Il progetto nasce da un lungo periodo di fattibilità e dai risultati ottenuti in altri progetti che il nostro istituto ha implementato in Egitto in partenariato con l'Organizzazione Internazionale del Lavoro de Il Cairo e con le parti sociali locali.  In occasione di questi progetti, in particolare i due relativi all'orientamento al lavoro per i giovani in settori industriali specifici, siamo venuti a contatto con la nuova realtà imprenditoriale egiziana, nata dopo la Primavera Araba e caratterizzata da un profondo entusiasmo e grande apertura verso l'estero.  

L'analisi effettuata in questi precedenti progetti ha rivelato un profondo gap tra la scuola e i centri di formazione e le richieste esplicite del mercato del lavoro.  Gli attuali centri di formazione egiziani tendono a formare in professioni tradizionali quali meccanico, fabbro, falegname ed elettricista, ma non sono state al passo con l'innovazione tecnologica che viene invece applicata nel mondo del lavoro e in particolare nel mondo industriale.  Questo impedisce un incontro tra i giovani che cercano lavoro e le imprese che cercano lavoratori.

iacobbucci niccolo

In Italia i certificati verdi sono emessi dal Gestore dei Servizi Energetici (GSE) su richiesta dei produttori di energia da fonti rinnovabili.

I Certificati Verdi sono introdotti dal decreto di liberalizzazione del settore elettrico noto come Decreto Bersani. Il decreto di attuazione della direttiva 96/92/CE [1] stabilisce che i produttori possano richiedere i certificati verdi per 8 anni (per impianti entrati in servizio o revisionati dopo l'aprile del 1999) e per 15 anni per impianti successivi al 31/12/2007 (norma in finanziaria 2008). I certificati verdi permettono alle imprese che producono energia da fonti convenzionali (petrolio, carbone, metano, eccetera) di rispettare la legge che obbliga ogni produttore o importatore di energia a usare fonti rinnovabili per il 2%.

L'impresa produttrice di energia acquista, presso la borsa gestita da GME, i certificati verdi che le occorrono per raggiungere la soglia del 2% della propria produzione. La quota del 2% si incrementa ogni anno, dal 2004, di 0,35% punti percentuali. I certificati verdi possono essere accumulati e venduti successivamente, ad esempio quando il valore sia cresciuto a seguito della domanda di mercato. Nel 2005 il valore è stato fissato dal mercato a 108,92 €/MWh al netto dell'IVA per 86.136 certificati verdi emessi per complessivi 4.308 GWh. Al 2006 con gli impianti certificati come fonti rinnovabili producevano 3.212 GWh di energia idroelettrica (35%), 2.440 GWh eolica (27%), 1.297 GWh con biomasse (14%), 943 GWh geotermica (10%), 745 GWhbiogas (8%), 521 GWh con i rifiuti (6%) e 2,7 GWh solare [2].

Il prezzo dei certificati verdi è stato pari a circa 125 €/MWh nel 2006, valore a cui va aggiunto il prezzo di cessione dell'energia elettrica sul mercato (oltre 70 €/MWh), per un totale di circa 200 €/MWh. Dal 2009 il prezzo del certificato sommato a quello dell'energia elettrica ceduta sul mercato sarà al massimo 180 €/MWh.

Il risultato di questa politica è la creazione di un mercato in cui alcuni possono vendere l'energia con maggiori margini di profitto rispetto ad altri, in modo da incentivare, almeno in teoria, modi di produzione dell'energia che dovrebbero contribuire a ridurre la quantità di gas-serra (anidride carbonica ed altri).

In altri termini lo scopo è di utilizzare i meccanismi del libero mercato per incentivare determinati processi produttivi dell'energia, evitando un intervento diretto dello Stato, ma si manifestarono alcune distorsioni, vanificando in parte lo scopo primario di riduzione dei gas serra. Infatti a causa della normativa italiana che concedeva questi sussidi anche alle fonti cosiddette assimilate alle rinnovabili (definizione tutta italiana e senza riscontri in Europa) una gran parte dei fondi sono stati destinati in modo controverso anche ad attività quali la combustione di scorie di raffineria, sanse ed all'incenerimento dei rifiuti.

Poiché tale incentivazione durerà ancora molti anni, attualmente ci si trova nella situazione paradossale in cui ad esempio scarti di raffineria, per il cui smaltimento in tutto il mondo i produttori erano costretti ad accollarsi dei costi, in Italia vengono bruciati ricevendo anche dei finanziamenti. Successivamente un secondo decreto Bersani ha corretto (per il futuro) questo errore eliminando le "assimilate" e mantenendo unicamente il termine "rinnovabili".[3]

L'incentivazione, se diventa eccessiva – ad esempio perché nel frattempo il costo della tecnologia cala molto – può provocare altre distorsioni, ad esempio nel caso dell'eolico. Nel caso dell'energia eolica, garantire dei margini di profitto più alti comporta direttamente l'ampliamento delle aree del territorio nazionale dove è conveniente installare un impianto eolico; l'incentivazione deve quindi essere calibrata sulla base del territorio che si vuole assegnare a questo settore, della produzione che si vuole raggiungere, dei costi che si vogliono sostenere, per evitare conseguenze indesiderabili, a partire dalla degradazione di territori o paesaggi di grande valore (molto diffusi in Italia), a danno del settore culturale e turistico, fino a vere e proprie forme di speculazione[4].

D'altro canto, il meccanismo dei certificati verdi può non essere sufficiente per incentivare fonti rinnovabili meno mature industrialmente, come il solare fotovoltaico e solare termodinamicoed è perciò solo uno dei metodi da considerare per una politica di incentivazione equilibrata.

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I tre pilastri della sostenibilità. Navigabile.Si definisce economia verde (in inglese green economy), o più propriamente economia ecologica, un modello teorico disviluppo economico che prende origine da un'analisi econometrica del sistema economico dove oltre ai benefici (aumento delProdotto Interno Lordo) di un certo regime di produzione si prende in considerazione anche l'impatto ambientale cioè i potenziali danni ambientali prodotti dall'intero ciclo di trasformazione delle materie prime a partire dalla loro estrazione, passando per il loro trasporto e trasformazione in energia e prodotti finiti fino ai possibili danni ambientali che produce la loro definitiva eliminazione o smaltimento. Tali danni spesso si ripercuotono, in un meccanismo tipico di retroazione negativa, sul PIL stesso diminuendolo a causa della riduzione di resa di attività economiche che traggono vantaggio da una buona qualità dell'ambiente come agricoltura, pesca, turismo, salute pubblica, soccorsi e ricostruzione in disastri naturali.Questa analisi propone come soluzione misure economiche, legislative, tecnologiche e di educazione pubblica in grado di ridurre il consumo d'energia, di rifiuti, di risorse naturali (acqua, cibo, combustibili, metalli, ecc.) e i danni ambientali promuovendo al contempo un modello di sviluppo sostenibile attraverso l'aumento dell'efficienza energetica e di produzione che produca a sua volta una diminuzione della dipendenza dall'estero, l'abbattimento delle emissioni di gas serra, la riduzione dell'inquinamentolocale e globale, compreso quello elettromagnetico, fino all'istituzione di una vera e propria economia sostenibile a scala globale e duratura servendosi prevalentemente di risorse rinnovabili (come le biomasse, l'energia eolica, l'energia solare, l'energia idraulica) e procedendo al più profondo riciclaggio di ogni tipo di scarto domestico o industriale evitando il più possibile sprechi di risorse. Si tratta dunque di un modello fortemente ottimizzato dell'attuale economia di mercato almeno nei suoi intenti originari.Indice  [nascondi] 

