Energia fonte di vita, tesina

Giglio Dario III “F” A.S. 2013/14

Tesina multidisciplinare

Realizzata da: Giglio Dario, III F

Anno scolastico 2013/2014

Scuola Secondaria di Primo Grado

ICS “Giampietro Romano”

Torre del Greco (NA)

Fonti d’informazione

• Libri di testo scolastici
• Wikipedia, l’enciclopedia libera
• Siti web vari

Immagini e disegni

• Google immagini

Presentazione

Ho riflettuto molto su quale dovesse essere il tema principale della mia tesina, escludendo ed eliminando argomenti per i quali non trovavo la giusta relazione e che non mi appassionavano; alla fine ho deciso di sviluppare il tema dell’energia.

Le scienze e la tecnica mi hanno sempre affascinato, avevo pensato di trattare questo argomento, sembra strano ma è la verità, già dal primo anno di questo mio percorso scolastico. Ritengo che l’energia e in particolare quella del Sole, sia alla base di tutto ciò che ci circonda, senza di essa la Terra non sarebbe quella che è: le piante, gli animali e noi stessi consumiamo energia che trasformiamo in crescita, movimento e pensiero.

Grazie all’energia, siamo stati in grado di creare macchine che sfruttando a loro volta fonti energetiche diverse compiono lavori per noi.

Ho iniziato cominciando ad analizzare le varie fonti di energia, approfondendo in particolare, le tre che mi hanno dato lo spunto di collegamento per le diverse materie. Tramite questi collegamenti ho sviluppato una mappa concettuale mista nella quale, alcuni argomenti sono legati all’energia indirettamente.

Giglio Dario III “F” A.S. 2013/14

Indice

Materia Argomento Pag.

• Energia, fonti energetiche 5
• Energia nucleare
• Tecnologie 6
• Energia solare 8
• Gas naturale, metano
• Storia: Seconda Guerra Mondiale 12
• Neorealismo 21
• Letteratura italiana: Italo Calvino 21
• Primo Levi 23
• Cittadinanza e Costituzione: Art. 11 della Costituzione della Repubblica 25
• La musica nei lager
• Musica 26
• Scienze: Sistema solare 29
• Dipinto - Impression soleil levant 39
• Arte e Immagine: Impressionismo 40
• Claude Monet 41
• Langue Française: Le musée d’Orsay 43
• Geografia: Russia 44
• English language: Barack Obama: the energy independence 49
• Educazione fisica: Alimentazione, energia per movimento e sport 50

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Diagramma relazionale

Barack Obama: The energy independence

La Russia dal gas naturale (metano)

Energia da reazione nucleare

Le musée d’Orsay

“Impression soleil levant”

Claude Monet

II Guerra Mondiale

Sole

Art. 11

Organismi autotrofi

Musica nei lager

Scrittori partigiani

Alimentazione

Il neorealismo

Il sistema solare: energia per il movimento e lo sport

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Tecnologie

Energia

Fonti energetiche

Le fonti energetiche sono le sorgenti di energia disponibili in natura che vengono utilizzate dall’uomo per produrre effetti utili alle sue attività lavorative. Esse si dividono in:

• Non rinnovabili
• Rinnovabili

Le fonti energetiche non rinnovabili sono quelle che derivano da risorse naturali che tendono ad esaurirsi sulla scala dei tempi umani, diventando troppo costose e troppo inquinanti per l’ambiente. Esse sono:

1. Carbone
2. Petrolio, combustibili fossili
3. Gas naturale
4. Uranio, minerali
5. Plutonio

Le fonti non rinnovabili sono oggi quelle più sfruttate dall’umanità perché in grado di produrre le maggiori quantità di energia con impianti tecnologicamente semplici e collaudati. Spesso, l’utilizzo di tali fonti porta con sé problemi di inquinamento ambientale quali la produzione di gas serra o scorie radioattive.

Le fonti energetiche rinnovabili derivano da particolari risorse naturali che, per le loro caratteristiche, si rigenerano almeno alla stessa velocità con cui vengono consumate. Esse sono:

1. Vento
2. Sole
3. Acqua
4. Geotermia
5. Biomassa

Le fonti rinnovabili sono energie pulite, esse non immettono nell’atmosfera sostanze dannose e non inducono il clima a cambiamenti significativi come, ad esempio, la CO₂ (anidride carbonica).

