Tesina terza media sull'energia

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Energia

Il concetto di energia è un concetto “giovane”: la sua definizione risale alla prima rivoluzione industriale e fu adottato in Inghilterra per esprimere il “lavoro di una forza” prodotto dal motore di una macchina per sollevare un peso ed il suo valore fu equiparato a quello compiuto fino ad allora da un cavallo. Perciò possiamo dire che:

L’energia è l’attitudine che ha un sistema a compiere un lavoro. F,

Si compie un lavoro tutte le volte che una forza applicata ad un corpo, gli imprime uno spostamento. Immaginiamo di dover spingere un carrello sui binari, applichiamo la nostra forza sulla sponda posteriore del carrello e lo spostiamo. La forza dei nostri muscoli ha compiuto un lavoro e si scrive:

L = F * s; Newton (N), metri (m).

La forza si misura in Newton (N), lo spostamento in metri (m). Il lavoro si misura in Joule.

1 Joule = 1 Newton * 1 metro.

Pertanto anche l’energia si misura in Joule.

Le strumentazioni atte a produrre lavoro sono le macchine.

L’energia sviluppata dalle macchine è l’energia meccanica.

L’energia meccanica si manifesta sotto due diverse forme: energia cinetica ed energia potenziale.

Energia potenziale

L’energia potenziale di un corpo è l’energia di posizione che esso possiede e che può trasformarsi in lavoro, si può anche dire che è l’energia potenziale dovuta alla posizione o allo stato fisico in cui si trova quel corpo.

Se si porta un corpo ad una certa altezza rispetto al suolo, il corpo immagazzina energia potenziale gravitazionale e il suo valore varia con l’altezza e cioè con la posizione rispetto al suolo. La quantità di acqua immagazzinata in un bacino idrico possiede energia potenziale gravitazionale, un automobile in cima ad un piano inclinato possiede energia potenziale…

Una situazione analoga si ha quando un corpo è collegato ad una molla tesa. Anche in questo caso possiamo dire che il corpo possiede una energia potenziale, che dipende da quanto la molla è tesa, quindi dalla posizione del corpo. In questo caso, trattandosi di forze elastiche, diremo che il corpo possiede energia potenziale elastica. Una molla tesa immagazzina una energia potenziale elastica, come il sasso in una fionda quando questa viene tesa.

Energia cinetica

Energia cinetica è l’energia posseduta da un corpo in movimento.

Ad esempio, l’acqua proveniente da un bacino, scendendo a valle attraverso le condotte forzate acquista energia cinetica in grado di mettere in rotazione le pale di una turbina; quando viene sganciata una molla tesa il corpo ad essa collegato acquista energia cinetica.

L’energia cinetica di un corpo dipende dal quadrato della sua velocità: maggiore è la velocità, maggiore è l’energia cinetica.

In generale, parte dell’energia meccanica si trasforma in calore, cioè in energia termica, per effetto degli attriti.

Il calore è dunque energia termica ed equivale alla energia cinetica disordinata delle molecole che costituiscono il corpo in esame (energia di agitazione termica):

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L’energia termica si misura in KiloCalorie ed una Kcal = 4185 Joule.

Le fonti di energia

Le macchine hanno “sete” di energia e per “abbeverarle” è necessario ricorrere alle fonti.

Eolica

Le fonti di energia più usate al mondo sono i combustibili fossili (Combustibili perché bruciano e producono calore) (Fossili perché si sono formati milioni di anni fa nel sottosuolo) e sono il carbone, il petrolio e il gas naturale.

Il carbone

Il carbone è una roccia particolare, derivata dalla carbonizzazione di organismi vegetali. È formato da materiale organico (carbonio e parti di idrogeno e ossigeno) e inorganico (elementi minerali vari, come argilla, sali di zolfo…). La formazione di uno strato di carbone dura molti milioni di anni. Il terreno, sprofondando lentamente, fa sì che gli alberi di una foresta vengano sommersi dalle acque, poi coperte dai sedimenti, che si trasformeranno in roccia. I batteri, con il tempo, divorano l’ossigeno e l’idrogeno, lasciando il carbonio e piccole tracce di altri elementi.

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Il 95% dei giacimenti di carbone si trova nell’emisfero settentrionale (quasi il 60% è ripartito tra Cina, USA ed ex URSS).

In Europa, la fascia dei grandi giacimenti è localizzata nei Paesi centro-settentrionali: Gran Bretagna, Francia settentrionale, Belgio, Olanda, Germania, Polonia e Russia. L’Italia possiede solo piccole quantità di “carboni poveri” (lignite) nelle miniere del Sulcis in Sardegna.

La scoperta di questo combustibile e l’invenzione della macchina a vapore sono stati i protagonisti della rivoluzione industriale, che in Inghilterra avvenne, che fu la patria di molti inventori significativi.

Riferimenti geografici e storici della prima rivoluzione industriale

L’Inghilterra ha 50 milioni di abitanti.

Il popolo inglese è costituito da anglosassoni.

La prosperità della nazione ha anche attirato flussi di immigrazione dalle vicine Scozia e Irlanda.

