energia

Conduttori e isolanti

–conduttori: sono i materiali che si lasciano attraversare dalla corrente elettrica,(rame, alluminio, oro, argento…), le soluzioni elettrolitiche (acqua e sale) e i gas ionizzanti.

–isolanti: ceramica, vetro, gomma materie plastiche legno secco e altre sostanze che impediscono il passaggio della corrente elettrica.

Tre grandezze della corrente (leggi di Ohm)

La corrente che scorre in un circuito elettrico viene definita da tre grandezze principali:

-ampare (A)

-volt (V)

-ohm (Ω)

Queste grandezze sono legate

tra loro dalla legge di Ohm che stabilisce le relazioni: intensità della corrente elettrica, della tensione e della resistenza.

Intensità di corrente

L’intensità di corrente corrisponde al passaggio di circa 6 miliardi di miliardi di elettroni al secondo attraverso una sezione del circuito e si misura in ampere.

Tensione

La tensione elettrica è il dislivello elettrico a cui vengono mantenuti gli elettroni e si misura in volt. Il dislivello è creato dal generatore di corrente, che trasferisce gli elettroni nel polo negativo prendendolo dal polo positivo.

  (volt)

Resistenza

La resistenza di un conduttore è la capacità di opporsi al passaggio della corrente e si misura in ohm. La resistenza di un conduttore dipende da tre fattori:

-Materiale: rame, alluminio e argento oppongono una resistenza piccola e sono utilizzati come fili conduttori

-Lunghezza: maggiore è la lunghezza del filo conduttore, più ostacoli incontrano.

-Sezione: se è grande gli elettroni liberi si spostano facilmente e la resistenza è minore.

Potenza ed energia

Potenza 

La potenza di un apparecchio elettrico si calcola moltiplicando l’intensità della corrente che attraversa il filamento per la tensione alla quale è sottoposta.

Watt

Serve per indicare la potenza nei piccoli apparecchi.

Kilowatt

Il kilowatt si usa per i grossi apparecchi.

Energia (wattora)

L’energia consumata da un’apparecchio, è misurata dalla sua potenza moltiplicata per il tempo di funzionamento.

Wattora

Il wattora serve per indicare il consumo dei piccoli apparecchi.

Kilowattora

Il kilowattora si usa per i grossi apparecchi.

GENERATORI DI CORRENTE 

La Pila

La pila è un generatore di corrente continua in cui l’energia chimica trasforma in energia elettrica.

Pila

è formata da tre parti:

-contenitore cilindrico di zinco è il polo negativo (-)

-elettrolita è la pasta nera con sali di ammoniaca

-bastoncino di carbone affondato nella pasta è il polo positivo (+)

Pila alcalina

è una pila a lunga durata. L’esterno è uguale alla pila ma l’interno è diverso dato che contiene un altro elettrolita.

Pila in serie

Il collegamento è fatto con un polo+ a contatto con il polo-.  La tensione agli estremi è pari alla somma delle tensioni.

Accumulatore

L’accumulatore è un apparecchio elettrico che assorbe energia elettrica e la accumula sotto forma di energia chimica; in secondo tempo distribuisce energia elettrica a un utilizzatore sotto forma di corrente continua. Il processo di carica e scarico viene ripetuto molte volte.

Accumulatore al piombo

Il funzionamento:

-durante la carica l’energia elettrica provoca delle reazioni chimiche sulle piastre, che si modificano in biossido in piombo e piombo spugnoso.

-durante la scarica le reazioni avvengono in senso contrario e l’energia chimica viene distribuita sotto forma di corrente continua.

Magnete

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

I due poli

Le estremità di un magnete di chiamano poli e sono detti polo Nord (N) e polo Sud (S). I poli non si possono separare.          Per esempio tagliando in due una barretta magnetizzata si ottengono 2 calamite piccole ognuno con il suoi poli.

Vedere la forza 

Bisogna mettere la lastrina di plastica sopra la calamita e versare sulla plastica poca limatura. Con alcuni colpetti alla piastrina i granelli si mettono in delle linee di forza del campo magnetico.

Alternatore

L’alternatore è una macchina rotante che genera corrente alternata.

Rotore 

E’ un magnete cilindrico molto potente. Questo magnete è multipolare cioè possiede 4 poli Nord alternati a 4 poli Sud.

