Usiamo spesso la parola "energia" nelle nostre conversazioni quotidiane. Esistono molte forme diverse di energia che utilizziamo ogni giorno per muoverci, parlare, cucinare, saltare o accendere la luce, il riscaldamento, la musica e la TV. In questa lezione, impareremo a conoscere l'energia e le sue varie forme attraverso le situazioni che viviamo quotidianamente.
Cominciamo.
L'energia fa accadere le cose. Ogni volta che qualcosa si muove, è grazie all'energia. Ogni volta che qualcosa si scalda, è grazie all'energia. Ogni volta che qualcosa emette un suono, è grazie all'energia. Usiamo l'energia per pensare, giocare e parlare. In effetti, ogni volta che facciamo qualcosa, usiamo energia!
Usiamo l'energia per riscaldare e raffreddare le nostre case, scuole e uffici. Usiamo l'energia per le luci e gli elettrodomestici. L'energia fa muovere i nostri veicoli, far volare gli aerei, navigare le barche e far funzionare le macchine.
Anche tutti gli esseri viventi hanno bisogno di energia. Le piante usano la luce del sole per crescere. Animali e persone mangiano le piante e utilizzano l'energia immagazzinata. Il cibo è il carburante per il fabbisogno energetico del nostro corpo.
Hai notato che dopo una partita intensa di calcio (o di qualsiasi altro sport) il tuo corpo si scalda? È perché il tuo corpo produce energia termica.
In parole povere, l'energia è la capacità di compiere lavoro. L'energia si presenta in molte forme diverse e la utilizziamo in molti modi. Vediamo alcuni esempi tratti dalla nostra vita quotidiana:
Chi ha più energia: un aereo che vola nel cielo o un libro che cade da un tavolo? L'aereo che vola nel cielo ha più energia perché viaggia molto più velocemente di un libro, e anche perché l'aereo è più pesante del libro.
Quando la cioccolata calda si raffredda, guadagna o perde energia termica? Perde energia termica perché il latte cede la sua energia termica (o calore) all'ambiente circostante e non assorbe più energia termica dall'aumento della temperatura del fornello.
Come pensi che le macchine da caffè o la TV inizino a funzionare quando vengono collegate alla presa? Questo perché l'energia elettrica viaggia attraverso le linee elettriche e poi fornisce energia a molte macchine diverse per farle funzionare.
Quale suono ha più energia: il clacson di un camion o la fontana? Il clacson ha più energia perché più qualcosa è forte, maggiore è l'energia sonora che possiede.
L'energia posseduta da un oggetto si misura in termini della sua capacità di compiere lavoro. L'unità di misura dell'energia è quindi la stessa del lavoro, ovvero il Joule (J). 1 Joule (J) è l'energia necessaria per compiere 1 joule di lavoro. Un joule si riferisce alla quantità di energia trasferita a un corpo quando si muove per 1 m di distanza, contrastando una forza di 1 N. Si utilizza un'unità di misura più grande, il kilojoule (kJ). 1 kJ = 1000 J.
Energia cinetica - Qualsiasi oggetto in movimento utilizza energia cinetica. Ad esempio, far volare un aereo nel cielo, lanciare palle, correre, andare in bicicletta, ecc. sono esempi di energia cinetica. Un'auto in movimento sulla strada ha energia cinetica, mentre un'auto parcheggiata non ne ha. Ciò significa che l'energia cinetica esiste solo quando un corpo o un oggetto è in movimento. Quando un oggetto è fermo, la sua energia cinetica diventa zero. Ciò significa che, quando Movimento = 0, Energia cinetica = 0. Varia da zero a un valore positivo. Esempio: un bambino che dondola su un'altalena. Indipendentemente dal fatto che l'altalena si muova in avanti o indietro, il valore dell'energia cinetica non è mai negativo.
Energia potenziale – È l'energia della posizione di un oggetto. Esempio: quando un bambino che dondola su un'altalena raggiunge la cima dell'arco, ha la massima energia potenziale. Quando è più vicino al suolo, la sua energia potenziale è al minimo (0). Un altro esempio è lanciare una palla in aria. Nel punto più alto, l'energia potenziale è massima. Quando la palla sale o scende, ha una combinazione di energia potenziale e cinetica.
