Atlante dell'Energia

© 2015 De Agostini Libri S.p.A. Il volume ha preso vita grazie a un’attività fruttuosa e collaborativa con l’ISTITUTO GEOGRAFICO DE AGOSTINI che ha permesso la composizione di un originale progetto editoriale. Ogni argomento legato all’energia è stato trattato grazie a pagine di piacevole lettura ma dall’impostazione didatticamente rigorosa. Per questo, scorrendo le tavole dell’atlante, se ne apprezza ogni parte del contenuto, dalle illustrazioni alle carte tematiche, dai grafi ci alle tabelle fi no ai testi esplicativi. Si tratta di un’autentica immersione nel mondo dell’energia che, per l’importanza che riveste, meriterebbe di diventare essa stessa materia di studio. Esso Italiana | Istituto Geografi co De Agostini

ATLANTE DELL’ ENERGIA

ESSO ITALIANA

ATLANTE DELL’ ENERGIA

ESSO ITALIANA

Fonti

Referenze fotografiche

ExxonMobil - The Outlook for Energy: A view to 2040 (ed. 2014) Calendario Atlante De Agostini 2012, 2013 CIA World Factbook 2012, 2013 Eurostat Indexmundi 2013 ISTAT World Bank 2011-2013

Copertina Le fotografie di copertina sono tutte di Shutterstock, tranne la prima a destra: terminale Adriatic LNG con nave all’ormeggio (© Terminale GNL Adriatico Srl)

Corbis: pag. 8-9, 26-27, 28-29, 32-33, 34-35, 48-49, 56-57, 58-59, 64-65, 66-67, 68-69, 80-81, 82-83, 90-91, 96-97, 100-101,102-103, 108-109, 110-111, 116-117, 118-119, 124-125, 130-131, 148-149 Gettyimages: pag. 14-15, 16-17, 22-23, 30-31, 32-33, 48-49, 50-51, 56-57, 58-59, 64-65, 66-67, 70-71, 72-73, 80-81, 82-83, 90-91, 92-93, 100-101, 102-103, 108-109, 110-111, 118-119, 120-121, 122-123, 124-125,126-127 Contrasto: pag. 32-33, 56-57, 102-103, 124-125 Shutterstock: pag. 28-29, 36-37, 48-49, 114-115, 118-119,124-125, 128-129, 142-143 Dreamstime: pag. 28-29, 32-33, 36-37, 40-41, 48-49, 50-51, 54-55, 60-61, 80-81, 86-87, 88-89, 104-105, 106-107, 118-119,120-121,124-125, 132-133 Fotolia: pag. 32-33, 56-57 123RF: pag. 50-51 Picture Library: pag. 10-11, 14-15, 22-23, 24-25, 28-29, 32-33, 34-35, 50-51, 62-63, 64-65, 66-67, 76-77, 84-85, 86-87, 88-89, 90-91, 94-95, 98-99, 100-101,102-103, 108-109, 116-117, 118-119, 124-125, 130-131, 134-135 Archivio fotografico Exxon Mobil Corporation : pag. 44-45 (Figura 3 – illustrazione di Charles Wiese), pag. 134-135 (Figura 1) NASA : pag. 18-19 (JPL/University of Colorado), 136-137 ENEA : 124-125 Archivio fotografico Terminale GNL Adriatico Srl : immagine di copertina, pag. 56-57 e pag. 118-119 APER : pag 84-85

