Energia

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Categoria:Scienze

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L'ENERGIA IN TUTTE LE SUE FORME

DAL SOLE ALL'ENERGIA
L'energia deriva dal Sole che riscalda la terra con i suoi raggi luminosi. Quindi grazie al sole è possibile la vita sulla terra.
Il riscaldamento, però, non è uniforme in tutti i punti del pianeta, quindi si manifestano degli squilibri termici che danno origine a diverse condizioni meteorologiche.
L'energia termica e luminosa proveniente dal sole, alimenta il ciclo dell'acqua e il movimento dei venti.

LA FUSIONE NUCLEARE
Il sole ricava tutta la sua energia dalle reazioni di fusione nucleare che avvengono al suo interno.
La fusione nucleare è un processo fisico in cui due atomi leggeri, come gli isotopi di idrogeno (deuterio e tritio) si uniscono per formare un atomo più pesante (elio), liberando un neutrone e un'enorme quantità di energia. La fusione si ottiene sottoponendo i due atomi leggeri a forte pressione in un "ambiente" a temperatura molto elevata.

VARIE FORME DI ENERGIA
Proprio perché l'energia è un elemento fondamentale senza di cui nulla potrebbe esistere, si presenta in una gamma di forme molto diverse tra loro, alcune presenti in natura, altre trovate dall'uomo.
Le forme energetiche più comunemente usate sono quella elettrica, meccanica e termica.
L'energia viene trasformata in lavoro meccanico tramite macchine chiamate convertitori (pile, motori, lampade ecc.). Alcune forme di energia sono:
• l’energia potenziale che dipende dalla posizione posseduta da un corpo in quiete se questo per effetto della forza di gravità cade da una posizione alta ad una più bassa.
La stessa energia è posseduta dalla massa d'acqua;
• l’energia chimica che è contenuta in particolari sostanze che hanno la possibilità di liberarla, in forme diverse, attraverso una reazione chimica;
• l’energia termica che si manifesta sotto forma di calore e si sviluppa durante una combustione o per attrito fra corpi in movimento; racchiusa in una diga;
• l’energia cinetica che dipende dalla massa e dalla velocità di un corpo in movimento. Esistono tre tipi di energia cinetica: energia cinetica di tradizione, energia cinetica oscillatoria, energia cinetica di rotazione;
• l’energia elastica che è posseduta dai corpi solidi sottoposti a deformazioni temporanee che riprendono la loro forma originaria;
• l'energia elettrica che è fornita dai generatori di corrente e si ottiene trasformando altre forme di energia, rispetto alle quali si presta ad essere accumulata, trasportata e utilizzata direttamente dagli utenti;
• l’energia nucleare che si libera in seguito a reazioni nucleari di fusione e fissione;
• l’energia luminosa che è posseduta dalla luce e da essa che dipende la nostra vita. Essa consente anche di produrre acqua calda ed elettricità.

LE FONTI RINNOVABILI EFONTI ESURIBILI
Le fonti di energia disponibili sulla terra sono numerose, alcune rinnovabili e altre esauribili.
Sono fonti di energia rinnovabili il calore del Sole, l'acqua, il vento, la materia organica e il calore del sottosuolo. Si chiamano così perché non si esauriscono, ma si rinnovano periodicamente in breve tempo.
Sono invece fonti di energia esauribili i combustibili fossili (carbone, metano e petrolio) e quelli nucleari (l'uranio). Tali fonti (petrolio, carbone, metano e uranio), una volta terminati non possono essere più ricostruiti perché, anche se le fonti continuano a formarsi, sono utilizzate con un ritmo tale che saranno esaurite molto prima che si ricostituiscano nuovi giacimenti.

I CARBONI FOSSILI
I carboni fossili sono combustibili solidi di colore bruno o nero e si sono formati milioni di anni fa dalla lenta decomposizione delle fitte foreste. Qui, il legno ha subito una lenta trasformazione chimica, quindi dai suoi tessuti sono stati eliminati l'idrogeno e l'ossigeno che si sono trasformati in carbone.
La classificazione dei carboni fossili comprende:
• L’antracite che è il carbone di più antica formazione perciò il grado di fossilizzazione è massimo.
• Il litantrace che è il carbone fossile più abbondante nel sottosuolo e si è formato in epoca più recente. Viene estratto da giacimenti profondi centinaia di metri, situati molto spesso tra rocce.
• La lignite che è il carbone di formazione molto più recente e non ancora completamente fossilizzato.
• La torba che deriva dalla decomposizione delle piante erbacee ed è il carbone più giovane.

