COS’E’ LA CORRENTE

La corrente elettrica è un movimento di cariche elettriche elementari, cioè un flusso di elettroni, detti elettroni liberi.

La corrente circola e il materiale non si consuma.

MATERIALI CONDUTTORI

I materiali conduttori sono materiali che si lasciano attraversare con facilità dalla corrente elettrica.

es: RAME, ALLUMINIO, ORO, ARGENTO, MERCURIO, …

MATERIALI ISOLANTI

I materiali isolanti sono materiali che impediscono il passaggio della corrente elettrica.

es: CERAMICA, VETRO, GOMMA, PLASTICA, LEGNO SECCO, OLIO …..

TRE GRANDEZZE DELLA CORRENTE

La corrente elettrica viene definita da tre grandezze principali:

•  AMPERE (A) = l’intensità
•  VOLT     (V)  = la tensione 
•  OHM      (Ω) = la resistenza

L’INTENSITA’

E’ la quantità di elettroni che passano nel circuito.

Si misura in AMPERE

LA TENSIONE

E’ il dislivello elettrico a cui vengono mantenuti gli elettroni, creato dal generatore di corrente che trasferisce gli elettroni dal polo positivo al polo negativo.

Misura si in VOLT

LA RESISTENZA

E’ la capacità di opporsi al passaggio della corrente.

La resistenza dipende da tre fattori: materiale, lunghezza e sezione.

Si Misura in OHM.

LEGGE DI OHM 

L’intensità della corrente elettrica che scorre in un conduttore. Aumenta al crescere della tensione e diminuisce al crescere della resistenza.

POTENZA ED ENERGIA

La potenza è “quello che sa fare” un apparecchio

La potenza si misura in WATT = AMPERE x VOLT

L’energia è il consumo di corrente di un apparecchio

L‘energia si misura in WATTORA =  WATT x ORA

GENERATORI DI CORRENTE 

Ci sono generatori chimici di corrente che sono formati da un contenitore sigillato con dentro piastre metalliche e sostanze corrosive senza parti in movimento. Quando funziona genera corrente continua .

ES. pila, accumulatore ….

Ci sono generatori meccanici di corrente, che contengono all’interno un magnete cilindrico che quando gira induce nel filo di rame avvolto in una bobina una corrente alternata.

ES. alternatore …

PILA

E’ un generatore di corrente continua di qui l’energia chimica si trasforma in energia elettrica. Eroga energia per un certo periodo di tempo e poi si scarica.

ACCUMULATORE

E’ un apparecchio elettrico che, in un primo momento, assorbe energia elettrica ed la accumula sotto forma di energia chimica, per poi, in un secondo momento, eroga energia elettrica a un utilizzatore sotto forma di corrente continua

MAGNETE

E’ un corpo di ferro a forma di barretta che è stato magnetizzato e genera attorno un campo magnetico. E’ un elemento dell’alternatore perché la sua forza magnetica spinge gli elettroni in una certa direzione.

ALTERNATORE 

E’ una macchina rotante che, quando gira, genera corrente alternata.

GLI ESPERIMENTI DI PEPE 

In classe è venuto Ennio Pepe che ci ha fatto vedere degli esperimenti riguardanti l’energia. Ecco alcune foto di quel giorno e dei suoi esperimenti.

L’ENERGIA

L’energia è la capacità di compiere un lavoro. Si manifesta in diverse forme:

1. termica
2. chimica
3. nucleare
4. elettrica
5. radiante
6. meccanica

ENERGIA TERMICA 

E’ il calore e si può ottenere da una combustione o per attrito tra due corpi

ENERGIA CHIMICA 

E’ immagazzinata all’interno delle molecole di certe sostanze (es. carburanti). Si libera attraverso una reazione chimica (es. combustione), sotto forma di luce (energia radiante) e attraverso il calore (energia termica)

ENERGIA NUCLEARE 

Deriva da profonde modifiche della struttura stessa della materia. Viene prodotta attraverso due processi:

• la fissione o scissione nucleare
• la fusione nucleare

La fissione nucleare 

La fissione nucleare consiste nella scissione di un nucleo di atomi pesanti in due nuclei più leggeri con l’aggiunta di liberazione di energia. Questo fenomeno può avvenire spontaneamente oppure per mezzo di un bombardamento di neutroni o di altre particelle, che entrano nel nucleo e lo spezzano in due. La prima fissione nucleare si è avuta nel 1934 da Enrico Fermi e il suo gruppo “i ragazzi di via Panisperna”. Con il bombardamento da parte di neutroni lenti, il nucleo dell’atomo di uranio si spezzò in due, formando appunto un nucleo di Kripton e un nucleo di Bario.

La fusione nucleare 

La fusione nucleare consiste nell’unione di nuclei di atomi leggeri per formare nuclei più pesanti. Essa può essere definita come il processo inverso della fissione nucleare precedentemente descritta.

