L'energia della fisica

Materie:Appunti
Categoria:Chimica

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Testo

L’energia è la capacità di compiere determinate azioni o determinati lavori. Essa si può manifestare in diverse forme.
L’ENERGIA POTENZIALE GRAVITAZIONALE è l’energia associata ad un corpo posto in alto rispetto ad un livello di riferimento. E’ possibile solo in presenza di forza di gravità.
L’ENERGIA POTENZIALE ELASTICA è l’energia immagazzinata in un corpo sottoposto ad una deformazione elastica. E’ possibile solo in presenza di forze di tipo elastico. Per quanto riguarda questi due tipi di energia viene utilizzato il termine potenziale per indicare l’energia accumulata pronta ad essere trasformata in altre forme di energia.
L’ENERGIA CINETICA è l’energia associata ai corpi in movimento.
L’ENERGIA ELETTRICA è l’energia trasportata dalla corrente elettrica. Può essere prodotta e trasformata in altre forme di energia.
L’ENERGIA CHIMICA è l’energia associata ai legami tra gli atomi che costituiscono le molecole di un corpo, e può essere liberata con una reazione chimica.
L’ENERGIA TERMICA è l’energia associata alle particelle che costituiscono un corpo che si trova a maggiore temperatura di quella dell’ambiente circostante.
L’ENERGIA RAGGIANTE è l’energia associata alla luce e trasmessa mediante radiazioni. E’ l’unico tipo di energia che non ha bisogno di materia per trasferirsi da un punto ad un altro. Ne è esempio l’energia solare.
Tutta l’energia disponibile sulla terra è direttamente o indirettamente di origine solare ad eccezione dell’energia geotermica e dell’energia solare.
UN SISTEMA è un ambiente in cui avviene una trasformazione energetica. I sistemi dai quali viene estratta energia sono chiamati FONTI DI CALORE.
L’ANALISI QUALITATIVA di una trasformazione energetica si compone di diverse fasi: IDENTIFICAZIONE DI UN SISTEMA(1), IDENTIFICAZIONE DELLA TRASFORMAZIONE(2), IDENTIFICAZIONE DEGLI SCAMBI DI ENERGIA TRA SISTEMA E AMBIENTE(3). 1) Il sistema e l’oggetto o l’insieme degli oggetti che si vuole analizzare. La definizione dei confini di un sistema è arbitraria. 2)La trasformazione si compone dello stato iniziale e dello stao finale.
IL PRINCIPIO DI CONSERVAZIONE DELL’ENERGIA sostiene che alla fine di una trasformazione la quantità totale di energia debba essere uguale a quella iniziale, anche se in diverse forme. Per analizzare e capire meglio il p.c.e. viene utilizzato il Bilancio energetico. Si possono presentare diversi casi: 1) l’energia in uscita è maggiore dell’energia in entrata. 2) l’energia in entrata è maggiore dell’energia in uscita. 3)l’energia in uscita è uguale all’energia in entrata.
In qualsiasi caso il bilancio energetico deve essere in pareggio. Ciò avviene solo se LA VARIAZIONE DELL’ENERGIA TOTALE DEL SISTEMA= ENERGIA IN ENTRATA-ENERGIA IN USCITA
Per poter misurare l’energia è necessario che una certa quantità di energia venga fornita o sottratta ad un sistema. Prendiamo in considerazione due casi comuni: il riscaldamento di un corpo e il sollevamento di un peso.
Nel caso del riscaldamento di un corpo l’energia viene trasferita perché il corpo è messo a contatto con un ambiente più caldo (riscaldatore). L’energia trasferita si chiama calore. Il calore è quindi l’energia scambiata tra corpi che si trovano a temperature diverse. La caloria è la quantità di energia che trasferita alla massa di 1 grammo d’acqua ne alza la temperatura di 1 grado.
Per sollevare un peso ad una determinata altezza bisogna applicare una forza che determini lo spostamento. L’energia trasferita viene detta lavoro. Il lavoro è quindi l’energia scambiata per mezzo di forze che producono spostamenti. Un joule è la quantità di energia che deve essere trasferita al peso di 1 N per sollevarlo di 1m.
Alla fine del 700 Thompson eseguì alcuni esperimenti e scoprì che il calore è generato dalle forze d’attrito. Nel 1840 Joule riprese gli esperimenti di Thompson. In uno di questi due pesi scendono lentamente e provocano, per mezzo di un sistema di carrucole, la rotazione di un mulinello a pale che compie lavoro per attrito nell’acqua. Misurando la variazione della temperatura dell’acqua e il lavoro compiuto dalle pale, Joule scoprì che la quantità di calore trasferita dalle pale all’acqua è proporzionale al lavoro compiuto. Così si scoprì che l’energia meccanica apparentemente perduta si trasformava in calore che si disperdeva nell’ambiente sotto forma di energia termica. Venne formulato il principio di conservazione della massa e si stabilì che la dissipazione dell’energia è la perdita di parte dell’energia.
In ogni trasformazione una parte dell’energia in entrata viene ceduta all’ambiente esterno sotto forma di calore; si parla di energia dissipata perché non è più utilizzabile. Al termine delle trasformazioni l’energia utile è una piccola parte di quella di partenza. La quantità totale di energia rimane invariata ma in ogni trasformazione tende a diminuire. Si può dire che l’energia si conserva, l’energia utilizzabile si consuma.
Una macchina è un qualunque dispositivo capace di trasformare o trasferire energia in forma utile all’uomo. Si definisce rendimento di una macchina il rapporto tra l’energia utilizzata e l’energia totale assorbita:
Il rendimento non ha unità di misura. Il rendimento è espresso sempre da un numero minore o uguale a 1. Viene espresso sotto forma di percentuale.
Una macchina termica è un dispositivo capace di convertire in lavoro parte del calore assorbito da una fonte calda. Una macchina termica riceve energia sotto forma di calore e fornisce energia utile. Una delle prime macchine termiche fu quella a vapore. Oggi le macchine termiche più diffuse sono i motori a combustione interna. Per il funzionamento di una macchina occorre che vi siano 3 presupposti: una sorgente di calore ad alta temperatura, un fluido che funzioni da scambiatore di calore, una sorgente fredda che agisca sullo scarico del fluido caldo dopo il suo utilizzo. Il lavoro compiuto dalla macchina è uguale alla differenza tra il calore assorbito dalla sorgente calda e il calore ceduto alla sorgente fredda:
Il rendimento della macchina è dato dal rapporto tra l’energia convertita in forma utile e l’energia totale fornita alla macchina.
LA POTENZA è la quantità di energia trasferita o trasformata nell’unità di tempo. L’unità di misura della potenza e il watt un’altra unità della potenza è il cavallo a vapore. La potenza è molto utile per qualificare le prestazioni di una macchina, di una conversione d’energia.
L’energia si trasferisce: si può trasferire da un sistema ad un altro. Un corpo caldo messo a contatto con uno freddo lo riscalda. Un oggetto in movimento, urtandone uno fermo, lo mette in movimento. La luce e il calore del sole viaggiano nello spazio e arrivano sulla terra.
L’energia si accumula: si può immagazzinare dell’energia in un sistema. Una massa d’acqua riscaldata e messa in un thermos rimane calda per un certo tempo. Le piante immagazzinano l’energia dal sole per mezzo della fotosintesi; i combustibili fossili contengono l’energia del sole. Se si comprime una molla la si pone in condizione di mettere in moto un oggetto.
L’energia si trasforma. L’energia si conserva. L’energia si.

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