Storia[modifica | modifica wikitesto]

Nel 1911 Frederick Soddy (Matter and Energy) spiega la dipendenza economica-politica dai fondamenti della termodinamica, ma in campo economico solo nel 1971 con Nicholas Georgescu-Roegen (The Entropy Law and The Economic Process) e nel 1973 con Herman Daly (Toward a Steady State Economy) raggiunge un significativo interesse.[1] Reiner Kümmel nel 2000 chiarisce scientificamente il concetto di crescita economica proposto teoricamente da Robert Solow evidenziando l'importanza dell'energia nel progresso tecnico[2] rispetto alla marginalità di lavoro e capitale.[3] Nel 2009 nasce così il Modello di Ayres-Warr (The Economic Growth Engine).[4]

Al di là delle posizioni ambientaliste radicate da tempo nei gruppi attivisti al mondo per l'ambiente ed un primo tentativo operativo fallito di economia verde tramite l'economia all'idrogeno, l'idea matura e consapevole di un'economia verde nasce dalla stesura nel 2006 del Rapporto Stern il quale propone un'analisi economica che valuta l'impatto ambientale e macroeconomicodei recenti cambiamenti climatici denunciandone il peso negativo sul PIL mondiale. Ad esso si associano le crescenti preoccupazioni per l'esaurimento dei combustibili fossili col raggiungimento del cosiddetto picco del petrolio ed il prezzo del greggio che arriva a sfondare nel luglio 2008 i 147 dollari al barile e l'aggravarsi quindi del problema energetico globale. A pesare ulteriormente sul precario quadro ambientale sono anche le analisi sullo sfruttamento delle risorse rinnovabili del pianeta che negli ultimi anni propongono un consumo annuo mondiale superiore alle capacità del pianeta stesso di rinnovarsi intaccando inevitabilmente le scorte disponibili.

Più recentemente nel 2009 il presidente degli Stati Uniti d'America, Barack Obama propone una serie di misure economiche ed imprenditoriali pubbliche e private per dare un netto impulso allo sviluppo della economia verde, come misura per rilanciare l'economia americana in profonda recessione. L'economia verde si caratterizza sin dall'inizio come un nuovo modello di sviluppo che contrasta il modello economico 'nero' basato sui combustibili fossili (come carbone, petrolio e gas naturale) servendosi della conoscenza delle varie economie ecologiche che affrontano il problema dell'interdipendenza tra l'economia umana e l'ecosistema naturale prendendo subito in considerazione l'effetto avverso dell'attività economica sul cambiamento climatico e il recente riscaldamento globale.

Nel mezzo della crisi economica globale iniziata nel 2008 dall'aumento dei prezzi del petrolio, che induce aumenti dei prezzi di molti alimenti, e il taglio dei consumi voluttuari, con la conseguente recessione economica (causata anche dalla crisi dei mutui sub-prime in USA), l'organizzazione UNEP chiese un Global Green Deal ("accordo globale verde"), che avrebbe incoraggiato i governi a sostenere la graduale trasformazione verso un'economia più verde, ossia ecologica (UNEP, 22 ottobre del 2008).

Caratteristiche[modifica | modifica wikitesto]

L'economia verde include la generazione di energia verde basata sull'energia rinnovabile come sostituto per i combustibili fossili e il risparmio energetico grazie all'efficienza energetica.

Essa si considera in grado sia di creare lavori verdi che di assicurare una crescita economica reale, sostenibile prevenendo problematiche ambientali quali l'inquinamento ambientale, ilriscaldamento globale, l'esaurimento delle risorse (minerarie ed idriche), e il degrado ambientale.

Valutazione[modifica | modifica wikitesto]

Il successo o meno dell'economia verde dipende direttamente dall'efficacia o meno dei comportamenti e dei provvedimenti tecnologici adottabili e sui loro impatti macroeconomici. Se da una parte il riciclaggio di ogni scarto industriale e domestico costituisca un indubbio miglioramento di efficienza di produzione con risparmio netto di materie prime ed energia, maggiori dubbi e perplessità nascono sull'efficacia dell'utilizzo delle fonti energetiche rinnovabili, per molti non ancora mature da poter sostituire i combustibili fossili, se si eccettua l'energia nucleare, in termini di rapporto costo/efficienza e quindi necessariamente soggette ad ulteriore sviluppo di ricerca.

In particolare il constatato fallimento del mercato relativo alla protezione dell'ambiente ed alla mitigazione del cambiamento climatico, come risultato degli elevati tassi d'interesse ed i costi d'investimento iniziali necessari per avviare la ricerca, proseguire lo sviluppo, e fare marketing delle "fonti energetiche verdi" e dei "prodotti verdi", scoraggia l'entusiasmo imprenditoriale riguardo allo sviluppo volontario di attività poco nocive per l'ambiente o poco "amichevoli" (Reinhardt, 1999; King and Lenox, 2002; Wagner, 203; Wagner, et al., 2005).

Sussidi governativi[modifica | modifica wikitesto]

Per questo si considera che la "green economy" abbia bisogno di sussidi governativi e anche di incentivi di mercato che diano motivazioni alle imprese per investire in ricerca e produzione di prodotti e servizi verdi e agli utenti di acquistare/usufruire di tali prodotti/servizi. Molti provvedimenti legislativi, come quello approvato in Germania, e le leggi di molti paesi dell'Unione europea e la recente "American Recovery and Reinvestment Act del 2009", forniscono questo tipo di incentivi di mercato.

Incompatibilità tra l'economia verde e i meccanismi del commercio WTO[modifica | modifica wikitesto]

Esistono tuttavia ancora incompatibilità tra il "New Deal" verde su scala globale auspicato dall'ONU e gli attuali meccanismi di commercio internazionale in termini di incentivi al mercato. Ad esempio, l'accordo sui sussidi del WTO (Subsidies Agreement) impone regole severe contro i sussidi governativi, specialmente per le merci da esportazione. Queste incompatibilità possono agire da ostacoli ad ogni provvedimento governativo in favore al richiamo dell'ONU in favore della costituzione di un'economia verde globale. L'Organizzazione Mondiale del Commercio dovrebbe aggiornare le sue regole sui sussidi per accelerare la transizione verso l'economia verde mondiale. Si ritiene necessario avviare con urgenza una ricerca sulle possibilità e priorità dell'economia verde in modo da informare i governi e la comunità internazionale su come i governi dovrebbero promuovere l'economia verde all'interno dei loro confini nazionali senza sfociare in guerre commerciali combattute nel nome dell'economia verde e su come dovrebbero cooperare negli sforzi promozionali ad un livello di coordinazione internazionale.