Statore

Sono otto piastre di ferro disposte anello. Queste vengono a contatto con un rocchetti, con un lungo filo d rame arrotolato, dove ci sono miliardi di miliardi di elettroni liberi.

Lampadina

I due capi dei fili sono collegati alla lampadina, con la quale formano un circuito elettrico.

Funzionamento

Il magnete si trova tra le piastre dello statore separato da un piccolo spazio. Il filo elettrico della bobina finisce con un capo sulla vite e con l’altro capo sulla staffa di attacco alla bici. Bisogna girare a mano la rotellina velocemente così facendo la lampada si accende.

Energia fonti: forme e fonti 

Ogni volta che si svolge un lavoro serve l’energia.

diverse forme di energia:

–Termica: si ottiene da una combustione o attrito.Chimica: si trova dentro le molecole di certe sostanze. Si libera attraverso una reazione chimica.                                                         —Nucleare:si produce attraverso l’utilizzo di particolari atomi.  –Elettrica: la produciamo i generatori. Movimento di elettroni genera elettricità.                                                                –Meccanica: può essere potenziale, ovvero se posseduto da un corpo che si trova in alto. Può essere cinetica, ovvero se posseduto da un corpo in movimento.                                    –Radiante: proviene dalle radiazioni solare.

L’energia non si crea e non si distrugge ma si trasforma da una forma all’altra durante. Durante la trasformazione una parte diventa calore.

Fonti:

–rinnovabili: sono risorse naturali. Es: energia idrica, solare…

–non rinnovabili: consumate a velocità maggiore di quella necessaria alla rigenerazione. Es: carbone, petrolio…

Energia:

–vantaggi: facile da trasportare, non produce polveri, comoda da usare.

–svantaggi: difficile da immagazzinare.

Fonti di energia rinnovabile e non rinnovabile

Rinnovabile:

–energia eolica: masse d’aria fredda e calda si scontrano formano il vento che fa ruotare le pale eoliche producendo elettricità.

–energia solare: quando il sole colpisce le celle fotovoltaiche si produce elettricità.

–energia dell’acqua: possiede l’energia di movimento. Serve una diga per sfruttarla. L’acqua colpisce le turbine mettendo in funzione l’alternatore che poi produce elettricità.

Non rinnovabile:

–petrolio: si originò dallo sprofondamento di mari in modo che il plancton e gli animali marini si trasformassero in petrolio. Il petrolio inquina aria e mare ma è indispensabile.

–carbone: originato dallo sprofondamento di foreste così gli alberi si trasformarono in carbone. La miniera a cielo aperto è dannosa per l’ambiente facendo così morire animali.

Come funziona una centrale idroelettrica?

La centrale idroelettrica trasforma l’energia idraulica in elettrica. La costruzione di una centrale è legata alla costruzione di una diga. L’acqua è trasportata attraverso i canali di derivazione collegate ad un pozzo piezometrico. Dal pozzo, l’acqua è canalizzata da condotte forzate che poi la portano alla sala macchine.                                                                              L’acqua arriva alla centrale ed è avviata da una turbina. Nella turbina c’è un un organo fisso che dirige il flusso d’acqua verso la girante che, spinta dall’acqua, genera energia meccanica. L’alternatore è legato alla turbina e trasforma l’energia meccanica in elettrica. Per poter essere trasmessa, passa attraverso il trasformatore.

L’utilità del nucleare

L’Italia non sfrutta i molti vantaggi della produzione di energia nucleare:

-emissione di CO2 sono ridotte quasi pari a zero.

-energia prodotta costa fino al 20% in meno rispetto a quella prodotta nelle centrali a gas.

Noi importiamo gas e petrolio da paesi in stabilità geopolitica che impongono i loro prezzi.

Il combustibile nucleare

Nei reattori si utilizza uranio a basso arricchimento.

Per prima cosa si estrae l’uranio dal terreno, poi si procede con la raffinazione e si ottiene il yellowcake. Poi si passa la processo di arricchimento.

Il livello di arricchimento dell’uranio è molto basso quindi impossibile usarlo a fini militari.

Alla fine del processo si ottiene una miscela che contiene la percentuale di uranio più adatta per ottenere la fissione. Dalla sostanza si producono delle pastiglie di combustibile non nucleari fin quando non avviene la reazione nucleare.