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Di seguito, analizzerò solo la fonte energetica nucleare, solare e quella del gas naturale.

Energia nucleare

Per energia nucleare o energia atomica, si intendono tutti quei fenomeni in cui si ha produzione di energia in seguito a trasformazioni nei nuclei atomici; tali trasformazioni sono dette “reazioni nucleari”. Il “combustibile” che permette la reazione nucleare è formato principalmente da uranio e plutonio.

L’uranio è un metallo bianco-argenteo, tossico e radioattivo, scoperto in natura come primo elemento fissile, cioè capace di generare una reazione nucleare con conseguente emissione di grandi quantità di energia e radioattività. La fissione può avvenire spontaneamente in natura (fissione spontanea) oppure essere indotta, artificialmente, tramite bombardamento di neutroni.

Il plutonio puro è un metallo argenteo, ma ingiallisce quando si ossida. A differenza degli altri metalli, subisce una contrazione di volume all’aumentare della temperatura. Il calore prodotto dal processo chiamato decadimento alfa rende il plutonio sensibilmente caldo al tatto, grandi quantità possono far bollire l’acqua.

La storia dell’energia nucleare iniziò con le scoperte intorno alla radioattività sul finire del XIX secolo. La prima persona che intuì la possibilità di ricavare energia dal nucleo dell’atomo fu lo scienziato Albert Einstein nel 1905. In seguito gli sviluppi scientifici della fisica nucleare nella prima metà del XX secolo hanno portato alla realizzazione del primo reattore sperimentale-dimostrativo funzionante da parte di Enrico Fermi negli USA il 2 dicembre del 1942.

Il primo vero impiego dell’energia atomica si registra nelle vicende belliche della Seconda Guerra Mondiale con lo sgancio delle bombe atomiche su Hiroshima e Nagasaki.

Solo nella seconda metà del secolo scorso si prende l’iniziativa di sfruttare l’energia nucleare anche a fini civili per la produzione di energia elettrica e sistemi di propulsione.

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Energia solare e sistema solare

Il Sole è la stella madre del sistema solare, attorno alla quale orbitano gli otto pianeti principali, la radiazione solare rappresenta la fonte primaria di energia sulla Terra.

L’energia solare, infatti, è quella utilizzata dagli organismi autotrofi, cioè quelli che eseguono la fotosintesi, detti “vegetali”, (da cui si originano anche i combustibili fossili), i restanti organismi viventi (organismi eterotrofi), compreso l’uomo, tramite l’alimentazione, sfruttano l’energia chimica ricavata dai vegetali o da altri organismi che si nutrono di vegetali e quindi, in conclusione, sfruttano anch’essi l’energia solare, seppur indirettamente.

L’energia solare può essere utilizzata per generare elettricità (fotovoltaico) o per generare calore (solare termico). Sono tre le tecnologie principali per trasformare in energia sfruttabile l’energia del sole.

Il pannello solare termico sfrutta i raggi solari per scaldare un liquido con speciali caratteristiche, contenuto nel suo interno, che cede calore, tramite uno scambiatore di calore, all’acqua contenuta in un serbatoio di accumulo.

Il pannello fotovoltaico sfrutta le proprietà di particolari elementi semiconduttori per produrre energia elettrica quando sollecitati dalla luce.

Il pannello solare a concentrazione sfrutta una serie di specchi parabolici a struttura lineare per convogliare i raggi solari su un tubo in cui scorre un fluido o una serie di specchi piani che concentrano i raggi all’estremità di una torre in cui è posta una caldaia riempita di sali che per il calore fondono.

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Dal punto di vista energetico si tratta di un’energia alternativa ai classici combustibili fossili, rinnovabile e pulita (energia verde). Il suo lato negativo è la variabilità e l’intermittenza di produzione, dovuta ai cicli giorno-notte e alla copertura nuvolosa.

Il Sole non è solo fonte d’energia ma anche d’ispirazione per numerosi artisti che hanno scritto, cantato e rappresentato la stella, più importante per la nostra vita, in tutte le sue infinite sfumature di luce, come ad esempio nel quadro impressionista “Impression soleil levant”.