Pseudo-economia verde[modifica | modifica wikitesto]

Procedure come la fabbricazione di bioetanolo partendo dalla fermentazione dell'amido di mais o la soia (in USA) e di biodiesel dai semi di altre piante come la colza o il girasole (in Europa) e la palma da olio (nel Borneo) sono state denunciate da molti ricercatori ed organismi come "false procedure verdi". In effetti, negli USA la produzione di bioetanolo da mais ha un EROEIattorno all'unità (viene prodotta un'unità di energia sotto forma di bioetanolo partendo da fonti fossili come il gasolio per trattori), con infine l'immissione complessiva in atmosfera (rapporto tra assorbimento da parte delle piante ed emissioni quando i motori bruciano il biocarburante) di una quantità di CO2 soltanto lievemente diversa da quella prodotta dai combustibili fossili.

Se si impiegassero trattori elettrici, in qualche modo connessi (anche indirettamente, tramite batterie) con una fonte di alimentazione rinnovabile (eolico, idroelettrico, solare), il modesto EROEI potrebbe divenire accettabile, anche come sussidio agli agricoltori. In pratica sarebbe come far marciare i motori a combustione interna delle auto con l'elettricità.

Altri analisti sottolineano come l'aumento delle rese agricole necessario (ad es. in Brasile le rese per ettaro delle coltivazioni della canna da zucchero, impiegate nella produzione di bioetanolo sono triplicate, portando l'EROEI al vantaggioso 6-8 circa) comporti l'esaurimento dei terreni, che diventerebbero così una risorsa non-rinnovabile, e dunque non-sostenibile a lungo termine.

Note[modifica | modifica wikitesto]

Bibliografia[modifica | modifica wikitesto]

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Disambiguazione – Se stai cercando il razzo sovietico, vedi Energia (lanciatore).

L'energia è la grandezza fisica che misura la capacità di un corpo o di un sistema fisico di compiere lavoro, a prescindere dal fatto che tale lavoro sia o possa essere effettivamente svolto.[1]

Il termine energia deriva dal tardo latino energīa, a sua volta desunto dal greco ἐνέργεια (enérgeia),[1]. La parola è composta da en, particella intensiva, ed ergon, capacità di agire.[2]. Il termine è stato introdotto da Aristotele in ambito filosofico per distinguere la δύναμις (dìnamis), la possibilità, la "potenza" propria della materia informe, dalla reale capacità (ἐνέργεια) di far assumere in atto, realtà formale alle cose.[3]

La parola italiana "energia" non è direttamente derivata dal latino, ma è ripresa nel XV secolo dal francese "énergie".[4] «In Francia énergie è usato dal XV secolo nel senso di "forza in azione", con vocabolo direttamente derivato dal latino, mai con significato fisico. In Inghilterra nel 1599 energy è sinonimo di "forza o vigore di espressione". Thomas Young è il primo a usare, nel 1807, il termine energy in senso moderno»[5]

Il concetto di energia può emergere intuitivamente dall'osservazione sperimentale che la capacità di un sistema fisico di compiere lavoro diminuisce a mano a mano che questo viene prodotto. In questo senso l'energia può essere definita come una proprietà posseduta dal sistema che può essere scambiata fra i corpi attraverso il lavoro.

Indice

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Unità di misura[modifica | modifica wikitesto]

L'unità di misura derivata del Sistema Internazionale per l'energia è il joule (simbolo: J);[1] in termini di unità fondamentali del SI, 1 J è pari a 1 kg·m2·s−2. Nel CGS l'unità di misura per l'energia è l'erg,[1] equivalente a 1 dyne·centimetro e in termini di unità base CGS a 1 g·cm2·s−2 (corrisponde a 10−7 J).

A seconda dell'ambito, altre unità di misura sono adottate per misurare l'energia:

Importanza fisica[modifica | modifica wikitesto]

L'energia è una grandezza fisica estensiva (l'energia di due corpi è semplicemente la somma delle energie dei corpi presi singolarmente), che ha una importanza centrale nella formulazione di molte teorie, dalla meccanica classica alla termodinamica, dalla teoria della relatività alla meccanica quantistica.

Una precisa definizione di energia non è semplice da fornire, l'energia non ha alcuna realtà materiale ma è piuttosto un concetto matematico astratto che esprime un vincolo rispetto ai processi possibili e una simmetria temporale delle leggi fisiche. Non esiste quindi nessuna sostanza o fluido corrispondente all'energia pura. Come scrisse Feynman:

(EN) « It is important to realize that in physics today, we have no knowledge of what energy is. » | (IT) « È importante tener presente che nella fisica odierna, non abbiamo alcuna conoscenza di cosa sia l'energia. »
(Richard Feynman, La fisica di Feynman, Vol I, p 4-1)

Un corpo può incrementare o diminuire la sua energia in seguito a una interazione con altri corpi: la variazione di energia riflette quindi i cambiamenti occorsi nelle sue proprietà microscopiche. Esistono numerose possibili interazioni; dal punto di vista qualitativo si possono distinguere la meccanica, con ad esempio urti fra corpi rigidi o forze fra particelle puntiformi, dalla termodinamica, dove si considerano ad esempio le reazioni fra gas a temperature differenti. Dal punto di vista del tipo di interazione, esistono in natura diversi tipi di forze, come quella gravitazionale, quella nucleare o quella elettrica. Tuttavia, tutti questi possibili processi lasciano invariata la quantità totale di energia, che quindi diviene la grandezza fisica costante per sistemi chiusi o isolati.

Il principio di conservazione dell'energia[modifica | modifica wikitesto]

| Lo stesso argomento in dettaglio: Principio di conservazione dell'energia.

Evento di scattering creato da un neutrino osservato in una camera a bolle. La linea tratteggiata gialla corrisponde al neutrino entrante, non visibile perché neutro, che colpisce un protone. Il neutrino e le sue interazioni furono teorizzate da Pauli e Fermi, basandosi sul principio di conservazione dell'energia.

L'invarianza della quantità totale dell'energia è espressa dal principio di conservazione dell'energia, secondo il quale la variazione di energia in una regione di spazio è uguale al flusso netto di energia che fluisce verso lo spazio esterno. Sebbene l'espressione esatta dell'energia possa variare a seconda dei casi considerati, finora non è stato scoperto nessun processo in grado di incrementare o diminuire globalmente l'energia, questa può solo cambiare forma trasformandosi.