Il cristianesimo è la religione più praticata. Vi sono anche religioni non cristiane praticate nella nazione. A partire dalla metà del XX secolo, religioni orientali provenienti dalle ex colonie britanniche hanno iniziato ad apparire per via della crescente immigrazione straniera. L’Islam è la più comune di queste.

L’Inghilterra è una monarchia costituzionale e la sede del governo si trova a Londra.

Il territorio è per lo più collinare, a nord vi si trovano alcune aree montuose. Il fiume principale dell’Inghilterra è il Tamigi, lungo 323 km.

Il clima è temperato oceanico relativamente mite anche se la sua latitudine è nella zona nord europea perché risente della corrente del golfo. Le precipitazioni risultano regolarmente distribuite in tutti i mesi dell’anno anche se in estate ed in inverno rivestono carattere di maggiore intensità.

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L’economia inglese è una delle più importanti del mondo. Considerata come una economia di mercato mista, ha da sempre adottato i principi del libero mercato e mantiene comunque un’avanzata infrastruttura di assistenza sociale.

La moneta ufficiale è la sterlina.

L’Inghilterra fu la patria di molti inventori, grazie ai quali, durante la seconda parte del XVIII secolo, ha dato il via alla prima Rivoluzione industriale.

La prima Rivoluzione industriale ebbe notevoli ripercussioni sociali in quanto accompagnò tutta una serie di profonde trasformazioni nell’economia e nel modo di vivere e di pensare degli uomini.

Infatti la primitiva industria si basava sulle attività manifatturiere che erano sparse nelle campagne, nelle quali veniva sfruttata l’energia delle acque correnti per azionare i macchinari.

Inoltre, a causa di questa dislocazione, il prodotto veniva preparato dalle donne nelle fattorie e gli industriali dell’epoca si spostavano da una fattoria all’altra sia per ritirare il prodotto finito sia per distribuire la materia prima.

Invece con la prima rivoluzione industriale iniziò un nuovo sistema industriale, che prevedeva l’impiego di operai che lavoravano all’interno delle fabbriche che sorgevano nei grossi centri urbani e la sostituzione delle fonti di energia tradizionale (animali, vento e acqua) con fonti combustibili (carbone) che permisero l’introduzione delle macchine a vapore. La società si divise nettamente in 2 ceti:

• Capitalisti (alto-borghesi ricchi, proprietari delle fabbriche).
• Proletari (ricchi di prole, con bassi salari e privi di tutela nel rapporto di lavoro).

La popolazione si spostò dalle campagne verso le città, che crebbero a dismisura in modo caotico e disordinato.

L’inquinamento da carbone ha creato, verso la fine del 1800, seri problemi nella città di Londra da far coniare, nel 1905, la parola “smog” come associazione delle parole inglesi smoke (fumo) e fog (nebbia).

Ciò ha naturalmente favorito la sostituzione del carbone con il petrolio non appena le tecnologie per l’estrazione, il trasporto e l’utilizzo di quest’ultimo si sono sviluppate.

L’arte nella prima rivoluzione industriale

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Tutti questi grandi progressi commerciali e sociali portarono anche a un accrescimento e sviluppo nell’arte e nell’architettura.

In quest’ultimo campo una delle prime e più evidenti ripercussioni della rivoluzione industriale fu la costruzione di numerosi ponti in ferro, dalle campate sempre più vaste; ciò fu reso possibile dalla grande resistenza del nuovo materiale. Il primo ponte sospeso in ferro fu costruito in Pennsylvania da James Finley (1808), Marc Seguin progettò il ponte sospeso da fra Tournon e Tain sul Rodano (1823-25). A questo punto le prodezze tecniche non conobbero sosta e ritengo importante ricordare:

• Il ponte Coalbrookdale sul fiume Severn (Gran Bretagna), con una sola arcata in ghisa larga 30 metri (1775-79).
• Il viadotto di Garabit sulla Truyère, progettato nel 1880-84 dall’ingegnere francese Alexandre-Gustave Eiffel (1832-1923), con una campata di 165 metri.

Un altro tipico prodotto architettonico fu costruito tra il 1887 e il 1889, a Parigi, da A.-G. Eiffel, questa grande torre chiamata appunto Torre Eiffel è alta 324 m. ed è conosciuta in tutto il mondo come simbolo della città stessa e della Francia.

In campo artistico, nella seconda metà dell’Ottocento, in Francia nacque l’impressionismo. Gli impressionisti dipingevano “en plein air” che significa all’aria aperta con il cavalletto portatile, con una tecnica rapida che permetteva di completare l’opera in poche ore. Essi volevano riprodurre sulla tela le sensazioni e le percezioni visive che il paesaggio comunicava loro nelle varie ore del giorno e in particolari condizioni di luce, lo studio dal vero del cielo, dell’atmosfera, delle acque, eliminò il lavoro al chiuso, in atelier, lo studio nel quale venivano completati i quadri più grandi o eseguiti i ritratti; molti di essi erano realizzati all’aperto. Lo sfondo, il paesaggio, non è qualcosa di aggiunto, ma avvolge le figure. Oggetti e persone sono trattati con la stessa pennellata ampia e decisa. Gli artisti più importanti dell’impressionismo sono: Edouard Manet, Claude Monet, Edgar Degas, Pierre Auguste Renoir.