Airport Council International 2014 Autorità per l’energia elettrica il gas e il sistema idrico (AEEG) - Comunicato luglio 2013 Biofuels Barometer - Luglio 2013 British Petroleum (BP) - Statistical Review of World Energy 2013 Center for Transportation Analysis (CTA) Confederation of European Waste-to-Energy Plantes (CEWEP) 2011 Containerisation International 2013 Eurocoal - Annual Report 2012 European Environment Agency - Trends and Projections in Europe 2013 European Photovoltaic Industry Association (EPIA) - Report 2012 Food and Agriculture Organization (FAO) - Biofuels and the Sustainability challenge 2013 Geothermal Energy Association - 2013 Geothermal Power: International Market Overview 2013 Gestore Servizi Energetici (GSE) - Rapporto Statistico 2012 Global Wind Energy Council International Energy Agency (IEA) - World Energy Outlook 2009, 2010, 2011 Ministero dello Sviluppo Economico - Bilancio Energetico Nazionale 2012 National Footprint Accounts - www.footprintnetwork.org The Plastics Portal - www.plasticseurope.org The Wind Power - www.thewindpower.net The World Wind Energy - 2013 Half-Year Report Unione Geotermica Italiana (UGI) - Previsioni di crescita della geotermia in Italia fino al 2030 Unione Petrolifera (UP) - Databook 2011-2014 U.S. Energy Information Administration (EIA) - World Energy Outlook 2013 U.S. Department of Energy - Building Energy Data Book 2011 World Nuclear Association (WNA) 2012 Nuclear Energy Institute (NEI) Terna - Rapporti 2012, 2013

Testi: Monica Carabella e Sergio Mastrota, Redazione Cartografica (edizione 2009) ; Redazione ICEIGEO (nuova edizione 2014). Ringraziamenti: Carlo Guaita, Sabrina Ambrogetti, Edgardo Fiorillo, Giuseppe Quaglia, Massimo Vanoli, Gian Battista Merlo e la Direzione Relazioni Esterne ed Istituzionali della Esso Italiana.

Edizione realizzata per ESSO ITALIANA da Iniziative Speciali De Agostini Direttore generale: Andrea Pasquino Project Manager: Davide Gallotti Coordinamento redazionale: Marco Torriani Coordinamento grafico: Sandra Luzzani

Iniziative Speciali De Agostini C.so della Vittoria 91, 28100 Novara e-mail: b2b@deagostini.it - www.deagostini.it

Realizzazione: ICEIGEO, Milano

Cartografia e grafici: Geodesign, Milano Illustrazioni: Alessandro Bartolozzi

L’energia è una risorsa preziosa ed è alla base del benessere e delle possibilità di sviluppo di miliardi di persone. Si utilizza energia per compiere gesti e attività quotidiane quali viaggiare, comunicare, navigare in internet, climatizzare e illuminare gli edifici, produrre beni e servizi e fare, con semplicità, tante altre cose un tempo inimmaginabili. È opinione largamente condivisa che la necessità di energia crescerà in modo significativo nei prossimi anni, in particolare per consentire lo sviluppo economico e sociale dei paesi emergenti e in via di sviluppo. A questa crescita globale daranno un contributo importante l’efficienza energetica e la tecnologia per tutte le fonti – fossili, nucleare e rinnovabili – con l’obiettivo prioritario di produrre e distribuire l’energia necessaria in modo sostenibile dal punto di vista economico, sociale e ambientale. Diffondere una corretta e approfondita cultura dell’energia è ormai una priorità, in particolare per la formazione delle generazioni future. Tale considerazione è ciò che ha indotto la ESSO ITALIANA a voler dare forma concreta a questa iniziativa. Rivolgersi ai più giovani, perché maturino una profonda consapevolezza sui temi dell’energia, contribuisce a preparare il terreno migliore per le scelte importanti che i ragazzi si troveranno a fare domani. Da qui l’idea di misurarsi con la realizzazione di un ATLANTE DELL’ENERGIA, tradottasi in un’opera completa, indirizzata alle scuole. Il volume ha preso vita grazie a un’attività fruttuosa e collaborativa con l’ISTITUTO GEOGRAFICO DE AGOSTINI che ha permesso la composizione di un originale progetto editoriale. Ogni argomento legato all’energia è stato trattato grazie a pagine di piacevole lettura ma dall’impostazione didatticamente rigorosa. Per questo, scorrendo le tavole dell’atlante, se ne apprezza ogni parte del contenuto, dalle illustrazioni alle carte tematiche, dai grafici alle tabelle fino ai testi esplicativi. Si tratta di un’autentica immersione nel mondo dell’energia che, per l’importanza che riveste, meriterebbe di diventare essa stessa materia di studio. Se grandi cose vengono fatte grazie a molti piccoli passi, crediamo che questo comune impegno ne rappresenti senz’altro uno. Ci auguriamo che altri ne seguiranno, suggeriti - perché no - anche dai ragazzi che oggi leggono queste pagine e che saranno gli adulti di domani.