Il principio di conservazione ha guidato la scoperta di nuove forme di energia e ha permesso di scoprire nuovi tipi di processi fisici e perfino nuove particelle. Agli inizi del XX secolo furono scoperti alcuni decadimenti nucleari con emissione di elettroni che non sembravano soddisfare il principio di conservazione dell'energia. Per risolvere il problema nel 1924 Niels Bohr avanzò l'idea che a livello atomico l'energia non fosse strettamente conservata, proponendo una teoria che si rivelò errata. Wolfgang Pauli nel 1930 ed Enrico Fermi nel 1934, ritenendo fondamentale e tenendo ferma la conservazione dell'energia, postularono invece l'esistenza di nuove interazioni e di una nuova particella mai osservata prima che fosse in grado di trasportare l'energia che risultava mancante negli esperimenti. In questo modo, guidati dal principio di conservazione dell'energia, riuscirono a scoprire il neutrino, una particella priva di carica elettrica, effettivamente osservata sperimentalmente nel 1959.[6]

Il principio di conservazione dell'energia riflette la simmetria temporale delle leggi fisiche rispetto a traslazioni temporali, il fatto cioè che queste non cambiano con lo scorrere del tempo. Un esperimento condotto a un tempo t{\displaystyle t}

fornirà lo stesso risultato dello stesso esperimento fatto nelle stesse medesime condizioni ma al tempo t + Δ t{\displaystyle t+\Delta t}

.[7] Nella teoria della relatività, la conservazione dell'energia e la conservazione della quantità di moto sono riuniti in un'unica legge che corrisponde globalmente alla simmetria delle traslazioni nello spaziotempo quadridimensionale.

L'energia cinetica[modifica | modifica wikitesto]

| Lo stesso argomento in dettaglio: Energia cinetica e Teorema delle forze vive.

L'energia cinetica è l'energia che dipende unicamente dallo stato di moto del sistema preso in considerazione e delle sue relative componenti. Per un corpo puntiforme l'energia cinetica E K{\displaystyle E_{K}}

è uguale alla metà del prodotto della massa del corpo per il quadrato della sua velocità:

E K= 1 2m v 2{\displaystyle E_{K}={\frac {1}{2}}mv^{2}}

L'energia cinetica è una grandezza che può assumere solo valori positivi. Considerando corpi rigidi estesi non puntiformi, l'energia cinetica dipenderà anche dalla velocità angolare attraverso un termine aggiuntivo chiamato energia rotazionale.

La variazione dell'energia cinetica a seguito dell'azione di una forza è legata al lavoro, cioè al prodotto scalare della forza per la distanza dello spostamento effettuato. Il lavoro W{\displaystyle W}

di una forza compiuto su di un corpo è infatti uguale al cambiamento dell'energia cinetica del corpo stesso:

W = ∑ sF →⋅ Δ s →= ( E K) finale− ( E K) iniziale{\displaystyle W=\sum _{s}{\vec {F}}\cdot \Delta {\vec {s}}=(E_{K})_{\text{finale}}-(E_{K})_{\text{iniziale}}}

in base al teorema energia-lavoro o teorema delle forze vive.

L'energia potenziale[modifica | modifica wikitesto]

| Lo stesso argomento in dettaglio: Energia potenziale.

Il pendolo è un esempio di come l'energia cinetica è convertita in quella potenziale e viceversa. Al punto più alto la velocità del pendolo (vettore blu) è nulla e l'energia potenziale gravitazionale è massima, al punto più basso l'energia potenziale è nulla e la velocità è massima. La differenza dell'energia potenziale si è quindi convertita in energia cinetica.

L'energia potenziale è un tipo di energia che dipende unicamente dalla configurazione o dalla posizione dei corpi e delle particelle in interazione.

A seconda del tipo di interazione e di forza considerata esistono numerosi tipi di energia potenziale. Il classico esempio di energia potenziale è quella del campo gravitazione terrestre E p t{\displaystyle E_{pt}}

, che per un corpo di massa m{\displaystyle m}

posto a un'altezza h{\displaystyle h}

è uguale a:

E p t= m g h{\displaystyle E_{pt}=mgh}

dove g = 9 , 81 m /s 2{\displaystyle g=9,81m/s^{2}}

è l'accelerazione di gravità. Questo tipo di energia dipende solo dalla posizione di un corpo e quando questo viene lasciato cadere l'energia potenziale cambia durante il tempo la propria forma diventando cinetica. L'energia potenziale è definita a meno di una costante additiva, in questo esempio a meno della possibile scelta del punto rispetto a cui misurare h{\displaystyle h}

.

Il calore e lavoro come forme di scambio di energia[modifica | modifica wikitesto]

| Lo stesso argomento in dettaglio: calore e lavoro (fisica).

Il calore e il lavoro non possono essere definiti come "forme di energia", sebbene abbiano le sue stesse unità di misura, dato che non sono proprietà di un singolo corpo ma piuttosto sono proprietà della trasformazione termodinamica presa in considerazione.[8] In altre parole, il calore e il lavoro non sono posseduti da un sistema (come avviene invece per le altre forme di energia), ma sono invece "energia in transito", la manifestazione sperimentale dello scambio di energia che avviene attraverso due sistemi. Il calore e il lavoro possono tuttavia essere misurati e utilizzati nella pratica per prevedere la differenza di energia posseduta da un corpo fra la fine e l'inizio del processo o della trasformazione.

In termodinamica il principio di conservazione dell'energia è contenuto nel primo principio della termodinamica, secondo il quale la variazione di energia di un sistema Δ E{\displaystyle \Delta E}

è uguale alla somma del calore Q{\displaystyle Q}

e del lavoro W{\displaystyle W}

rispettivamente compiuto e ceduto dall'ambiente esterno al sistema:[9]

Δ E = Q + W{\displaystyle \Delta E=Q+W}

Non tutta l'energia di un sistema è in grado di produrre lavoro in una trasformazione termodinamica, per via del secondo principio della termodinamica. La quantità di energia di un sistema disponibile per produrre lavoro può essere infatti molto minore di quella totale del sistema. Il rapporto tra l'energia utilizzabile e l'energia fornita da una macchina viene chiamato rendimento.[10]

Energia: storia del termine e della nozione[modifica | modifica wikitesto]

Il termine "energia" fu usato per la prima volta per indicare una grandezza fisica da Keplero nel suo Harmonice Mundi del 1619, tuttavia il termine "energia" fu introdotto sistematicamente nella letteratura scientifica in termini moderni solo a partire dalla fine del XIX secolo. Prima di allora si alternarono a seconda del contesto e dell'autore anche i termini vis viva, "forza" o "lavoro". Il primo si conserva come tradizione storica ancora oggi nel nome di alcuni teoremi, mentre gli ultimi due termini hanno acquisito nella fisica moderna un significato completamente differente da quello dell'energia.