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Gas naturale (metano)

Composizione chimica del metano

Il principale componente del gas naturale è il metano (CH₄), la più piccola e leggera fra le molecole degli idrocarburi. Normalmente contiene anche idrocarburi gassosi più pesanti come etano, propano, butano e piccole quantità di pentano.

Sono sempre presenti modeste percentuali di gas diversi dagli idrocarburi, ad esempio anidride carbonica, azoto, ossigeno (in tracce), gas nobili e solfuro di idrogeno.

Il solfuro d’idrogeno e il mercurio sono considerati i contaminanti più nocivi, che devono essere rimossi prima di qualsiasi utilizzo.

Ricerca ed estrazione

La ricerca del gas naturale non si distingue da quella del petrolio, si effettua un’unica attività di ricerca degli idrocarburi, solo dopo la perforazione è possibile accertare la natura del deposito. Si parla di “gas associato” se è disciolto nel petrolio o costituisce lo strato di copertura del giacimento petrolifero e di “gas non associato”, quando il giacimento è costituito quasi esclusivamente da gas naturale.

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Estrarre il gas naturale dal sottosuolo è abbastanza facile. Quasi sempre si trova intrappolato insieme al petrolio sotto uno strato di roccia. Date le grandi pressioni, non appena si finisce di trivellare il gas schizza fuori da solo e occorre solamente “infilarlo” in un tubo e indirizzarlo verso le sue destinazioni finali o nei centri di stoccaggio.

Il gas naturale è un gas prodotto dalla decomposizione anaerobica di materiale organico. In natura si trova comunemente allo stato fossile, insieme al petrolio, al carbone o da solo in giacimenti di gas naturale. Viene però anche prodotto dai processi di decomposizione correnti, nelle paludi (in questo caso viene chiamato anche gas di palude), nelle discariche, durante la digestione negli animali e in altri processi naturali. Viene infine liberato nell’atmosfera anche dall’attività vulcanica.

Stoccaggio e trasporto

La principale difficoltà nell’utilizzo del gas naturale è il trasporto, esso avviene tramite i gasdotti ma hanno un limite, non permettono l’attraversamento di oceani, per questo vengono usate apposite navi chiamate metaniere.

I gasdotti sono economici, la maggior parte di essi trasporta gas naturale. La lunghezza totale delle condotte in tutto il mondo è di circa un milione di chilometri, ovvero più di 25 volte la circonferenza della Terra.

Le tubazioni sono per lo più terrestri, interrate a circa un metro di profondità in aree popolate, oppure collocate a terra nelle aree desertiche. L’inaridimento delle fonti e la presenza di aree di produzione a grandi distanze hanno portato alla realizzazione di condotte sottomarine.

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Metaniere

Le metaniere sono grandissime navi da carico specializzate nel trasporto del gas naturale liquefatto. Questo tipo di trasporto ha bisogno di due ulteriori passaggi, cioè la liquefazione e la rigassificazione del metano.

Utilizzi del gas

Generazione di energia elettrica

Il metano è una delle principali fonti utilizzate per la produzione di energia elettrica in molteplici tipologie di centrali elettriche. Le più efficienti centrali termoelettriche a gas combinano una turbina a gas (primo stadio) con una a vapore (secondo stadio) la cui caldaia è alimentata dai gas combusti in uscita dalla turbina a gas. Si tratta di centrali dette “a ciclo combinato”.

Uso domestico, commerciale, industriale

Il metano viene fornito alle abitazioni per cucinare, per scaldare l’acqua sanitaria e per il riscaldamento.

Utilizzo come combustibile per autotrazione

Il metano è utilizzato in Italia come combustibile per autotrazione sin dagli anni trenta e ha subito una diffusione sempre maggiore sia per la spinta dei rincari di benzina e diesel, sia per i blocchi della circolazione per i veicoli con carburanti tradizionali dovuti all’eccessivo inquinamento delle città.

Industrie e laboratori artigiani

Il gas naturale viene utilizzato come combustibile nei forni per la cottura di ceramiche, per la fusione del vetro, per la produzione del cemento.