ESSO ITALIANA

Istituto Geografico De Agostini

Sommario

Petrolio: gli impieghi Petrolio: la petrolchimica Gas naturale: i giacimenti Gas naturale: l’estrazione

8 - 9

UNIVERSO ENERGIA

48 - 49

Terra chiama Sole Il sistema Terra

10 - 11

50 - 51

12 - 13

52 - 53

Le forme dell’energia Una legge universale

14 - 15

54 - 55

Gas naturale: il trasporto e il gas naturale liquefatto (GNL)

16 - 17

56 - 57

Gas naturale: gli impieghi

18 - 19

DAL BIG BANG AL TERZO MILLENNIO

58 - 59

Un concentrato di energia Dalla preistoria ai mulini

Shale gas e sabbie bituminose: nuove riserve di combustibili fossili

20 - 21

60 - 61

22 - 23

Dal carbone a oggi

Carbone: i giacimenti Carbone: l’estrazione Carbone: gli impieghi

24 - 25

62 - 63

64 - 65

26 - 27

PANORAMA ENERGIA

66 - 67

Le fonti energetiche

28 - 29

L’energia come fattore di sviluppo L’energia primaria nel mondo

30 - 31

68 - 69

L’ENERGIA NUCLEARE

Energia nucleare: dentro l’atomo Energia nucleare: la tecnologia Energia nucleare: nel mondo

32 - 33

70 - 71

Come usiamo l’energia Come usiamo l’energia: focus Unione Europea Energia: focus Italia

34 - 35

72 - 73

36 - 37

74 - 75

38 - 39

76 - 77

LE FONTI ENERGETICHE RINNOVABILI

Energia solare: radiazioni dallo spazio Energia solare: termica e fotovoltaica Energia solare: l’Italia illuminata Energia idroelettrica: la forza dell’acqua

78 - 79

40 - 41

LE FONTI ENERGETICHE FOSSILI

80 - 81

Petrolio: i giacimenti Petrolio: l’estrazione Petrolio: i prodotti

42 - 43

82 - 83

44 - 45

84 - 85

Energia idroelettrica: nel mondo

46 - 47

86 - 87

Energia idroelettrica: focus Italia Energia eolica: la forza del vento

88 - 89

128 - 129

IL MONDO DEL FUTURO

Il futuro dei consumi energetici

90 - 91

130 - 131

Energia eolica: gli impianti

Il futuro dei consumi energetici: settori Il futuro delle fonti energetiche fossili Effetto serra e riscaldamento globale

92 - 93

132 - 133

Energia geotermica: dal cuore della Terra

94 - 95

134 - 135

Energia geotermica: il caso Italia

96 - 97

136 - 137

Energia dal mare: moto ondoso e maree Energiadallebiomasse:unarisorsa,tante risorse

Il futuro delle emissioni di CO 2

98 - 99

138 - 139

Il clima che cambia: l’impegno internazionale

140 - 141

100 - 101

Energia dalle biomasse: prospettive

102 - 103

142 - 147

QUIZ

104 - 105

L’ENERGIA ELETTRICA

Energia elettrica: la produzione Energia elettrica: dalla centrale alla lampadina Energia elettrica: i consumi