La controversia sulla vis viva[modifica | modifica wikitesto]

Storicamente la prima grandezza simile a quella che oggi è indicata come energia cinetica apparve negli studi di Leibniz nel 1686, chiamata con il nome di vis viva ("forza viva") in contrapposizione alla vis mortua ("forza morta") usata per designare l'inerzia.[11] Il dibattito principale nella fisica del XVII e XVIII secolo era incentrato concettualmente non su di un principio conservazione, ma piuttosto sulla ricerca di una grandezza fisica che fosse in grado di misurare gli effetti dell'azione di una forza sui corpi, o in termini moderni di una interazione fra questi.[12] Una forza che agisce su di un corpo avrà l'effetto di modificare la sua velocità, così facendo cambieranno sia l'energia cinetica sia la quantità di moto q →{\displaystyle {\vec {q}}}

definita come:

q →= m v →{\displaystyle {\vec {q}}=m{\vec {v}}}

A partire da queste due diverse possibilità nacque lo scontro fra Leibniz che riteneva più adeguata come misura di una forza la "vis viva" e i sostenitori delle teoria cartesiana, che utilizzavano invece la quantità di moto.[13] Nella formulazione odierna della meccanica classica, entrambe le grandezze hanno la stessa importanza: come fu chiaro a partire da d'Alembert il problema era unicamente legato all'uso di due punti di vista differenti.[14][15] Infatti è possibile considerare gli effetti di una forza sommati rispetto a intervalli di tempo Δ t{\displaystyle \Delta t}

, da cui si ricava la variazione della quantità di moto direttamente in base al primo principio della dinamica:

∑ tF →Δ t = ∑ t( m a →) Δ t = ∑ t( m Δ v →Δ t)Δ t = ∑ tΔ ( m v →) = q →finale− q →iniziale{\displaystyle \sum _{t}{\vec {F}}\Delta t=\sum _{t}(m{\vec {a}})\Delta t=\sum _{t}\left(m{\frac {\Delta {\vec {v}}}{\Delta t}}\right)\Delta t=\sum _{t}\Delta (m{\vec {v}})={\vec {q}}_{\text{finale}}-{\vec {q}}_{\text{iniziale}}}

Oppure è possibile considerare gli effetti di una forza sommati rispetto allo spazio, avendo in mente come esempio la compressione di una molla che frena un corpo in moto. Il risultato che si ottiene è che il lavoro W{\displaystyle W}

di una forza compiuto su di un corpo è uguale al cambiamento dell'energia cinetica del corpo stesso:

W = ∑ sF →⋅ Δ s →= ( E K) finale− ( E K) iniziale{\displaystyle W=\sum _{s}{\vec {F}}\cdot \Delta {\vec {s}}=(E_{K})_{\text{finale}}-(E_{K})_{\text{iniziale}}}

In questo senso la differenza di energia cinetica o della quantità di moto finale e iniziale sono solo due misure diverse degli effetti dell'azione di una forza.

Importanza tecnologica[modifica | modifica wikitesto]

| Lo stesso argomento in dettaglio: Risorse e consumo di energia nel mondo.

In ambito tecnologico l'energia permette, tramite il suo sfruttamento a livello industriale, la trasformazione di materie prime in prodotti o beni finali o direttamente la fornitura di servizi utili all'uomo e alla società.

La società moderna è estremamente dipendente dall'energia (in particolare nelle sue forme di energia meccanica, energia elettrica, energia chimica ed energia termica) in tutti i suoi processi produttivi e gestionali (ad esempio autotrazione, trasporto marittimo e aereo, riscaldamento, illuminazione, funzionamento di apparecchiature elettriche e processi industriali). Grande interesse e preoccupazione riveste dunque il problema energetico globale riguardo l'esaurimento nel tempo delle fonti fossili, la principale fonte di energia primaria, il cui utilizzo intensivo ha permesso il notevole sviluppo economico dalla prima rivoluzione industriale fino ai giorni nostri.

Forme di energia[modifica | modifica wikitesto]

L'energia esiste in varie forme, ognuna delle quali ha una propria espressione in termini dei dettagli del sistema considerato, come la velocità o la distanza relativa fra particelle. Le principali forme di energia sono:[1][16]

Altre forme di energia possono essere ricondotte a quelle menzionate; ad esempio l'energia elastica non è altro che l'energia potenziale posseduta da un materiale elastico sottoposto a deformazione. L'energia luminosa o radiante invece altro non è che l'energia trasportata dei fotoni che compongono la luce, quindi è una particolare forma di energia elettromagnetica.

La massa come forma di energia[modifica | modifica wikitesto]

La celebre equazione di Einstein E=mc², diretta derivazione della teoria della relatività ristretta, mostra come massa ed energia siano due "facce della stessa medaglia" di un sistema fisico. Da questa semplice equazione si evince infatti che l'energia contribuisce all'inerzia di un corpo come la massa, cioè anche l'energia contribuisce alla resistenza di corpo a essere accelerato.

Le leggi quantistiche hanno mostrato che la massa può essere trasformata in energia e viceversa, nei processi nucleari ad esempio il decadimento dei metalli pesanti come l'uranio in elementi più leggeri comporta un difetto di massa corrispondente alla liberazione di energia sotto forma di radiazione.

Rispetto quindi alla meccanica classica, dove la massa e l'energia sono separatamente conservate, in relatività ristretta i due principi fisici possono essere fusi in un principio unico sotto la denominazione di principio di conservazione della massa/energia.

Conversione e trasformazione dell'energia[modifica | modifica wikitesto]

Si parla di "conversione" quando si passa da una forma di energia a un'altra, mentre si parla di "trasformazione" quando la forma di energia resta la stessa, ma se ne modificano alcuni parametri caratteristici.

Ad esempio una pila permette di convertire l'energia chimica in energia elettrica, mentre un trasformatore permette di trasformare l'energia elettrica variandone la tensione e l'intensità di corrente.

Ogni volta che avviene una conversione, una parte di energia (più o meno consistente) viene inevitabilmente convertita in energia termica;[10] si parla in questo caso di "effetti dissipativi".

Fonti di energia elettrica[modifica | modifica wikitesto]

| Lo stesso argomento in dettaglio: centrale elettrica.

Consumo di energia nel mondo ripartito per nazione (dal 1989 al 1998). Unità di misura: 1015 Btu.

Consumo delle fonti energetiche nel mondo con riferimento al tipo di fonte energetica (dati del 2004).

Le principali fonti di energia attraverso le quali è possibile produrre energia elettrica sono:[1]

Con il termine "energie rinnovabili" si intendono quelle fonti di energia che non si esauriscono o si esauriscono in tempi che vanno oltre la scala dei tempi "umani" (ad esempio: energia solare, eolica, geotermica, mareomotrice, fusione nucleare), altrimenti si parla di "energie non rinnovabili" (ad esempio petrolio e carbone), mentre con il termine "energie alternative" si intendono le fonti di energia che possono essere impiegate in sostituzione dell'energia chimica prodotta dai classici combustibili o fonti fossili.[16]

L'energia in fisica classica e in meccanica quantistica[modifica | modifica wikitesto]

Nella fisica classica, l'energia è una proprietà scalare continua immagazzinata da un sistema.

Nella meccanica quantistica invece per i sistemi legati (cioè i sistemi in cui l'energia della particella non supera le barriere di potenziale) è "quantizzata", cioè può assumere un numero discreto di valori (o "livelli energetici").