Energia meccanica – È l'energia che deriva dal movimento o dalla posizione di un oggetto. L'energia meccanica è la somma dell'energia cinetica e dell'energia potenziale. Esempi: un oggetto che possiede energia meccanica possiede sia energia cinetica che potenziale, sebbene l'energia di una delle due forme possa essere pari a zero. Un'auto in movimento possiede energia cinetica. Se si sposta l'auto su per una montagna, possiede energia cinetica e potenziale. Un libro appoggiato su un tavolo possiede energia potenziale.
Energia chimica - L'energia chimica è l'energia immagazzinata nei legami tra atomi e molecole. Quando avviene questa reazione chimica, questa energia viene rilasciata. Utilizziamo l'energia chimica nella nostra auto sotto forma di carburante (benzina/diesel) per muoverci. Batterie, biomassa, petrolio, gas naturale e carbone sono esempi di energia chimica immagazzinata. Anche il cibo è un buon esempio di energia chimica immagazzinata. Questa energia viene rilasciata durante la digestione.
Energia elettrica - Energia generata da minuscole particelle cariche chiamate elettroni. Un fulmine è una forma di energia elettrica. Quasi tutti i nostri elettrodomestici, come laptop, macchine da caffè, telefoni cellulari, aspirapolvere e televisori, funzionano a elettricità.
Energia termica – È anche nota come energia termica. L'energia che proviene da un incendio è energia termica. Riflette la differenza di temperatura tra i due sistemi. Come sappiamo, la materia è composta da molecole. Quando aumentiamo la temperatura della materia, le particelle vibrano più velocemente. L'energia termica è l'energia che deriva dalla temperatura della materia. Una tazza di caffè caldo, fornelli elettrici o a gas, un termosifone, ecc. sono esempi di energia termica.
Energia luminosa - Questa è anche nota come energia radiante. La Terra riceve gran parte della sua energia dalla luce del Sole. Le piante prendono l'energia luminosa dal sole e la convertono in energia chimica (cibo) che le aiuta a crescere, questo processo è noto come fotosintesi.
Energia sonora – Più urliamo forte, più energia sonora utilizziamo. Tutto ciò che sentiamo è energia sonora. Oltre alla nostra voce, ci sono molti altri esempi di energia sonora: battere le mani, suonare la chitarra, abbaiare i cani, ecc.
Energia nucleare – L'energia nucleare è immagazzinata nel nucleo degli atomi. Questa energia viene rilasciata quando i nuclei si combinano (fusione) o si separano (fissione). Esempio: la fissione nucleare, la fusione nucleare e il decadimento nucleare sono esempi di energia nucleare. La detonazione atomica e l'energia prodotta da una centrale nucleare sono esempi specifici di questo tipo di energia. Le centrali nucleari scindono i nuclei degli atomi di uranio per produrre elettricità.
Energia elettromagnetica – L'energia elettromagnetica o energia radiante è l'energia proveniente dalla luce o dalle onde elettromagnetiche. Esempio: qualsiasi forma di luce possiede energia elettromagnetica, comprese parti dello spettro che non possiamo vedere. Radiofrequenze, raggi gamma, raggi X, microonde e luce ultravioletta sono alcuni esempi di energia elettromagnetica.
Energia gravitazionale – L'energia associata alla gravità implica l'attrazione tra due oggetti in base alla loro massa. Può servire come base per l'energia meccanica, come l'energia potenziale di un oggetto posto su uno scaffale o l'energia cinetica della Luna in orbita attorno alla Terra. Esempio: l'energia gravitazionale trattiene l'atmosfera alla Terra.
Energia di ionizzazione – È la forma di energia che lega gli elettroni al nucleo del suo atomo, ione o molecola. Esempio: la prima energia di ionizzazione di un atomo è l'energia necessaria per rimuovere completamente un elettrone. La seconda energia di ionizzazione è l'energia necessaria per rimuovere un secondo elettrone ed è maggiore di quella necessaria per rimuovere il primo elettrone.
