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Ci apprestiamo ora ad esporre cosa siano le fonti energetiche, la loro classificazione in fonti esauribili e rinnovabili e a proposito di quest’ultime ci concentreremo sulle biomasse, con i relativi vantaggi e svantaggi . Nel corso di questo discorso di educazione ambientale faremo inoltre riferimento ad alcune nozioni base della fisica, strettamente legate all’argomento.

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IL SECONDO PRINCIPIO DELLA TERMODINAMICA

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IL SECONDO PRINCIPIO DELLA TERMODINAMICA

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A proposito di rendimento,
il secondo principio della termodinamica implica che il rendimento di una macchina termica sia sempre inferiore a 1.
Il secondo principio della termodinamica, indica ciò che è permesso e ciò che non lo è:
-L'enunciato di Kelvin afferma che è impossibile trasformare tutto il calore assorbito in lavoro
-L'enunciato di Clausius afferma che è impossibile che il calore si trasferisca spontaneamente da un corpo più freddo ad uno più caldo

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https://www.vivienergia.it/casa/vivipedia/guida-energia/energia-geotermica

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https://www.edison.it/it/fotovoltaico

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https://www.pannelli-solari24.it/impianto-solare-termico/

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https://it.wikipedia.org/wiki/Energia_eolica

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https://www.fritegotto.it/News-Biocarburanti-la-loro-produzione-diventa-un-paradosso.-Interviene-l%27Europa/

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https://ilfattoalimentare.it/olio-di-colza-esperto-acido-erucico.html

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Le alghe rappresentano una possibile alternativa di energia sostenibile e rinnovabile perché, rispetto alle piante terrestri:

crescono più velocemente;

assorbono più anidride carbonica;

il 50% del loro peso è costituito da olio.

La loro coltivazione può essere di tipo indoor attraverso fotobioreattori (tubi in cui vengono fatte crescere le alghe) e outdoor in open pond.

https://terraevita.edagricole.it/notizie-dalle-aziende/biodiesel-da-alghe-basta-il-20-per-dimezzare-le-emissioni/amp/

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Attraverso lo studio di questi argomenti, abbiamo avuto la possibilità di affrontare la tematica delle fonti energetiche in stretta connessione a quella ambientale. Abbiamo quindi avuto la conferma di come lo studio di discipline come fisica e scienze sia strettamente connesso alla sostenibilità ambientale e di come solo attraverso la sinergia tra conoscenza di questi temi e azione concreta è possibile compiere piccoli passi verso la realizzazione di un futuro sostenibile. Si tratta infatti, a nostro avviso, di maturare gradualmente la consapevolezza che non siamo solo 'individui', ma parte di una comunità che tutti abbiamo la responsabilità di tutelare e proteggere.

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In generale le biomasse di qualsiasi natura possono essere trasformate in BTL (biomas to liquid), un biodisel ottenuto da materiale organico di scarto o prodotto appositamente con colture dedicate

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La biomassa legnosa si contraddistingue dagli altri prodotti organici, utilizzati per la produzione di energia, poiché è facilmente reperibile, ecosostenibile, in quanto permette la valorizzazione di materiali che altrimenti sarebbero considerati rifiuto (come i semplici ciocchi di legna, il pellet e il cippato), ha bassi costi di approvvigionamento, infatti non necessita di particolari processi di trasformazione.

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I biocarburanti sono carburanti organici in grado di sostituire la benzina e il diesel. Sono carburanti estratti dalle agroenergie e possono essere prodotti dalle sostanze organiche come le materie prime agricole, le biomasse, il legno o le alghe.
I biocarburanti sono considerati una risorsa rinnovabile, in quanto la loro produzione si basa essenzialmente su fattori e materie prime in grado di rigenerarsi e riprodursi in breve tempo.

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La somma dell’energia cinetica di tutte le particelle di un sistema costituisce una forma di energia della materia chiamata energia termica.

