come un
liquido ambrato e trasparente, con
una viscosità simile a quella del
gasolio tradizionale.
I
stit
uto
Com
pre
nsi
vo S
tata
le d
i F
orn
o C
an
ave
se
L’ENERGIA
Tecnologia e informatica – Prof. Mirco Simonitto
Anno Scolastico
2009-10 Classe TERZA A
TIZIO e CAIO
Non è come l’olio vegetale che compriamo in
lattina, come ad esempio l’olio di arachide,
perché ha subito un trattamento industriale
diverso.
SI NO
I
stit
uto
Com
pre
nsi
vo S
tata
le d
i F
orn
o C
an
ave
se
L’ENERGIA
Tecnologia e informatica – Prof. Mirco Simonitto
Anno Scolastico
2009-10 Classe TERZA A
TIZIO e CAIO
Può essere miscelato fino al 30% con un
gasolio ricavato dal petrolio, senza modifiche
al motore. Oggi le compagnie petrolifere lo
usano già diluito al 5% senza problemi ai
motori per quanto riguarda i rendimenti.
I
stit
uto
Com
pre
nsi
vo S
tata
le d
i F
orn
o C
an
ave
se
L’ENERGIA
Tecnologia e informatica – Prof. Mirco Simonitto
Anno Scolastico
2009-10 Classe TERZA A
TIZIO e CAIO
Biofuel e ambiente: il Brasile è stato il primo
stato ad usare un combustibile di origine
biologica ( etanolo ) al posto della benzina.
Oggi gli USA sono sulla stessa strada con i
combustibili ricavati dal mais. L’UE ha come
obiettivo quello di ricavare entro il 2011 il
5,7% dei carburanti da fonti biologiche.
I
stit
uto
Com
pre
nsi
vo S
tata
le d
i F
orn
o C
an
ave
se
L’ENERGIA
Tecnologia e informatica – Prof. Mirco Simonitto
Anno Scolastico
2009-10 Classe TERZA A
TIZIO e CAIO
Ogni oggetto che l’uomo costruisce e poi
utilizza è destinato, prima o poi, a diventare
un rifuto.
Energia dai rifiuti
SI
NO
I
stit
uto
Com
pre
nsi
vo S
tata
le d
i F
orn
o C
an
ave
se
L’ENERGIA
Tecnologia e informatica – Prof. Mirco Simonitto
Anno Scolastico
2009-10 Classe TERZA A
TIZIO e CAIO
I rifiuti sono i residui delle attività
industriali, artigianali, agricole e dei
consumi dei cittadini.
I
stit
uto
Com
pre
nsi
vo S
tata
le d
i F
orn
o C
an
ave
se
L’ENERGIA
Tecnologia e informatica – Prof. Mirco Simonitto
Anno Scolastico
2009-10 Classe TERZA A
TIZIO e CAIO
In una società moderna, dove bisogna
tener conto di uno sviluppo economico
compatibile con l’ambiente, i rifiuti
devono essere considerati una risorsa.
I
stit
uto
Com
pre
nsi
vo S
tata
le d
i F
orn
o C
an
ave
se
L’ENERGIA
Tecnologia e informatica – Prof. Mirco Simonitto
Anno Scolastico
2009-10 Classe TERZA A
TIZIO e CAIO
I rifiuti prodotti possono avere diverse
destinazioni:
•finire nelle discariche;
•essere raccolti in maniera differenziata e poi
riciclati;
•Essere utilizzati per produrre energia.
I
stit
uto
Com
pre
nsi
vo S
tata
le d
i F
orn
o C
an
ave
se
L’ENERGIA
Tecnologia e informatica – Prof. Mirco Simonitto
Anno Scolastico
2009-10 Classe TERZA A
TIZIO e CAIO
Per utilizzare correttamente l’energia contenuta nei rifiuti organici
che non possono essere riciclati è necessario:
•Selezionare i rifiuti;
•Preparare una miscela di rifiuti con caratteristiche costanti;
•Bruciarli in impianti idonei per ottenere energia elettrica o per il
riscaldamento.
