Forme e fonti di energia, Schemi e mappe concettuali di Scienze della Terra

Scarica Forme e fonti di energia e più Schemi e mappe concettuali in PDF di Scienze della Terra solo su Docsity! Prof.ssa Cristina Godi Tecnologia Pag. 1 di 7 FORME E FONTI DI ENERGIA Si definisce energia la capacità di compiere un lavoro.  Se consideriamo l’energia come movimento (energia meccanica), la sua unità di misura nel Sistema Internazionale (SI) è il joule (simbolo J), che esprime il lavoro compiuto da una forza di 1 newton (N) per generare uno spostamento di 1 m.  Un altro modo di considerare l’energia è come forza responsabile del riscaldamento di un corpo (energia termica): in questo caso energia equivale a calore. L’unità di misura per questo tipo di energia è la caloria (cal) oppure il suo multiplo, la chilocaloria (kcal). Una chilocaloria equivale a 1000 calorie. Definiamo la chilocaloria come la quantità di calore che occorre fornire a 1 kg di acqua per aumentare di 1°C la sua temperatura, da 14,5°C a 15,5°C. Equivalenza tra joule e calorie: 1 cal = 4,1868 J 1 J = 0,2388 cal Fonti di energia: sono sostanze o fenomeni che possono liberare energia. Si distinguono in:  Fonti esauribili: sono presenti in quantità limitata e, una volta usate, si rigenerano a ritmi lentissimi rispetto ai consumi (ad esempio i combustibili fossili, sostanze formatesi in decine di milioni di anni nella crosta terrestre, che bruciando producono energia termica, cioè calore). Tra le fonti esauribili ricordiamo il carbone, il petrolio e il gas metano. Anche l’energia nucleare è una fonte di energia esauribile perché si ottiene dalla trasformazione del nucleo di alcuni elementi chimici, come l’uranio, che non si rigenera in tempi brevi. Sono le fonti di energia chiamate anche tradizionali.  Fonti rinnovabili: sono fonti di energia presenti in natura in quantità talmente grande da poter essere considerate illimitate, e si rigenerano comunque in tempi brevi. Sono fonti di energia alternativa ma che dovrebbero essere più diffuse per limitare il riscaldamento globale. Le più importanti sono: o Radiazioni solari: se ne sfruttano la luce e il calore; o Biomasse: sono prodotti di scarto di origine agricola o forestale da cui si possono ricavare combustibili; o Calore del sottosuolo: nel sottosuolo terrestre ci sono giacimenti geotermici che possono fornire calore ed energia elettrica; o Masse d’acqua: si può sfruttare il moto ondoso delle maree, oppure la forza dell’acqua che cade dall’alto (energia idroelettrica); o Vento: diventa energia eolica. Prof.ssa Cristina Godi Tecnologia Pag. 2 di 7 Una fonte di energia viene definita primaria quando esiste in natura, e quindi non deriva dalla trasformazione di nessun’altra forma di energia (petrolio, carbone, metano, energia atomica etc…). Una fonte di energia si definisce secondaria quando deriva dalla trasformazione di energia primaria. L’energia elettrica è un tipo di energia secondaria perché deriva dall’energia primaria, ad esempio da una centrale idroelettrica che sfrutta l’energia dell’acqua. L’energia può essere di vario tipo: i combustibili, se bruciati, producono energia termica; l’acqua di un fiume, facendo girare le ruote di un mulino, produce energia meccanica; il Sole, con le sue radiazioni, produce energia termica e luminosa; l’energia luminosa del Sole, con la fotosintesi clorofilliana delle piante, produce energia chimica. Legge di conservazione dell’energia: l’energia non si crea né si distrugge, ma si trasforma. Le piante trasformano l’energia termica del Sole in energia chimica; noi, cibandoci delle piante e degli animali, convertiamo l’energia termica in energia meccanica (di movimento). E così via. CARBONE Il carbone è la prima fonte di energia non rinnovabile utilizzata dall’uomo, principale fonte energetica della Rivoluzione Industriale. Ha un impatto ambientale molto pesante: la sua combustione rilascia nell’atmosfera biossido di azoto, anidride carbonica e monossido di carbonio, gas responsabili delle piogge acide e dell’effetto serra. Oggi il carbone è usato per alimentare i forni dell’industria siderurgica e le caldaie delle centrali elettriche. Il carbone è un combustibile fossile solido, una roccia sedimentaria composta da antichissimi residui organici e inorganici. La formazione del carbone risale a circa 300 milioni di anni fa, durante il periodo chiamato Carbonifero, quando un clima caldo e umido e