Note[modifica | modifica wikitesto]

Bibliografia[modifica | modifica wikitesto]

Voci correlate[modifica | modifica wikitesto]

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V · D · M

Unità di misura
Sistemi di misurazione · Conversione delle unità di misura · Sistema consuetudinario statunitense · Sistema imperiale britannico · Antiche unità di misura italiane
Sistema internazionale | Unità di base | metro · chilogrammo · secondo · ampere · kelvin · mole · candela
Unità derivate | hertz · newton · pascal · poiseuille · joule · watt · coulomb · volt · ohm · siemens · farad · tesla · weber · henry · grado Celsius · radiante · steradiante · lumen · lux · becquerel · gray · sievert · katal
Sistema CGS | Unità di base | centimetro · grammo · secondo
Unità derivate | dyne · erg · baria · poise · statcoulomb · statvolt · oersted · gauss · maxwell · rayl · gal
Sistema Tecnico - MFS | Unità di base | metro · chilogrammo forza · secondo
Unità derivate | unità tecnica di massa
Sistema MTS | Unità di base | metro · tonnellata · secondo
Unità derivate | sthène · chilojoule · chilowatt · pièze
Unità atomiche | Unità di base | raggio di Bohr · massa a riposo dell'elettrone · carica elementare · costante di Dirac · energia di Hartree
Unità di misura di Planck | Unità di base | tempo di Planck · lunghezza di Planck · massa di Planck · carica di Planck · temperatura di Planck · quanto del momento angolare
Unità derivate | energia di Planck · forza di Planck · potenza di Planck · densità di Planck · frequenza angolare di Planck · pressione di Planck · corrente di Planck · tensione di Planck · resistenza di Planck
Altre unità di misura | Densità lineare | denaro · tex
Entropia | clausius
Massa | grano
Temperatura | grado Rømer
Energia | caloria · frigoria
lunghezza in astronomia | unità astronomica · secondo luce · minuto luce · ora luce · giorno luce · settimana luce · mese luce · anno luce · parsecControllo di autorità | GND: (DE) 4014692-3

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Disambiguazione – Se stai cercando il razzo sovietico, vedi Energia (lanciatore).

L'energia è la grandezza fisica che misura la capacità di un corpo o di un sistema fisico di compiere lavoro, a prescindere dal fatto che tale lavoro sia o possa essere effettivamente svolto.[1]

Il termine energia deriva dal tardo latino energīa, a sua volta desunto dal greco ἐνέργεια (enérgeia),[1]. La parola è composta da en, particella intensiva, ed ergon, capacità di agire.[2]. Il termine è stato introdotto da Aristotele in ambito filosofico per distinguere la δύναμις (dìnamis), la possibilità, la "potenza" propria della materia informe, dalla reale capacità (ἐνέργεια) di far assumere in atto, realtà formale alle cose.[3]

La parola italiana "energia" non è direttamente derivata dal latino, ma è ripresa nel XV secolo dal francese "énergie".[4] «In Francia énergie è usato dal XV secolo nel senso di "forza in azione", con vocabolo direttamente derivato dal latino, mai con significato fisico. In Inghilterra nel 1599 energy è sinonimo di "forza o vigore di espressione". Thomas Young è il primo a usare, nel 1807, il termine energy in senso moderno»[5]

Il concetto di energia può emergere intuitivamente dall'osservazione sperimentale che la capacità di un sistema fisico di compiere lavoro diminuisce a mano a mano che questo viene prodotto. In questo senso l'energia può essere definita come una proprietà posseduta dal sistema che può essere scambiata fra i corpi attraverso il lavoro.

Indice

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Unità di misura[modifica | modifica wikitesto]

L'unità di misura derivata del Sistema Internazionale per l'energia è il joule (simbolo: J);[1] in termini di unità fondamentali del SI, 1 J è pari a 1 kg·m2·s−2. Nel CGS l'unità di misura per l'energia è l'erg,[1] equivalente a 1 dyne·centimetro e in termini di unità base CGS a 1 g·cm2·s−2 (corrisponde a 10−7 J).

A seconda dell'ambito, altre unità di misura sono adottate per misurare l'energia:

Importanza fisica[modifica | modifica wikitesto]

L'energia è una grandezza fisica estensiva (l'energia di due corpi è semplicemente la somma delle energie dei corpi presi singolarmente), che ha una importanza centrale nella formulazione di molte teorie, dalla meccanica classica alla termodinamica, dalla teoria della relatività alla meccanica quantistica.

Una precisa definizione di energia non è semplice da fornire, l'energia non ha alcuna realtà materiale ma è piuttosto un concetto matematico astratto che esprime un vincolo rispetto ai processi possibili e una simmetria temporale delle leggi fisiche. Non esiste quindi nessuna sostanza o fluido corrispondente all'energia pura. Come scrisse Feynman:

(EN) « It is important to realize that in physics today, we have no knowledge of what energy is. » | (IT) « È importante tener presente che nella fisica odierna, non abbiamo alcuna conoscenza di cosa sia l'energia. »
(Richard Feynman, La fisica di Feynman, Vol I, p 4-1)

Un corpo può incrementare o diminuire la sua energia in seguito a una interazione con altri corpi: la variazione di energia riflette quindi i cambiamenti occorsi nelle sue proprietà microscopiche. Esistono numerose possibili interazioni; dal punto di vista qualitativo si possono distinguere la meccanica, con ad esempio urti fra corpi rigidi o forze fra particelle puntiformi, dalla termodinamica, dove si considerano ad esempio le reazioni fra gas a temperature differenti. Dal punto di vista del tipo di interazione, esistono in natura diversi tipi di forze, come quella gravitazionale, quella nucleare o quella elettrica. Tuttavia, tutti questi possibili processi lasciano invariata la quantità totale di energia, che quindi diviene la grandezza fisica costante per sistemi chiusi o isolati.

Il principio di conservazione dell'energia[modifica | modifica wikitesto]

| Lo stesso argomento in dettaglio: Principio di conservazione dell'energia.

Evento di scattering creato da un neutrino osservato in una camera a bolle. La linea tratteggiata gialla corrisponde al neutrino entrante, non visibile perché neutro, che colpisce un protone. Il neutrino e le sue interazioni furono teorizzate da Pauli e Fermi, basandosi sul principio di conservazione dell'energia.

L'invarianza della quantità totale dell'energia è espressa dal principio di conservazione dell'energia, secondo il quale la variazione di energia in una regione di spazio è uguale al flusso netto di energia che fluisce verso lo spazio esterno. Sebbene l'espressione esatta dell'energia possa variare a seconda dei casi considerati, finora non è stato scoperto nessun processo in grado di incrementare o diminuire globalmente l'energia, questa può solo cambiare forma trasformandosi.