I
stit
uto
Com
pre
nsi
vo S
tata
le d
i F
orn
o C
an
ave
se
L’ENERGIA
Tecnologia e informatica – Prof. Mirco Simonitto
Anno Scolastico
2009-10 Classe TERZA A
TIZIO e CAIO
Energia geotermica: è il calore contenuto
all’interno della terra che risale in
superficie sotto forma di vapore
caldissimo. Ha origine dal mantello fuso
che si trova sotto la crosta terrestre.
Energia dal calore terrestre
I
stit
uto
Com
pre
nsi
vo S
tata
le d
i F
orn
o C
an
ave
se
L’ENERGIA
Tecnologia e informatica – Prof. Mirco Simonitto
Anno Scolastico
2009-10 Classe TERZA A
TIZIO e CAIO
L’acqua piovana che filtra nel terreno si riscalda,
evapora e diventa vapore in pressione che spesso
esce dalla terra sotto forma di soffioni.
Viene sfruttata con turbine coassiali con un
alternatore che genera energia elettrica.
I
stit
uto
Com
pre
nsi
vo S
tata
le d
i F
orn
o C
an
ave
se
L’ENERGIA
Tecnologia e informatica – Prof. Mirco Simonitto
Anno Scolastico
2009-10 Classe TERZA A
TIZIO e CAIO
Possiamo sfruttare il calore
terrestre per riscaldare le
nostre case con dei tubi
interrati ad una certa
profondità ed una pompa di
calore.
I
stit
uto
Com
pre
nsi
vo S
tata
le d
i F
orn
o C
an
ave
se
L’ENERGIA
Tecnologia e informatica – Prof. Mirco Simonitto
Anno Scolastico
2009-10 Classe TERZA A
TIZIO e CAIO
I
stit
uto
Com
pre
nsi
vo S
tata
le d
i F
orn
o C
an
ave
se
L’ENERGIA
Tecnologia e informatica – Prof. Mirco Simonitto
Anno Scolastico
2009-10 Classe TERZA A
TIZIO e CAIO
I
stit
uto
Com
pre
nsi
vo S
tata
le d
i F
orn
o C
an
ave
se
L’ENERGIA
Tecnologia e informatica – Prof. Mirco Simonitto
Anno Scolastico
2009-10 Classe TERZA A
TIZIO e CAIO
L’idrogeno è il terzo elemento più
abbondante sulla terra, dopo silicio e
ossigeno, ma è sempre combinato con
altri elementi dai quali va separato
mediante elettrolisi (usando energia
elettrica si separa l’idrogeno
dall’ossigeno dell’acqua).
Energia dall’idrogeno
ossigeno
idrogeno
I
stit
uto
Com
pre
nsi
vo S
tata
le d
i F
orn
o C
an
ave
se
L’ENERGIA
Tecnologia e informatica – Prof. Mirco Simonitto
Anno Scolastico
2009-10 Classe TERZA A
TIZIO e CAIO
L’idrogeno è il combustibile ideale
per le fuel cell o celle a
combustione, dispositivi
elettrochimici che convertono
direttamente l’energia di un
combustibile ( es. idrogeno,
metano…) in energia elettrica.
I
stit
uto
Com
pre
nsi
vo S
tata
le d
i F
orn
o C
an
ave
se
L’ENERGIA
Tecnologia e informatica – Prof. Mirco Simonitto
Anno Scolastico
2009-10 Classe TERZA A
TIZIO e CAIO
Con il termine biomasse s’intendono quelle materie prime rinnovabili che si ottengono sia
dagli scarti e dai residui delle attività agricole, zootecniche e forestali, sia da coltivazioni
espressamente indirizzate alla produzione di energia.