un'elevata concentrazione di CO2 favorirono la crescita di alberi giganti: dopo la loro morte, provocata da inondazioni, si venne a creare un ampio strato di legname, coperto poi da vari strati di altri sedimenti che lo sottoposero a pressioni elevate e all'assenza di ossigeno. Il legno iniziò così un processo di carbonizzazione, perdendo l’acqua che conteneva e aumentando la concentrazione di carbonio (concentrazioni maggiori di carbonio corrispondono a processi più lunghi). Questo continuo processo ha portato alla formazione di quelli che conosciamo come carboni fossili. Prof.ssa Cristina Godi Tecnologia Pag. 5 di 7 salendo, condensano sulle pareti a seconda del tipo di derivato: in basso (quindi a temperature più alte) condensano gasolio e kerosene, più in alto (a temperature inferiori) condensano nafta, benzina e gas. L’industria petrolchimica ricava migliaia di prodotti dai residui della lavorazione del petrolio: lubrificanti, anticongelanti, detersivi, plastica, fertilizzanti, insetticidi. Prof.ssa Cristina Godi Tecnologia Pag. 6 di 7 GAS NATURALE Il gas naturale è un combustibile fossile inodore e incolore, composto da una miscela di idrocarburi gassosi, tra cui il gas metano (85%) e da butano, etano e propano. Ha formula chimica CH4, perché è costituito da un atomo di carbonio legato a 4 atomi di idrogeno. Il gas naturale si può trovare negli stessi giacimenti insieme al petrolio, perché entrambi hanno la stessa origine. Anche il gas naturale deve essere lavorato prima di essere usato. La parte rimanente dopo la lavorazione è il metano.  Il metano può essere trasportato allo stato gassoso mediante gasdotti o metanodotti (tubazioni in acciaio del diametro di circa 1 metro, resistenti alla pressione del gas).  Il metano può essere convertito allo stato liquido e trasportato su navi metaniere per la distribuzione. Il gas naturale liquefatto (GNL) è ottenuto per raffreddamento a -161°C. Sotto questa forma, il metano riduce il suo volume di oltre 600 volte e si può trasportare facilmente. Prima di essere immesso nella rete di distribuzione, deve però essere rigassificato. Il gas metano, oltre che dal gas naturale, può essere ricavato anche dai biogas, cioè gas prodotti dalla fermentazione, in assenza di ossigeno, di rifiuti organici o liquami (es: scarti organici da allevamenti intensivi). Il gas naturale viene usato per il riscaldamento domestico, quello degli uffici e per l’industria, oppure per produrre elettricità. Ha vantaggi e svantaggi.  Vantaggi: facilità di distribuzione e alto potere calorifico; brucia rilasciando un terzo della CO2 rispetto al petrolio e non genera polveri sottili. È usato anche come combustibile per le auto perché meno inquinante di altri carburanti.  Svantaggi: il metano è un gas serra, responsabile dell’aumento del riscaldamento climatico terrestre. La concentrazione di metano nell’atmosfera è aumentata del 158% dall’epoca della Rivoluzione Industriale ad oggi. Le emissioni di metano derivano da: allevamenti intensivi di animali soprattutto bovini, discariche, fumi di centrali che bruciano combustibili fossili, decomposizione delle sostanze organiche nel terreno, incendi, eruzioni vulcaniche. Profissa Cristina Godi Tecnologia IMPORTAZIONE Da dove proviene il metano che consumiamo Il nostro Paese importa il 90% del metano che WE" consuma. Dalla Russia proviene il gasdotto e Transit Gas TAG, che dal confine tra Austria e Repubblica ni ò Slovacca, dopo un percorso di 774km, giunge alle porte di Cremona. Un altro importante Ga metanodotto, lungo 826 km, proviene dai Paesi Bassi e valica le Alpi. Altri rifornimenti giungono poi dall'Algeria che, con il metanodotto Transmed, costituito da più linee di trasporto e lungo più di 2200km (di cui 380 sul fondo del mare), dal 1983 ci rifornisce di circa 20 miliardi di m? all'anno di gas. | tubi, C Cw impobasso che attraversano il mar Mediterraneo, sono ni SA Bari posati a circa 600m di profondità. Anche ll Nero E dalla Libia dal 2004 giunge un gasdotto, il vi Saleino + ALY Brindisi Greenstream: con i suoi 520km è il più lungo È AS tra quelli che attraversano il Mediterraneo. È à posato a una profondità di 1127 m e fornisce, ° x g72) Catanzaro aregime, circa 8 miliardi di mî all'anno di gas. & Gela © Porte d'ingresso del gas in Italia * Transmed o det dott = Rete di gasdotti nazionale SIA, Gregotti = Impianti esistenti ) (Libia) n Impianti in progetto Pag. 7 di7