Due nuclei leggeri, deuterio e trizio, isotopi dell’idrogeno, sono spinti con forza l’uno contro l’altro e si fondano insieme formando un solo nucleo, quello dell’elio.

ENERGIA ELETTRICA 

E’ ottenuta attraverso la trasformazione di altre forme di energia

VANTAGGI: facilmente trasportabile e distribuibile, ritrasformata facilmente, non produce polveri o emissioni nel luogo di consumo, comoda da utilizzare

SVANTAGGI: difficile da immagazzinare

ENERGIA RADIANTE 

Proviene dalle radiazioni solari le cui manifestazioni sono luce e calore. Si propaga nell’aria attraverso onde elettromagnetiche. Può essere sfruttata per produrre energia termica (es. riscaldamento domestico -> con pannelli solari termici) o energia elettrica (attraverso pannelli fotovoltaici).

ENERGIA MECCANICA 

Può essere:

• potenziale (o di posizione) se è posseduta da corpi che si trovano ad una certa altezza da terra. Tali corpi sono in grado di fornire un lavoro grazie alla propria posizione
• cinetica cioè che possiedono dei corpi in movimento

PRINCIPIO DI CONSERVAZIONE DELL’ENERGIA

L’energia non si crea e non si distrugge, ma si trasforma da una forma all’altra. Durante le trasformazioni una parte dell’energia si perde sotto forma di calore e non è più utilizzabile.

QUALI SONO LE FONTI DI ENERGIA?

• FONTI RINNOVABILI: risorse naturali che si rigenerano alla velocità con cui vengono consumate (es. idrica, solare, eolica, geotermica, biomasse). Sono risorse illimitate presenti in natura
• FONTI NON RINNOVABILI: risorse consumate a una velocità maggiore di quella necessaria alla loro rigenerazione (es. combustibili fossili, come carbone, gas naturali, petrolio… e energia nucleare)

FONTI DI ENERGIA RINNOVABILI 

• ENERGIA EOLICA
• ENERGIA SOLARE
• ENERGIA DELL’ACQUA
• ENERGIA DELLE BIOMASSE
• ENERGIA GEOTERMICA

ENERGIA EOLICA 

Le grandi masse di aria calda e fredda che si scontano originano il vento che fa ruotare le pale eoliche che producono elettricità. Le pale eoliche si trovano in cima a torri alte 50 metri dette generatori eolici. Il vento è una fonte di energia che non finisce mai.

ENERGIA SOLARE 

Il sole da energia a tutta la Terra quando i suoi raggi colpiscono le celle fotovoltaiche e viene prodotta elettricità. Il sole è una fonte di energia che non finisce mai.

ENERGIA DELL’ACQUA 

L’acqua possiede un tipo di energia particolare chiamata energia di movimento. Per sfruttarla occorre realizzare una diga: l’acqua scende verso valle dove colpisce le pale di una turbina che mette in funzione un apparecchio chiamato alternatore che a sua volta produce elettricità.

VANTAGGI: è una fonte inesauribile, è pulita ed è gratuita

SVANTAGGIO: costruzione di grandi dighe che modificano il territorio

ENERGIA DELLE BIOMASSE 

Con il termine biomasse si 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 (es. paglia). Costituiscono una delle maggiori risorse rinnovabili disponibili.

ENERGIA GEOTERMICA

E’ l’energia prodotta sfruttando il calore interno della Terra. I vapori riscaldato sotto terra arrivano in superficie ed entrano in tubazioni chiamate vapordotti. Le tubazioni portano il vapore alla centrale geotermica. Il vapore fa muovere una turbina che produce energia elettrica.

FONTI DI ENERGIA NON RINNOVABILI 

• PETROLIO
• CARBONE
• GAS NATURALE

PETROLIO 

Ha avuto origine centinaia dallo sprofondamento di antichi mari. Così il plancton ed altri animali marini, anche grazie a particolati batteri, si sono trasformati in petrolio.

Il petrolio è una risorsa energetica esauribile (prima o poi finirà).

Inquina gravemente aria e mare, ma è indispensabile nella nostra società, perché ci da carburante per le macchine, gas per le bombole, numerosi tipi di plastiche e sostanze chimiche…

CARBONE 

Ha avuto origine centinaia di milioni di anni fa, dallo sprofondamento di antiche foreste. Così gli alberi, grazie a particolari batteri, si sono trasformati in carbone.

Il carbone è una risorsa energetica esauribile (prima o poi finirà).

I giacimenti di petrolio si possono trovare a cielo aperto (miniere a cielo aperto) o scavando gallerie o pozzi (miniere vere e proprie).

GAS NATURALE O METANO 

E’ la risorsa energetica più pulita tra i combustibili fossili. E’ un ottima risorsa per l’alto potere calorifico, mancanza di tossicità ed impurità, assenza di residui di combustione. Il metano si trova nel sottosuolo e viene trasportato ai luoghi i consumo tramite grandi condutture dette gasdotti o metanodotti. Il metano è utilizzato per produrre energia elettrica nelle centrali termo elettriche al posto del carbone e del gasolio, e nelle centrali a turbo gas. Viene usato per produrre energia termica per usi domestici e civili e industriali.