Energia dalla biomassa
I
stit
uto
Com
pre
nsi
vo S
tata
le d
i F
orn
o C
an
ave
se
L’ENERGIA
Tecnologia e informatica – Prof. Mirco Simonitto
Anno Scolastico
2009-10 Classe TERZA A
TIZIO e CAIO
Si utilizzano ad esempio: la paglia, la pula di
riso, il giacinto d’acqua, l’azolla.
I
stit
uto
Com
pre
nsi
vo S
tata
le d
i F
orn
o C
an
ave
se
L’ENERGIA
Tecnologia e informatica – Prof. Mirco Simonitto
Anno Scolastico
2009-10 Classe TERZA A
TIZIO e CAIO
Le maree sono movimenti alterni e periodici di grandi masse d’acqua, causati da
fenomeni di attrazione della luna e del sole. Si può usare questo “salto d’acqua” per
produrre energia elettrica.
Energia dalle maree
I
stit
uto
Com
pre
nsi
vo S
tata
le d
i F
orn
o C
an
ave
se
L’ENERGIA
Tecnologia e informatica – Prof. Mirco Simonitto
Anno Scolastico
2009-10 Classe TERZA A
TIZIO e CAIO
Si crea una diga artificiale allo sbocco di un fiordo o di un fiume verso il mare e in essa si
inseriscono delle turbine per produrre energia elettrica.
I
stit
uto
Com
pre
nsi
vo S
tata
le d
i F
orn
o C
an
ave
se
L’ENERGIA
Tecnologia e informatica – Prof. Mirco Simonitto
Anno Scolastico
2009-10 Classe TERZA A
TIZIO e CAIO
I
stit
uto
Com
pre
nsi
vo S
tata
le d
i F
orn
o C
an
ave
se
L’ENERGIA
Tecnologia e informatica – Prof. Mirco Simonitto
Anno Scolastico
2009-10 Classe TERZA A
TIZIO e CAIO
Le onde sono generate dal vento che soffia sulla superficie del mare. Possono viaggiare
per migliaia di km senza perdite significative. I metodi più efficaci per ottenere energia
dalle onde sono essenzialmente due:
* Sfruttare il movimento di strutture galleggianti sistemate in mare aperto.
Energia dalle onde
I
stit
uto
Com
pre
nsi
vo S
tata
le d
i F
orn
o C
an
ave
se
L’ENERGIA
Tecnologia e informatica – Prof. Mirco Simonitto
Anno Scolastico
2009-10 Classe TERZA A
TIZIO e CAIO
I
stit
uto
Com
pre
nsi
vo S
tata
le d
i F
orn
o C
an
ave
se
L’ENERGIA
Tecnologia e informatica – Prof. Mirco Simonitto
Anno Scolastico
2009-10 Classe TERZA A
TIZIO e CAIO
I
stit
uto
Com
pre
nsi
vo S
tata
le d
i F
orn
o C
an
ave
se
L’ENERGIA
Tecnologia e informatica – Prof. Mirco Simonitto
Anno Scolastico
2009-10 Classe TERZA A
TIZIO e CAIO
* Sfruttare il movimento di una
colonna d’acqua in un impianto
costruito sulla costa.
I
stit
uto
Com
pre
nsi
vo S
tata
le d
i F
orn
o C
an
ave
se
L’ENERGIA
Tecnologia e informatica – Prof. Mirco Simonitto
Anno Scolastico
2009-10 Classe TERZA A
TIZIO e CAIO
I
stit
uto
Com
pre
nsi
vo S
tata
le d
i F
orn
o C
an
ave
se
L’ENERGIA
Tecnologia e informatica – Prof. Mirco Simonitto
Anno Scolastico
2009-10 Classe TERZA A
TIZIO e CAIO
Energia termica dall’oceano:
Una grande quantità di energia termica è immagazzinata negli oceani. Ogni giorno gli oceani
assorbono dal sole una quantità di energia pari a quella di 250.000.000.000 di barili di petrolio.