Il principio di conservazione ha guidato la scoperta di nuove forme di energia e ha permesso di scoprire nuovi tipi di processi fisici e perfino nuove particelle. Agli inizi del XX secolo furono scoperti alcuni decadimenti nucleari con emissione di elettroni che non sembravano soddisfare il principio di conservazione dell'energia. Per risolvere il problema nel 1924 Niels Bohr avanzò l'idea che a livello atomico l'energia non fosse strettamente conservata, proponendo una teoria che si rivelò errata. Wolfgang Pauli nel 1930 ed Enrico Fermi nel 1934, ritenendo fondamentale e tenendo ferma la conservazione dell'energia, postularono invece l'esistenza di nuove interazioni e di una nuova particella mai osservata prima che fosse in grado di trasportare l'energia che risultava mancante negli esperimenti. In questo modo, guidati dal principio di conservazione dell'energia, riuscirono a scoprire il neutrino, una particella priva di carica elettrica, effettivamente osservata sperimentalmente nel 1959.[6]

Il principio di conservazione dell'energia riflette la simmetria temporale delle leggi fisiche rispetto a traslazioni temporali, il fatto cioè che queste non cambiano con lo scorrere del tempo. Un esperimento condotto a un tempo t{\displaystyle t}

fornirà lo stesso risultato dello stesso esperimento fatto nelle stesse medesime condizioni ma al tempo t + Δ t{\displaystyle t+\Delta t}

.[7] Nella teoria della relatività, la conservazione dell'energia e la conservazione della quantità di moto sono riuniti in un'unica legge che corrisponde globalmente alla simmetria delle traslazioni nello spaziotempo quadridimensionale.

L'energia cinetica[modifica | modifica wikitesto]

| Lo stesso argomento in dettaglio: Energia cinetica e Teorema delle forze vive.

L'energia cinetica è l'energia che dipende unicamente dallo stato di moto del sistema preso in considerazione e delle sue relative componenti. Per un corpo puntiforme l'energia cinetica E K{\displaystyle E_{K}}

è uguale alla metà del prodotto della massa del corpo per il quadrato della sua velocità:

E K= 1 2m v 2{\displaystyle E_{K}={\frac {1}{2}}mv^{2}}

L'energia cinetica è una grandezza che può assumere solo valori positivi. Considerando corpi rigidi estesi non puntiformi, l'energia cinetica dipenderà anche dalla velocità angolare attraverso un termine aggiuntivo chiamato energia rotazionale.

La variazione dell'energia cinetica a seguito dell'azione di una forza è legata al lavoro, cioè al prodotto scalare della forza per la distanza dello spostamento effettuato. Il lavoro W{\displaystyle W}

di una forza compiuto su di un corpo è infatti uguale al cambiamento dell'energia cinetica del corpo stesso:

W = ∑ sF →⋅ Δ s →= ( E K) finale− ( E K) iniziale{\displaystyle W=\sum _{s}{\vec {F}}\cdot \Delta {\vec {s}}=(E_{K})_{\text{finale}}-(E_{K})_{\text{iniziale}}}

in base al teorema energia-lavoro o teorema delle forze vive.

L'energia potenziale[modifica | modifica wikitesto]

| Lo stesso argomento in dettaglio: Energia potenziale.

Il pendolo è un esempio di come l'energia cinetica è convertita in quella potenziale e viceversa. Al punto più alto la velocità del pendolo (vettore blu) è nulla e l'energia potenziale gravitazionale è massima, al punto più basso l'energia potenziale è nulla e la velocità è massima. La differenza dell'energia potenziale si è quindi convertita in energia cinetica.

L'energia potenziale è un tipo di energia che dipende unicamente dalla configurazione o dalla posizione dei corpi e delle particelle in interazione.

A seconda del tipo di interazione e di forza considerata esistono numerosi tipi di energia potenziale. Il classico esempio di energia potenziale è quella del campo gravitazione terrestre E p t{\displaystyle E_{pt}}

, che per un corpo di massa m{\displaystyle m}

posto a un'altezza h{\displaystyle h}

è uguale a:

E p t= m g h{\displaystyle E_{pt}=mgh}

dove g = 9 , 81 m /s 2{\displaystyle g=9,81m/s^{2}}

è l'accelerazione di gravità. Questo tipo di energia dipende solo dalla posizione di un corpo e quando questo viene lasciato cadere l'energia potenziale cambia durante il tempo la propria forma diventando cinetica. L'energia potenziale è definita a meno di una costante additiva, in questo esempio a meno della possibile scelta del punto rispetto a cui misurare h{\displaystyle h}

.

Il calore e lavoro come forme di scambio di energia[modifica | modifica wikitesto]

| Lo stesso argomento in dettaglio: calore e lavoro (fisica).

Il calore e il lavoro non possono essere definiti come "forme di energia", sebbene abbiano le sue stesse unità di misura, dato che non sono proprietà di un singolo corpo ma piuttosto sono proprietà della trasformazione termodinamica presa in considerazione.[8] In altre parole, il calore e il lavoro non sono posseduti da un sistema (come avviene invece per le altre forme di energia), ma sono invece "energia in transito", la manifestazione sperimentale dello scambio di energia che avviene attraverso due sistemi. Il calore e il lavoro possono tuttavia essere misurati e utilizzati nella pratica per prevedere la differenza di energia posseduta da un corpo fra la fine e l'inizio del processo o della trasformazione.

In termodinamica il principio di conservazione dell'energia è contenuto nel primo principio della termodinamica, secondo il quale la variazione di energia di un sistema Δ E{\displaystyle \Delta E}

è uguale alla somma del calore Q{\displaystyle Q}

e del lavoro W{\displaystyle W}

rispettivamente compiuto e ceduto dall'ambiente esterno al sistema:[9]

Δ E = Q + W{\displaystyle \Delta E=Q+W}

Non tutta l'energia di un sistema è in grado di produrre lavoro in una trasformazione termodinamica, per via del secondo principio della termodinamica. La quantità di energia di un sistema disponibile per produrre lavoro può essere infatti molto minore di quella totale del sistema. Il rapporto tra l'energia utilizzabile e l'energia fornita da una macchina viene chiamato rendimento.[10]

Energia: storia del termine e della nozione[modifica | modifica wikitesto]

Il termine "energia" fu usato per la prima volta per indicare una grandezza fisica da Keplero nel suo Harmonice Mundi del 1619, tuttavia il termine "energia" fu introdotto sistematicamente nella letteratura scientifica in termini moderni solo a partire dalla fine del XIX secolo. Prima di allora si alternarono a seconda del contesto e dell'autore anche i termini vis viva, "forza" o "lavoro". Il primo si conserva come tradizione storica ancora oggi nel nome di alcuni teoremi, mentre gli ultimi due termini hanno acquisito nella fisica moderna un significato completamente differente da quello dell'energia.