CENTRALE IDROELETTRICA 

L’acqua è la fonte di energia più antica utilizzata dall’uomo.

La centrale idroelettrica trasforma l’energia idraulica in energia elettrica.

La realizzazione di una centrale idroelettrica è legata alla costruzione uno sbarramento chiamato diga o traversa che consente di accumulare l’acqua. Ci sono anche centrali che sfruttano il corso di un fiume e in questo caso vengono chiamate centrali ad acqua fluente.

L’acqua tramite delle tubazioni viene portata fino alla sala meccanica. Da qui è convogliata nella turbina, componente importante di un impianto idroelettrico. La turbina è composta da un organo fisso che ha il compito di regolare il flusso dell’acqua verso un organo mobile, la girante, che spinta dall’acqua genera energia meccanica. Da qui si va all’alternatore, altro elemento fondamentale, che accoppiato all’albero della turbina trasforma l’energia meccanica, di rotazione, in energia elettrica.

Le variabili che determinano la capacità di generare energia della turbina sono il salto utile (in metri – dislivello dell’acqua) e la portata (in metri cubi – volume dell’acqua).

L’energia idroelettrica valorizza il territorio, diminuisce l’inquinamento, è un’energia pulita che soddisfa il bisogno di molte famiglie.

ALLA SCOPERTA DELLA CENTRALE IDROELETTRICA DI RIVA DEL GARDA 

La centrale idroelettrica di Riva del Garda è stata realizzata negli anni ’20 dall’architetto Giancarlo Meroni, lo stesso architetto che ha progettato il Vittoriale degli Italiani di Gabriele D’Annunzio. E’ affacciata sul Lago di Garda.

LA STORIA DEL NUCLEARE IN ITALIA 

Nel 1959 fu costruito il primo reattore di ricerca ad Ispra (Varese). Gli investimenti ed il favore dell’opinione pubblica nei confronti dell’iniziativa furono notevoli tanto che nel 1966 si raggiunse una produzione di 3,9 miliardi di kWh. Con l’esplosione  della centrale nucleare di Chernobyl nel 1986 nacque un atteggiamento critico nei confronti del nucleare che portò gli italiani nel referendum del Novembre 1987 a votare  contro l’energia nucleare. Con il referendum del giugno 2011 è stata ribadita la volontà di non costruire centrali atomiche in Italia, e mandò in fumo i piani atomici del governo di allora. In Italia tuttavia esistono ancora sette siti nucleari noti, ex centrali elettriche e siti di stoccaggio. Resta ancora da completare il totale smantellamento, la rimozione e la decontaminazione di strutture e componenti degli impianti nucleari in Italia.

ENERGIA NUCLEARE

• Produce elettricità producendo anidride carbonica.
• Costa meno di quella a gas.

Il COMBUSTIBILE NUCLEARE si crea estraendo e raffinando l’Uranio -> si ottiene YELLOW CAKE -> si passa al processo di arricchimento -> alla fine si ottiene una miscela con una % di uranio adatta per ottenere la fissione nucleare

La FISSIONE NUCLEARE avviene quando un neutrone si scontra con un nucleo di uranio -> il nucleo si divide in 2 liberando neutroni e una grande quantità di energia -> il processo si ripete producendo una reazione a catena -> tutto ciò avviene in tubi racchiusi in una struttura d’acciaio chiamata VESSE

Esistono vari tipi di REATTORI che si classificano: in base al combustibile utilizzato, in base al tipo di moderatore, in base al sistema di raffreddamento e generazione del vapore

I RIFIUTI sono composti radioattivi e sono divisi in 3 categorie. In base al tempo di decadimento si dividono in: a bassa attività (20-30 anni), a media attività (300 anni), a alta attività (1000 anni)

La SICUREZZA è priorità assoluta e viene seguita

quando si progetta, si costruisce e si gestisce una centrale termonucleare. Tutte le centrali vengono gestite su procedure standardizzate a livello mondiale da organismi sovranazionali.

PROTOCOLLO DI KYOTO 

È un trattato internazionale che si occupa di ambiente e in particolare del surriscaldamento globale con l’obiettivo della riduzione di gas inquinanti che derivano dalle attività umane. E’ datato 11 dicembre 1997, ma è entrato in vigore il 16 febbraio 2005. L’obbligo più importante, previsto dal trattato, è quello di ridurre le emissioni di elementi che comportano l’inquinamento. La prima fase del Protocollo ha avuto una durata di quattro anni (dal 2008 al 2012). La seconda fase terminerà nel 2020. L’impegno degli stati si concentra anche sull’attuazione di politiche industriali e ambientali che possano agire rallentando il riscaldamento del pianeta. E per chi non rispetta gli accordi sono previste sanzioni.