Oggi esistono sistemi in grado di sfruttare questo calore per produrre energia elettrica con la
conversione termodinamica.
I
stit
uto
Com
pre
nsi
vo S
tata
le d
i F
orn
o C
an
ave
se
L’ENERGIA
Tecnologia e informatica – Prof. Mirco Simonitto
Anno Scolastico
2009-10 Classe TERZA A
TIZIO e CAIO
Energia eolica
È l’energia posseduta dal vento, conosciuta e sfruttata sin dai tempi antichi per navigare e per
muovere le pale dei mulini utilizzati per macinare i cereali o per pompare l’acqua.
I
stit
uto
Com
pre
nsi
vo S
tata
le d
i F
orn
o C
an
ave
se
L’ENERGIA
Tecnologia e informatica – Prof. Mirco Simonitto
Anno Scolastico
2009-10 Classe TERZA A
TIZIO e CAIO
Esistono zone sulla terra dove i venti
spirano con regolarità tutto l’anno,
come ad esempio sulle coste e nelle
isole.
I
stit
uto
Com
pre
nsi
vo S
tata
le d
i F
orn
o C
an
ave
se
L’ENERGIA
Tecnologia e informatica – Prof. Mirco Simonitto
Anno Scolastico
2009-10 Classe TERZA A
TIZIO e CAIO
Il componente essenziale per sfruttare l’energia del vento è il generatore eolico, costituito da
un certo numero di pale fissate sul mozzo rotante di un generatore elettrico. Più
aerogeneratori collegati fra loro formano le wind-farm “ fattorie del vento” , che sono delle
vere e proprie centrali elettriche.
I
stit
uto
Com
pre
nsi
vo S
tata
le d
i F
orn
o C
an
ave
se
L’ENERGIA
Tecnologia e informatica – Prof. Mirco Simonitto
Anno Scolastico
2009-10 Classe TERZA A
TIZIO e CAIO
Un aerogeneratore medio, con pale lunghe 20 metri produce in media 500Kilowatt.
Un altro tipo di generatore innovativo si chiama Rotore Panemone
I
stit
uto
Com
pre
nsi
vo S
tata
le d
i F
orn
o C
an
ave
se
L’ENERGIA
Tecnologia e informatica – Prof. Mirco Simonitto
Anno Scolastico
2009-10 Classe TERZA A
TIZIO e CAIO
Energia termica dal sole
Il sole è la principale fonte energetica al mondo. La potenza d’irraggiamento dei raggi solari è
in media di circa 1 Kilowatt per m2 di superficie. L’energia solare presenta però un
inconveniente: l’alernanza giorno notte.
I
stit
uto
Com
pre
nsi
vo S
tata
le d
i F
orn
o C
an
ave
se
L’ENERGIA
Tecnologia e informatica – Prof. Mirco Simonitto
Anno Scolastico
2009-10 Classe TERZA A
TIZIO e CAIO
L’energia solare può essere sfruttata in vari modi:
1) Pannello solare ad acqua: scalda l’acqua sanitaria e integra il riscaldamento.
I
stit
uto
Com
pre
nsi
vo S
tata
le d
i F
orn
o C
an
ave
se
L’ENERGIA
Tecnologia e informatica – Prof. Mirco Simonitto
Anno Scolastico
2009-10 Classe TERZA A
TIZIO e CAIO
2) Pannello solare ad aria: scada l’aria da immettere nei locali d’inverno. Viene esposto
sempre a sud.
I
stit
uto
Com
pre
nsi
vo S
tata
le d
i F
orn
o C
an
ave
se
L’ENERGIA
Tecnologia e informatica – Prof. Mirco Simonitto
Anno Scolastico
2009-10 Classe TERZA A
TIZIO e CAIO
3) Pannello fotovoltaico: Produce energia a bassa tensione a corrente continua che viene poi
trasformata in corrente alternata a 220volt mediante un inverter.