Posizione 4 - Sentiero «Via Energia»
Energia (quasi) illimitata
L’energia è indispensabile per produrre movimento, deformazione, calore, corrente elettrica, radiazione elettromagnetica o alcune reazioni chimiche. L’energia è la capacità di un corpo o di un sistema di compiere un lavoro: un’auto in movimento, il vento che soffia, l’acqua immagazzinata in un serbatoio, una molla caricata, le nuvole nere cariche di pioggia, le batterie cariche, i corpi riscaldanti, il petrolio che sgorga dalla terra, i nuclei di uranio – e sì, persino le patate – contengono energia, sebbene in una varietà di forme diverse. L’energia che troviamo sulla terra ha un’origine solare, come l’energia del vento e l’energia immagazzinata nel petrolio o nucleare, come l’energia sprigionatasi durante il Big Bang o le esplosioni stellari e intrappolata nei nuclei atomici.
Non possiamo quindi creare nuova energia, perché l’energia esiste già. Né possiamo distruggerla. L’energia può essere solo trasferita da un corpo all’altro e convertita da una forma all’altra. Durante questo processo di trasformazione, l’energia totale rimane quasi invariata. L’unità di misura dell’energia prende il nome da James Prescott Joule. Un Joule corrisponde all’energia immagazzinata in una tavoletta di cioccolato (100 grammi) quando viene sollevata di un metro.
Il rendimento descrive l’efficienza del processo di conversione della forma di energia in ingresso in quella di uscita. Una lampadina fa luce usando solo il cinque per cento della potenza elettrica assorbita, il resto si disperde come calore. Tutte le conversioni di energia generano più o meno calore di scarto, che viene rilasciato nell’ambiente e risulta inutilizzabile dall’uomo. Si parla allora di consumo di energia per esprimere il fatto che l’energia viene convertita da una forma, facilmente disponibile e trasformabile, in un’altra forma che non è più disponibile per noi e che si disperde rapidamente nell’ambiente.
La leggenda del Poz dal Drago
C’era una volta un lago in cui viveva un terribile drago. Era verde e cattivo e aveva occhi rossi come il fuoco. Poiché era enorme e pesante, riusciva a malapena a muoversi. Ma nelle notti calme e di luna piena si metteva in attesa della sua preda. Il suo cibo preferito erano i bambini. Quando li vedeva camminare in riva al lago, li travolgeva con la sua lunga coda verde facendoli finire direttamente nelle sue fauci, inghiottendoli vivi. Nello stesso periodo, nella valle viveva un uomo malvagio che rubava e uccideva per far bottino di denaro e di oro. Nelle notti in cui la luna era nascosta dietro le nuvole e il vento soffiava così forte da non riuscire a udire la propria voce, lui ne approfittava per caricarsi addosso il bottino e trascinarlo lungo la riva del lago, dato che nell’oscurità e con la tormenta il mostro non poteva né vedere né sentire nulla. Era così riuscito a seppellire i suoi tesori in un prato vicino, il Prù dal Vent, sicuro che nessuno avrebbe mai trovato il suo nascondiglio. Ma una notte, mentre stava nuovamente scavando per seppellire la sua refurtiva, il cielo si aprì improvvisamente, rivelando una luna piena splendente che illuminò l’acqua, e il vento bruscamente cessò di spirare. Fu così che il drago individuò il furfante e lo afferrò con la sua brutta coda verde per mangiarselo. Ma l’avido ladro tenne stretto a sé l’oro e rimase così incastrato nel collo del drago. Il mostro dovette provare un terribile dolore perché, per liberare la gola, bevve tutta l’acqua del lago finché riuscì a inghiottire l’uomo con tutto il suo oro. Da allora, in questo punto rimane solo una pozza prosciugata. Alcuni abitanti della valle credono ancora oggi che sul Prù dal Vent, il prato ventoso, sia ancora sepolto il bottino di quell’uomo malvagio.
Quali forme di energia esistono?
L’energia del drago: Le tante forme dell’energia.
Da dove proviene l’energia presente sul nostro pianeta?
L’origine di tutta l’energia della terra è legata a quattro fenomeni: la fusione nucleare nel sole, il decadimento degli elementi radioattivi, il calore primordiale della terra e la gravitazione dei corpi celesti.
- Per noi, la fusione nucleare nel sole rappresenta la fonte di energia più importante. La fusione dei nuclei di idrogeno sprigiona energia che raggiunge la terra sotto forma di radiazione solare. Le piante trasformano questa radiazione in biomassa mediante il processo della fotosintesi. In assenza di aria, la biomassa viene decomposta formando combustibili fossili come il carbone, il petrolio e il metano. Le centrali solari termiche e gli impianti fotovoltaici convertono l’energia solare in energia elettrica. Le radiazioni assorbite sono distribuite in modo non uniforme sul pianeta perché il sole riscalda le regioni equatoriali più delle regioni polari. Si formano pertanto venti e correnti oceaniche, che possono essere sfruttati con turbine eoliche e centrali elettriche a onde e correnti marine. Anche l’evaporazione e le precipitazioni sono causate dalla radiazione solare. Si formano così corsi d’acqua che confluiscono nei fiumi o vengono raccolti sulle montagne all’interno di serbatoi per azionare le turbine delle centrali idroelettriche.
- Il decadimento radioattivo di uranio, torio e potassio nella crosta terrestre libera energia termica. Circa il 60% del calore della terra è generato in questo modo. Nelle centrali nucleari, il calore di una reazione radioattiva a catena viene usato per generare vapore.
- Il calore primordiale della terra produce circa il 40% del flusso di calore osservato in superficie. Il nostro pianeta si è formato circa 4,6 miliardi di anni fa dall’agglomerazione di materia, che si è fortemente riscaldata durante il processo. Poiché le rocce che si sono formate durante il raffreddamento dissipano il calore interno della terra lentamente, parte di questo calore si è conservato fino ad oggi. L’utilizzazione di questa energia è limitata a quelle aree nelle quali le condizioni geologiche permettono a un vettore (acqua in fase liquida o vapore) di trasportare il calore dalle formazioni calde profonde alla superficie o vicino ad essa.
- La gravitazione dei corpi celesti provoca il flusso e riflusso delle maree che si sta tentando di sfruttare con le centrali a energia mareomotrice.
E=mc2
Il termine «energia» risale ad Aristotele, che la descrisse come «efficacia». Nel 1905, anno della costruzione della centrale di Campocologno, Albert Einstein pubblicò la sua celebre formula della relatività E=mc2 (l’energia è uguale al prodotto della massa per il quadrato della velocità della luce). L’equazione di Einstein implica che la massa (materia) può essere trasformata in energia e l’energia può essere trasformata in massa. Questa trasformazione avviene di continuo nel sole: nella reazione di fusione, nuclei di idrogeno fondono formando nuclei di elio. La fusione dei nuclei atomici sprigiona energia che arriva alla terra sotto forma di luce e calore.