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L'olio di colza è un olio vegetale alimentare prodotto dai semi della colza. Esclusivamente per le auto diesel ma non per quelle a benzina, il diesel si può sostituire con l'olio di colza o con quello di girasole usati comunemente in cucina, abbattendo i costi, garantendo minore inquinamento e maggiore percorrenza rispetto al normale diesel. L’unico inconveniente risiede nel fatto che anche per la coltivazione della colza sono necessarie grandi estensioni di terreno sottratte alla produzione del grano alimentare.

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L' energia elettrica è una forma di energia derivante dal flusso di carica elettrica. L' energia è la capacità di lavorare o applicare forza per spostare un oggetto.

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è una strategia di sviluppo tecnologico tendente ad armonizzare le tecniche produttive e lo sfruttamento delle risorse con il rispetto dell'ambiente.
(Vocabolario De Mauro)

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Il biogas è una delle fonti alternative più utilizzate per la produzione di energia rinnovabile.

È il frutto della fermentazione, in assenza di ossigeno e a temperatura controllata, di sostanze di origine organica (animale o vegetale) ad opera di numerosi batteri.

https://www.google.it/url?sa=i&source=web&cd=&ved=2ahUKEwjSzauh2v7wAhVG-qQKHdEQAaUQjhx6BAgBEAI&url=https%3A%2F%2Fwww.iesbiogas.it%2Fcose-il-biogas%2F&psig=AOvVaw1Y69wCPWnW5OwISBJeaLMi&ust=1622921070658362

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-Può non essere completamente pulita quando viene bruciata. Non sempre i materiali bruciati per la produzione di energia sono al 100% naturali, come nel caso del combustibile di origine plastica quindi è difficile sostenere che l’energia da biomassa sia completamente pulita.
-Lo sfruttamento delle biomasse ha "come limite" il basso potere calorifico (pari alla metà del carbonio) ed è anche ostacolato da fattori legati alla reperibilità della fonte stessa non disponibile con continuità durante l'anno come ad esempio la legna che viene tagliata prevalentemente di inverno.
-Carenza di spazi per la coltivazione. Per ottenere grandi quantità di energia è necessaria una grande quantità di materiale
-Deforestazione: per produrre una notevole quantità di energia, servono grandi quantità di legno e di altri prodotti di scarto.

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Questi materiali possono essere riutilizzati principalmente per tre finalità.

-la produzione diretta di carburanti biologici (biofuel).
-la generazione di energia elettrica e termica (biopower)
-la realizzazione di composti chimici (bioproduct).

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-Non richiedono l’utilizzo di tecnologie dispendiose
-Possono essere prodotte con facilità anche nei paesi più poveri, sono scarsamente inquinanti e possono favorire lo sviluppo sostenibile.
-Sfruttano in modo più efficiente le risorse naturali, poiché i materiali di scarto utilizzati per la  produzione verrebbero altrimenti gettati o eliminati.
-Generano una serie di sottoprodotti utili e remunerativi, tra cui fertilizzanti a basso prezzo.
-Sono una risorsa fondamentale per le stesse zone rurali: la produzione, infatti, aumenterebbe enormemente la disponibilità di energia elettrica  per miliardi di contadini e aziende agricole, favorendo quindi la crescita della produttività.
-Sono tra le fonti di energia più “pulite”. La loro produzione e trasformazione genera scarsissimi residui inquinanti e di fatto, si limita ad accelerare il processo di reintroduzione nell’atmosfera dell’anidride carbonica assorbita dalle piante.

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Con il termine biomassa si indicano una serie di materiali di origine biologica. Si tratta generalmente di scarti di attività agricole, che possono essere modificati attraverso vari procedimenti per ricavarne combustibili o direttamente energia elettrica e termica.

