Cos'è l'energia?
L'energia è la capacità di un corpo di compiere un lavoro. Un lavoro è un qualsiasi processo che compie un cambiamento. Il lavoro è legato a uno spostamento. Il lavoro è dato dalla forza per lo spostamento.
Lavoro=Forza x spostamento
L'energia (e anche il lavoro) si misurano in Joule [J]
Altre unità di misura dell'energia sono: la caloria [cal], il chilowattora [kWh], l'elettronvolt [eV], la British thermal unit [BTU].
In particolare, una caloria equivale a 4,18 J.
Qual è la differenza tra energia e potenza?
La potenza è la velocità con cui si trasforma l'energia in una data trasformazione.
La potenza quindi è il rapporto tra l'energia che si trasforma e l'intervallo di tempo in cui tale trasformazione avviene.
Potenza=Energia : tempo
L'unità di misura della potenza è il Watt [W]
Un'altra unità di misura della potenza è il cavallo vapore [CV] che è equivale a 735,5 W.
Dato che sia il Joule che il Watt sono unità di misura molto piccole, spesso sono usati i prefissi del Sistema Internazionale di unità di misura, come nella tabella che segue.
Esercizio 1
Annota sul quaderno la potenza dei seguenti oggetti. Per gli elettrodomestici controlla le etichette che si trovano sopra lo stesso elettrodomestico o il libretto di istruzioni, per le lampadine guarda sopra la lampadina, per l'auto verifica guardando il libretto di circolazione.
Oggetti per cui annotarsi la potenza con relativa unità di misura:
Asciugacapelli
Lampadine (almeno due diverse)
Aspirapolvere
Automobile
Moto
Televisione
Caricabatterie telefono
Esercizio 2
Completa le seguenti conversioni:
1000 MW = ............ GW
10000 J = ............ kJ
1 TW = ............ MW
1500 kJ = ............ MJ
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Efficienza energetica
In ogni trasformazione di energia, una parte dell'energia viene dispersa nell'ambiente sotto forma di calore che non è più recuperabile. Il rapporto tra l'energia utile in uscita da un sistema e quella consumata in ingresso nel sistema indica la sua efficienza energetica. L'efficienza si esprime come percentuale e non può mai essere del 100%, ma sarà sempre più bassa perché una parte di energia si disperde in ogni caso.
Efficienza energetica= energia utile / energia in ingresso
Esempio:
L'energia in ingresso in un automobile (sistema) è rappresentata dall'energia chimica del carburante, mentre l'energia in uscita utile è rappresentata dall'energia cinetica della rotazione delle ruote dell'auto. L'energia dispersa è invece il calore prodotto nel motore e in tutti gli organi in movimento, dovuto agli attriti, nonché al calore dei fumi di scarico.
L'efficienza energetica di un auto a combustione interna è circa del 20%, questo significa che l'80% dell'energia del carburante viene dispersa nell'ambiente e non è di fatto di nessuna utilità.
L'efficienza energetica di un auto elettrica può essere anche maggiore dell'80%, per cui in questo caso solo il 20%, o anche meno, dell'energia in ingresso (energia elettrica di ricarica) viene dispersa nell'ambiente e non è più recuperabile.
Efficienza auto a combustione circa 20%
Efficienza auto elettrica circa 80% o più
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Come si trasforma l'energia?
I Principi della Termodinamica
PRIMO PRINCIPIO
L'energia nell'universo (sistema chiuso) si conserva in quantità.
Non aumenta e non diminuisce. Resta costante in ogni trasformazione.
Ei=Ef Quantità costante
(Ei=energia iniziale, Ef=energia finale)
SECONDO PRINCIPIO
L'energia nell'universo (sistema chiuso) non si conserva in qualità.
L'energia si degrada in ogni trasformazione dissipandosi in parte sottoforma di calore che non è più recuperabile (attriti).
Ei=Eu+En Ei>Eu Qualità diminuisce
(Eu= energia utilizzabile , En= energia non utilizzabile)