La legge di conservazione dell'energia afferma che l'energia non può mai essere creata o distrutta, ma può solo essere trasformata da una forma all'altra. Un esempio è l'energia chimica presente nel cibo che si trasforma in energia cinetica quando ci muoviamo.
La massa è strettamente correlata all'energia. Come risultato dell'equivalenza tra massa ed energia, qualsiasi oggetto stazionario dotato di massa possiede una quantità di energia equivalente, definita energia a riposo. Una massa a riposo si riferisce alla massa di un corpo stazionario. Un incremento di energia del corpo rispetto all'energia a riposo aumenterà la massa totale dell'oggetto. Esempio: riscaldare un oggetto porta a un aumento di energia misurabile come un piccolo aumento di massa.
ENERGIA RINNOVABILE
L'energia rinnovabile è l'energia prodotta da fonti che non si esauriscono o che possono essere rigenerate nel corso della vita di un essere umano. Gli esempi più comuni includono l'energia eolica, solare, geotermica, da biomassa e idroelettrica.
L'energia solare si riferisce al tipo di energia proveniente dal sole. Può essere convertita in energia elettrica, termica e chimica. Ad esempio, i pannelli solari vengono utilizzati per catturare l'energia solare e poi convertirla in energia elettrica. Questa energia può essere utilizzata per l'illuminazione o il riscaldamento. L'energia solare viene anche utilizzata in elettrodomestici come i telefoni cellulari. Questo tipo di energia è molto abbondante nelle regioni tropicali del mondo, dove è stata tradizionalmente utilizzata per essiccare colture come caffè, mais e riso. Alcuni dei vantaggi di questo tipo di energia sono il suo basso costo, l'inesauribilità, la sua ampia gamma di fonti e la sua natura pulita.
L'energia eolica si riferisce all'energia prodotta dal vento. I mulini a vento vengono utilizzati per convertire l'energia eolica in energia meccanica, che può essere utilizzata in diversi modi, tra cui la generazione di elettricità, la macinazione dei cereali e il pompaggio dell'acqua. Per secoli, l'energia eolica è stata sfruttata per la propulsione di imbarcazioni oceaniche come dhow e navi. Le aree con paesaggi aperti sono le aree con il maggiore potenziale eolico.
L'energia ricavata dall'acqua è chiamata energia idroelettrica. Viene prodotta quando l'acqua è in movimento. L'acqua che scorre ad alta velocità possiede molta energia cinetica che può compiere lavoro. Ad esempio, la forza dell'acqua può essere utilizzata per far girare i mulini per la macinazione dei cereali. L'energia viene anche utilizzata per far girare le turbine che generano energia idroelettrica.
ENERGIA NON RINNOVABILE
Al contrario, l'energia non rinnovabile è l'energia che proviene da fonti destinate ad esaurirsi o a non rigenerarsi nel corso della nostra vita. La maggior parte delle fonti di energia non rinnovabile sono i combustibili fossili, come carbone, gas e petrolio.
Il termine petrolio si riferisce agli idrocarburi liquidi e gassosi derivanti da materia animale e vegetale che si sono depositati, compressi e trasformati in queste forme all'interno delle rocce sedimentarie. Dopo la raffinazione del petrolio, si ottengono diversi prodotti. Questi prodotti includono benzina, carburante per aerei, lubrificanti, cherosene e bitume. Questi prodotti sono utilizzati per scopi diversi. Il gasolio industriale viene utilizzato nelle industrie in forni e caldaie, per generare carburante per veicoli, navi, motori di locomotive e macchinari.
Il carbone è una roccia marrone o nera, composta principalmente da carbonio formatosi milioni di anni fa dalla compressione di materia vegetale. L'uso del carbone come fonte di energia si è ridotto negli ultimi anni con la scoperta dell'energia geotermica, idroelettrica e del petrolio.
Il gas naturale è un tipo di gas che si forma nel sottosuolo e negli strati superficiali del petrolio greggio, ma può anche essere presente da solo. Viene utilizzato nell'industria principalmente per il riscaldamento e per scopi domestici per il riscaldamento, l'illuminazione e la cottura.