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L’Italia importa il 70% del gas naturale:

• Da nord arriva il gas dall’Olanda e Norvegia;
• Da sud arriva il gas dall’Algeria;
• Da est arriva il gas della Russia che parte dalla Siberia.

I più grandi giacimenti conosciuti si trovano nel Golfo Persico (Qatar e Iran), ma il paese che singolarmente possiede le maggiori riserve conosciute è la Russia.

Gas naturale e ambiente

La combustione di metano genera, anche se in misura minore rispetto agli altri combustibili fossili, gas serra (primo fra tutti l’anidride carbonica) che contribuiscono al surriscaldamento del pianeta. Lo stesso gas metano risulta un potente gas serra che, sebbene in concentrazioni minori rispetto all’anidride carbonica, risulta più dannoso di circa 21 volte rispetto a questa.

L’estrazione di gas porta a una diminuzione della pressione nella riserva sotterranea, questo può portare ad un cedimento di vaste aree di terreno danneggiando l’ecosistema, i corsi d’acqua, la rete idrica e fognaria e causare cedimenti nelle fondamenta degli edifici. L’estrazione e il trasporto del gas possono inoltre generare ulteriore inquinamento. Gli esperti di settore prevedono nei prossimi anni un’impennata nell’uso di gas naturale, conseguente alla richiesta di fonti alternative al petrolio.

Storia

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Seconda guerra mondiale

Cause del conflitto

a) Remote

1. La pesante pace imposta a Versailles alla Germania dopo la Prima guerra mondiale, un provvedimento che la isolò dalle altre potenze europee, insinuando negli animi dei tedeschi i sentimenti di odio e di rivincita.
2. I contrasti tra le altre nazioni europee come quelli sorti tra Francia, Inghilterra e l’Unione Sovietica per il dominio in Europa.
3. L’indecisione nell’intervento di Francia e Inghilterra le quali temevano un’estensione in Europa della rivoluzione bolscevica, confidando sulla Germania di Hitler e gli altri regimi fascisti per arginare il pericolo comunista sovietico.

b) Prossime

1. La politica aggressiva tedesca che violò il trattato di pace iniziando un riarmo del proprio esercito fino alle aggressioni dal 1938 al 1939 di Austria e Cecoslovacchia.

Tentativi diplomatici

Con la conferenza di Monaco dal 29 al 30 settembre 1938, i capi di governo di Regno Unito, Francia, Germania e Italia, si accordarono sulle rivendicazioni tedesche in merito alla porzione di territorio cecoslovacco abitato dai Sudeti (popolazione di etnia tedesca), accordo che portò all’annessione di vasti territori della Cecoslovacchia da parte dello Stato tedesco. Poiché i rappresentanti cecoslovacchi non vennero fatti partecipare alle trattative, il trattato venne da essi etichettato come Diktat di Monaco.

Conferenza di Monaco 30 sett. 1938: Chamberlain, Daladier, Hitler, Mussolini, Ciano.

Purtroppo il trattato non fermò Hitler dai suoi propositi espansionistici e sei mesi dopo invase un’altra vasta area della Cecoslovacchia creando il Protettorato di Boemia e Moravia e subito dopo rivendicò Danzica e il corridoio polacco che divideva la Prussia.

Inghilterra e Francia, per scongiurare l’invasione della Polonia tentarono un accordo con l’Unione Sovietica che fu rallentato dalle diffidenze e dal risentimento di Stalin di non essere stato invitato a Monaco.

Il Patto Molotov-Ribbentrop fu un trattato di non aggressione fra la Germania nazista e l’Unione Sovietica, firmato a Mosca, il 23 agosto 1939, dal Ministro degli Esteri sovietico Vjačeslav Molotov e dal Ministro degli Esteri tedesco Joachim von Ribbentrop.

Nell’agosto del 1939 si diffuse la notizia che Stalin, capo dell’U.R.S.S. comunista, aveva stretto un patto decennale di non aggressione con la Germania nazista, questo evento portò Francia, Inghilterra e Polonia a stipulare un patto di reciproco aiuto in caso di aggressione della Germania.

Le fasi della guerra

1) Prima fase (settembre 1939 – aprile 1941)