Le biomasse comprendono:

legna biologica

ramaglie e residui di attività agricole e forestali

scarti delle industrie alimentari

liquidi reflui derivanti dagli allevamenti

alghe marine

biogas

olio di colza

biocarburanti

https://www.google.it/url?sa=i&source=web&cd=&ved=2ahUKEwi4gN6N2v7wAhUvPewKHTM5BqEQjhx6BAgBEAI&url=https%3A%2F%2Fscienzamagia.eu%2Fambiente-territorio%2Fle-biomasse-sono-davvero-ecologiche-e-sostenibili%2F&psig=AOvVaw1gGwajEz-f3bjzTwDnXs_I&ust=1622921029346211

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L'energia cinetica è l'energia associata ad un corpo in movimento; pertanto, quando un corpo si muove nello spazio con velocità v, possiede un certo valore di energia cinetica.

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L'energia meccanica, indicata solitamente con il simbolo E, è la somma di energia cinetica ed energia potenziale attinenti allo stesso sistema: E=K+U

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di una macchina termica è il rapporto fra il lavoro eseguito e il calore assorbito durante il ciclo

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La geotermica sfrutta il calore presente nella crosta e nel sottosuolo del pianeta per produrre energia elettrica. L'energia geotermica è una fonte stabile da cui è possibile ricavare energia costante e determina un'occupazione del suolo più contenuta rispetto alle altre fonti di energia rinnovabile. Inoltre, l'assenza di processi di combustione contribuisce alla riduzione delle emissioni di inquinanti e di CO2 in atmosfera.

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L’energia fotovoltaica sfrutta i vantaggi della fonte solare attraverso le tecnologie degli impianti fotovoltaici, costituiti da pannelli solari che prendono la luce del sole e la trasformano in energia elettrica. La conversione da luce a energia elettrica avviene nella cella fotovoltaica, costituita generalmente da silicio, semiconduttore fondamentale del generatore di energia.

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Il principale svantaggio dell'energia nucleare sono le conseguenze sull'ambiente e sull'uomo in caso di disastro nucleare; nel processo di fissione nucleare sono infatti prodotti anche rifiuti radioattivi di vario grado. Le centrali nucleari poi richiedono un livello di sicurezza maggiore rispetto alle altri centrali elettriche poiché maggiori sono le conseguenze ambientali in caso di disastro o di incidente. L'energia nucleare consente di produrre elettricità che consente di soddisfare la domanda di energia elettrica ma non risolve appieno il problema dell'approvvigionamento energetico di un paese.

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è un tipo di energia che sfrutta l'energia cinetica del vento per mutarla in energia meccanica e, a sua volta, in elettrica. Negli impianti eolici per produrre energia eolica, è necessario catturare la forza del vento grazie ad un aerogeneratore, una versione moderna degli antichi mulini.
Una volta prodotto un trasformatore che raccoglie tutta l’elettricità generata dalle numerose pale del parco eolico, la rende disponibile sulla rete.

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Solare termico indica un sistema in grado di trasformare l’energia irradiata dal sole in energia termica, ovvero calore, che può essere utilizzata sia per uso domestico che industriale. I pannelli solari termici riescono a convertire l'energia solare in acqua calda con rendimenti (rapporto tra energia ottenuta dal pannello ed energia che arriva sul pannello dal sole)
superiori all'80% dell'energia raccolta.
Il sole produce questo tipo di energia naturalmente. L’energia solare termica è usata principalmente per la produzione di acqua calda sanitaria o utile a integrare impianti di riscaldamento nei mesi freddi, ma non solo, infatti questo tipo di energia serve anche a livello industriale per processi di pulizia e lavaggio.

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Sono fonti rinnovabili le energie: solare termica, fotovoltaica, geotermica, eolica, oceanica, idroelettrica, ed anche le biomasse.