La reazione 

La fissione avviene quando un neutrone viene fatto scontrare con un nucleo di uranio. Il nucleo si divide in due o più frammenti liberando altri neutroni e una grande quantità di energia. Tutto ciò si ripete attivando una reazione a catena costantemente controllata regolando il livello di inserimento nel nocciolo della barra di controllo fatto di materiale che assorbono i neutroni.

Una volta installata nel nocciolo, le barre intercettano i neutroni liberi per diminuire la potenza del reattore.

I reattori 

I reattori si classificano in base al tipo di combustibile che si utilizza, al tipo di moderatore e al sistema di raffreddamento del generatore di vapore.

Le centrali più diffuse sono quelle ad acqua leggera dove ci sono due tipi di reattore raffreddati.

Quelli detti BWR in cui l’evaporazione dell’acqua avviene nello stesso recipiente che contiene il combustibile. Quelli invece PWR in cui si utilizza un circuito idraulico da quello che contiene l’acqua di raffreddamento, serve per produrre vapore.

Ci sono anche centrali ad acqua pesante (candu). Il combustibile è uranio naturale e l’acqua pesante è usata sia come moderatore sia come refrigerante.

Tra i tre reattori cambia solo il numero e la disposizione dei generatori di vapore o la struttura del reattore.

I rifiuti 

Durante il funzionamento, una centrale produce una quantità di composti radioattivi che rimangono sigillati all’interno degli elementi di combustibile.

Si divide in tre categorie in base al tempo di decadimento:

–bassa attività: tempo di decadimento 20-30 anni.

–media attività: tempo di decadimento 300 anni.

–alta attività: tempo di decadimento è di migliaia di anni.

Ogni anno una centrale produce 80 metri cubi di rifiuto tra bassa e media attività. Produzione ad alta attività è tra 9 e 15 metri cubi.

La sicurezza

Tutte le centrai vengono seguite secondo procedure standard in tutti i paesi con scopo di controllare i livelli di sicurezza.

I reattori vengono protetti da un doppio strato di cemento armato. La struttura esterna è progettata per resistere all’impatto di un aereo.

Negli impianti EPR ci sono fino a quattro impianti di sicurezza per prevenire errori. Questi sono i reattori che saranno in Italia.

L’energia nucleare

In tutto il mondo ci sono 450 reattori nucleari di cui 150 sono in Europa occidentale. L’Italia importa combustibili fossili, non rinnovabili, e che quindi cominceranno ad esaurire ed il costo aumenterà. L’utilizzo di fonti rinnovabili (energia nucleare) è fornita da reattori nucleari esteri.

La storia del nucleare

Nel 1959 fu costruito il primo reattore di ricerca ad Ispra. Gli investimento e l’opinione pubblica nei confronti dell’iniziativa furono molto notevoli tanto che nel 1966 si arrivano a produrre 3,9 miliardi: l’Italia era il terzo produttore al mondo di energia elettrica di origine nucleare. Nel 1986 ci fu l’esplosione di un reattore della centrale nucleare di Chernobyl. In Italia fu bloccata l’ attuazione di una parte del Piano
Energetico Nazionale che prevedeva l’apertura di cantieri per
nuove centrali nucleari.

L’Italia l’8 e il 9 novembre 1987 ha detto no all’energia atomica. Con il referendum del 12 e 13 giugno 2011 è stata ribadita la volontà di non costruire centrali atomiche
in Italia, che 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.

Protocollo di Kyoto 

Il protocollo di Kyoto è stato datato 11 dicembre 1977 ed è entrato in vigore il 16 febbraio 2005.

È un trattato internazionale che si occupa del surriscaldamento globale con l’obbiettivo di ridurre i gas inquinanti.

L’obbligo più importante è quello di ridurre le emissioni di elementi che comportano l’inquinamento. L’esigenza di scriverlo è stata una conseguenza dell’Intergovernmental Panel of Climate Change nel 1988. Viene messo in pratica dal 2005 con la ratifica della Russia. La somma delle emissioni dei paesi
aderenti doveva superare il 55%. L’impegno degli stati si concentra sull’attuazione di politiche industriali e ambientali. Per chi non rispetta gli accordi sono previste sanzioni.

Fra le nazioni che non fanno del protocollo di Kyoto ci sono gli Stati Uniti che lo ha firmato nel 1998.