La controversia sulla vis viva[modifica | modifica wikitesto]

Storicamente la prima grandezza simile a quella che oggi è indicata come energia cinetica apparve negli studi di Leibniz nel 1686, chiamata con il nome di vis viva ("forza viva") in contrapposizione alla vis mortua ("forza morta") usata per designare l'inerzia.[11] Il dibattito principale nella fisica del XVII e XVIII secolo era incentrato concettualmente non su di un principio conservazione, ma piuttosto sulla ricerca di una grandezza fisica che fosse in grado di misurare gli effetti dell'azione di una forza sui corpi, o in termini moderni di una interazione fra questi.[12] Una forza che agisce su di un corpo avrà l'effetto di modificare la sua velocità, così facendo cambieranno sia l'energia cinetica sia la quantità di moto q →{\displaystyle {\vec {q}}}

definita come:

q →= m v →{\displaystyle {\vec {q}}=m{\vec {v}}}

A partire da queste due diverse possibilità nacque lo scontro fra Leibniz che riteneva più adeguata come misura di una forza la "vis viva" e i sostenitori delle teoria cartesiana, che utilizzavano invece la quantità di moto.[13] Nella formulazione odierna della meccanica classica, entrambe le grandezze hanno la stessa importanza: come fu chiaro a partire da d'Alembert il problema era unicamente legato all'uso di due punti di vista differenti.[14][15] Infatti è possibile considerare gli effetti di una forza sommati rispetto a intervalli di tempo Δ t{\displaystyle \Delta t}

, da cui si ricava la variazione della quantità di moto direttamente in base al primo principio della dinamica:

∑ tF →Δ t = ∑ t( m a →) Δ t = ∑ t( m Δ v →Δ t)Δ t = ∑ tΔ ( m v →) = q →finale− q →iniziale{\displaystyle \sum _{t}{\vec {F}}\Delta t=\sum _{t}(m{\vec {a}})\Delta t=\sum _{t}\left(m{\frac {\Delta {\vec {v}}}{\Delta t}}\right)\Delta t=\sum _{t}\Delta (m{\vec {v}})={\vec {q}}_{\text{finale}}-{\vec {q}}_{\text{iniziale}}}

Oppure è possibile considerare gli effetti di una forza sommati rispetto allo spazio, avendo in mente come esempio la compressione di una molla che frena un corpo in moto. Il risultato che si ottiene è che il lavoro W{\displaystyle W}

di una forza compiuto su di un corpo è uguale al cambiamento dell'energia cinetica del corpo stesso:

W = ∑ sF →⋅ Δ s →= ( E K) finale− ( E K) iniziale{\displaystyle W=\sum _{s}{\vec {F}}\cdot \Delta {\vec {s}}=(E_{K})_{\text{finale}}-(E_{K})_{\text{iniziale}}}

In questo senso la differenza di energia cinetica o della quantità di moto finale e iniziale sono solo due misure diverse degli effetti dell'azione di una forza.

Importanza tecnologica[modifica | modifica wikitesto]

| Lo stesso argomento in dettaglio: Risorse e consumo di energia nel mondo.

In ambito tecnologico l'energia permette, tramite il suo sfruttamento a livello industriale, la trasformazione di materie prime in prodotti o beni finali o direttamente la fornitura di servizi utili all'uomo e alla società.

La società moderna è estremamente dipendente dall'energia (in particolare nelle sue forme di energia meccanica, energia elettrica, energia chimica ed energia termica) in tutti i suoi processi produttivi e gestionali (ad esempio autotrazione, trasporto marittimo e aereo, riscaldamento, illuminazione, funzionamento di apparecchiature elettriche e processi industriali). Grande interesse e preoccupazione riveste dunque il problema energetico globale riguardo l'esaurimento nel tempo delle fonti fossili, la principale fonte di energia primaria, il cui utilizzo intensivo ha permesso il notevole sviluppo economico dalla prima rivoluzione industriale fino ai giorni nostri.

Forme di energia[modifica | modifica wikitesto]

L'energia esiste in varie forme, ognuna delle quali ha una propria espressione in termini dei dettagli del sistema considerato, come la velocità o la distanza relativa fra particelle. Le principali forme di energia sono:[1][16]

Altre forme di energia possono essere ricondotte a quelle menzionate; ad esempio l'energia elastica non è altro che l'energia potenziale posseduta da un materiale elastico sottoposto a deformazione. L'energia luminosa o radiante invece altro non è che l'energia trasportata dei fotoni che compongono la luce, quindi è una particolare forma di energia elettromagnetica.

La massa come forma di energia[modifica | modifica wikitesto]

La celebre equazione di Einstein E=mc², diretta derivazione della teoria della relatività ristretta, mostra come massa ed energia siano due "facce della stessa medaglia" di un sistema fisico. Da questa semplice equazione si evince infatti che l'energia contribuisce all'inerzia di un corpo come la massa, cioè anche l'energia contribuisce alla resistenza di corpo a essere accelerato.

Le leggi quantistiche hanno mostrato che la massa può essere trasformata in energia e viceversa, nei processi nucleari ad esempio il decadimento dei metalli pesanti come l'uranio in elementi più leggeri comporta un difetto di massa corrispondente alla liberazione di energia sotto forma di radiazione.

Rispetto quindi alla meccanica classica, dove la massa e l'energia sono separatamente conservate, in relatività ristretta i due principi fisici possono essere fusi in un principio unico sotto la denominazione di principio di conservazione della massa/energia.

Conversione e trasformazione dell'energia[modifica | modifica wikitesto]

Si parla di "conversione" quando si passa da una forma di energia a un'altra, mentre si parla di "trasformazione" quando la forma di energia resta la stessa, ma se ne modificano alcuni parametri caratteristici.

Ad esempio una pila permette di convertire l'energia chimica in energia elettrica, mentre un trasformatore permette di trasformare l'energia elettrica variandone la tensione e l'intensità di corrente.

Ogni volta che avviene una conversione, una parte di energia (più o meno consistente) viene inevitabilmente convertita in energia termica;[10] si parla in questo caso di "effetti dissipativi".

Fonti di energia elettrica[modifica | modifica wikitesto]

| Lo stesso argomento in dettaglio: centrale elettrica.

Consumo di energia nel mondo ripartito per nazione (dal 1989 al 1998). Unità di misura: 1015 Btu.

Consumo delle fonti energetiche nel mondo con riferimento al tipo di fonte energetica (dati del 2004).

Le principali fonti di energia attraverso le quali è possibile produrre energia elettrica sono:[1]

Con il termine "energie rinnovabili" si intendono quelle fonti di energia che non si esauriscono o si esauriscono in tempi che vanno oltre la scala dei tempi "umani" (ad esempio: energia solare, eolica, geotermica, mareomotrice, fusione nucleare), altrimenti si parla di "energie non rinnovabili" (ad esempio petrolio e carbone), mentre con il termine "energie alternative" si intendono le fonti di energia che possono essere impiegate in sostituzione dell'energia chimica prodotta dai classici combustibili o fonti fossili.[16]

L'energia in fisica classica e in meccanica quantistica[modifica | modifica wikitesto]

Nella fisica classica, l'energia è una proprietà scalare continua immagazzinata da un sistema.

Nella meccanica quantistica invece per i sistemi legati (cioè i sistemi in cui l'energia della particella non supera le barriere di potenziale) è "quantizzata", cioè può assumere un numero discreto di valori (o "livelli energetici").

Note[modifica | modifica wikitesto]

Bibliografia[modifica | modifica wikitesto]

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Unità di misura di Planck | Unità di base | tempo di Planck · lunghezza di Planck · massa di Planck · carica di Planck · temperatura di Planck · quanto del momento angolare
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