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la fissione (rottura) di un nucleo pesante-> consiste nel rompere il nucleo dell'atomo per farne scaturire notevoli quantità di energia

la fusione (unione) di nuclei leggeri-> consiste nell'unire tra loro due o più nuclei

https://scienzaverde.it/energia-nucleare/

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Il metano è un gas incolore, inodore, non tossico, che brucia all'aria producendo una  fiamma bluastra. È costituito da un atomo di carbonio e quattro di idrogeno secondo la  formula chimica CH4. Il metano è il principale componente del gas naturale, cioè il combustibile gassoso di origine fossile formatosi, generalmente insieme al petrolio, centinaia di milioni di anni fa, per decomposizione chimica dei vegetali in assenza di ossigeno

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Il carbone è un combustibile fossile o roccia sedimentaria estratto da miniere sotterranee o a cielo aperto, o prodotto artificialmente. È il combustibile fossile meno costoso, ma anche quello con il peggior impatto sull’ambiente. Abbiamo iniziato a usarlo molto durante la Rivoluzione industriale, e oggi è il responsabile di circa un quarto della produzione di energia mondiale.

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È una fonte energetica esauribile, da cui siamo ancora molto dipendenti, costituita da una miscela di idrocarburi (delle molecole composte da carbonio e idrogeno). Si trova allo stato liquido in dei giacimenti sulla crosta terrestre e deriva dalla decomposizione, in ambiente marino, di organismi naturali e vegetali .L'Italia non possiede giacimenti di petrolio nel suo territorio ed è, infatti, totalmente dipendente dalle importazioni, una delle cause del deficit nel bilancio statale.

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Le risorse esauribili sono risorse naturali che non si rigenerano nel breve periodo. Le risorse esauribili sono presenti in natura in quantità fissa che si riduce man mano che la risorsa stessa viene sfruttata, I tempi di formazione naturale sono molti prolungati, su scala geologica, al punto da identificarle come risorse non rinnovabili.

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Allora perche' stiamo usando combustibili fossili da cosi' tanto tempo? La risposta è semplice: perché cio' è meno costoso di qualsiasi tipo di ragionavole alternativa a noi nota.

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I combustibili fossili sono responsabili degli importanti problemi ambientali all'ordine del giorno sulla scena politica odierna, come per esempio l'accumulazione dei gas serra, l'acidificazione, l'inquinamento atmosferico, l'inquinamento idrico, il danneggiamento della superficie terreste e dello strato di ozono. Tali problemi ambientali sono causati dal rilascio di sostanze inquinanti naturalmente presenti in strutture del

combustibile fossile, quali zolfo ed azoto.

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I combustibili fossili consistono in depositi di organismi morti, la materia organica impiega secoli per formarsi e consiste principalmente di carbonio e idrogeno legati. Esistono tre tipi di combustibili fossili che possono essere usati per la produzione energetica: carbone, petrolio e metano.

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Si possono classificare in:

primarie e secondarie-> le fonti energetiche primarie sono quelle presenti in natura prima di subire una qualsiasi trasformazione; mentre le fonti energetiche secondarie sono quelle che derivano da una trasformazione di quelle primarie

rinnovabili e esauribili-> le fonti di energia non rinnovabili si esauriscono man mano che vengono consumate ed occorre impiegare ulteriori risorse per produrle nuovamente; mentre le energie rinnovabili sono riconducibili a fonti naturali non soggette ad esaurimento

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In fisica è una grandezza definita come una forma di energia, e in particolare come energia scambiata tra due sistemi tra cui sussiste una differenza di temperatura, fluendo da quello a temperatura maggiore a quello a temperatura minore.

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Sono considerate fonti di energia le
risorse naturali che possono essere utilizzate dall’uomo per produrre calore. Rappresentano la base del funzionamento della nostra società. Senza la produzione di energia, infatti, non sarebbe possibile svolgere la maggior parte delle nostre attività quotidiane.
https://quizizz.com/media/resource/gs/quizizz-media/quizzes/9b242b43-5134-40ef-9593-bea7268fc8c2