IL CARBONE
Il carbone viene estatto dalle miniere: a cielo aperto, con i giacimenti in superficie, o a pozzi, quando gli strati carboniferi si trovano nel sottosuolo.Esso è usato come combustibike per alimentare le centrali termoelettrichee per usi civili e industriali. Nell' industria siderurgica viene impiegato il coke metallurgico,cioè un carbone artificialeche si ricava trattando il litantrace.

IL PETROLIO
Il petrolio si è formato dalla decomposizione di microrganismi. Questi, una volta morti, andavano a depositarsi sul fondo del mare dove venivano ricoperti da detriti e da fango, formando così dei sedimenti (cioè depositi). Una volta formatosi, il petrolio, cominciò a migrare verso l'alto, attraverso le fessure e le porosità delle rocce e a raccogliersi là, dove incontrava degli strati impermeabili, dando origine ai giacimenti. Questi, accompagnati, per lo più, da gas naturale e da acqua, oggi vengono individuati con diversi metodi, come l'analisi delle rocce prelevate da strati profondi.
Una volta individuato, il giacimento viene sfruttato mediante trivellazioni e il petrolio viene pompato in superficie.
La lavorazione del petrolio consiste nel separare delle varie frazioni, quali le benzine, il cherosene, il gasolio ecc. mediante distillazione frazionata.

IL GAS NATURALE: IL METANO
Il gas naturale è una miscela di idrocarburi gassosi la cui origine è simile a quella del petrolio.
Nella maggior parte dei casi, petrolio e gas naturale si trovano insieme, ma talvolta si possono trovare giacimenti di solo gas.
Il più abbondante fra essi è il metano che è un gas naturale incolore, inodore e insapore. Oggi il metano è largamente utilizzato per usi domestici e per riscaldamento, e viene trasportato dai giacimenti ai luoghi di consumo mediante lunghissimi metanodotti, che spesso attraversano intere nazioni.

L'URANIO
L'uranio è un metallo bianco argenteo e si ricava soprattutto dall'uranite e dalla pechblenda.
L'uranio normale è costituito dall'isotopo 235 (uranio con numero di massa 235; il suo nucleo è composto da 92 protoni e 143 neutroni) e dall'isotopo 238 (uranio con numero di massa 238; il suo nucleo è costituito da 92 protoni e 146 neutroni).
L'uranio 235 ha tre neutroni in meno rispetto all'uranio 238, e il suo nucleo risulta instabile. Esso è anche un materiale "fissile", in pratica scindibile per fissione: se viene bombardato da un neutrone, il suo nucleo si spacca in due parti, liberando una notevole quantità di energia.
L'uranio 238, invece, ha un nucleo più stabile e quando viene colpito da un neutrone non si spacca, ma lo assorbe, trasformandosi in un elemento chimico artificiale chiamato plutonio.
Per le sue caratteristiche, quindi, l'uranio si presta ad essere impiegato come combustibile nei reattori nucleari. I minerali di uranio appena estratti vengono frantumati e sottoposti ad alcuni trattamenti; successivamente subiscono un processo di arricchimento, che consiste nell'aumentare la concentrazione di uranio 235, presente nell'uranio naturale. Infine il combustibile viene inviato, sotto forma di barre, alle centrali nucleari.

LA FISSIONE NUCLEARE
Il procedimento fisico della fissione nucleare consiste nel dividere in due parti il nucleo di un materiale fissile (uranio 235) tramite neutroni emessi da una sorgente artificiale. Quando il nucleo si spacca in due parti, emette un certo numero di neutroni e sviluppa contemporaneamente una grande quantità di energia che si manifesta sotto forma di calore. I neutroni colpiscono a loro volta altri nuclei e così si innesca una reazione a catena, capace di autoalimentarsi nell'arco di tutto il processo.

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