106 - 107

148 - 149

GLI STATI A CONFRONTO

108 - 109

Dati statistici: gli Stati

150 - 159

Dati statistici: le Dipendenze e i Territori

160

110 - 111

Dati statistici: le Regioni italiane

161

112 - 113

USARE BENE L’ENERGIA

Una sola Terra

162 - 163

CARTOGRAFIA

114 - 115

Il Mondo · Regioni Fisiche Il Mondo · Stati e Territori Il Mondo · PIL pro capite

Energia e sviluppo sostenibile Il trasporto ”intelligente” I conti dell’energia di casa Risparmiare energia ogni giorno

164 - 165

116 - 117

166 - 167

118 - 119

168 - 169

120 - 121

Il Mondo · Trasporti Il Mondo · Internet

170 - 171

122 - 123

La casa “eco-energetica”

172 - 173

124 - 125

Italia: Regioni - Popolazione - Internet

Termovalorizzazione e cogenerazione

174 - 175

126 - 127

LÕAtlante propone materiali di studio, approfondimento e documentazione sui numerosi temi legati allÕenergia. Gli argomenti sono organizzati su pagine doppie. Guida alla consultazione

• Qual è la situazione mo • Quali sono le proble Nel 2011 le centrali nucleari ha 12% dell’energia elettrica prod poco meno del 5% dell’energia soltanto pochi Stati usano, com marginale, gli impianti nucleari elettrici, soprattutto per la desal e per il riscaldamento. Secondo il rapporto Nuclear Po World, pubblicato dall’ IAEA e gli impianti attivi erano 435 dist a questi si aggiungevano altri 65 progettazione o costruzione, me fase di spegnimento ( • Figura 1 Si tratta di una fonte energetica rapida crescita nei paesi di rece e in via di sviluppo, in particola e Russia; in termini di effcienza, un’ alternativa ai combustibili fo quali ha il vantaggio di non com di gas serra. Un incidente, però, grave impatto su popolazione e in Europa, dopo ciò che è accad del 2011 ( vedi la rubrica Pensac hanno rallentato o interrotto la reattori, come era accaduto anc di Chernobyl; e in alcuni casi ( Belgio) hanno deciso di ridimen rinunciare al nucleare entro i pr In tutto il ciclo del nuclear uranifere allo stoccaggio de molti nodi da sciogliere sui dellÕeconomia e della sicur Energia una raffneria. Le frazioni con puntidiebollizionepiùbassi (leggere) condensanonelle partipiù ltedellacolonna, la cosiddetta testa,quelle conpuntidiebollizionepiù elevati (pesanti) condensano nei settoripiùbassid lla colonna,dettabase. Ilprocessoavvienea pressioni comprese tra 0,9e1,4 kg/cm 2 .Sopra, la raffgurazionedello scambio di caloreemateria che avviene s i varipiatti interni della colonna fra i vapori che salgonodalpiatto sottostante e il liquido che scende. Questoprocessoavviene recuperando calore che viene usatoper riscaldare ilpetrolio in ingressonel for o. 4 40 75 17 25 37 • FIGURA 1 - Colonnadidistillazione in

Petrolio: i prodotti

LÕocchiello Sintetizza, in un paio di frasi, il contenuto dell’intera tavola.

Per ricavare prodotti petroliferi utilizzabili, il greggio estratto deve essere “rafnato”, cioè sottoposto a particolari trattamenti necessari a separare i vari idrocarburi che lo compongono e che verranno destinati a usi incredibilmente diversicati.

• Come funziona la raffnazione del petrolio?

Le domande Rappresentano gli interrogativi ai quali si saprà rispondere dopo la lettura delle due pagine.

• Quali prodotti si ottengono nelle raffnerie?

Le frazioni distillate sono quindi raccolte per condensazione su speciali piatti metallici orizzontali,

Il petrolio greggio contiene una miscela di idrocarburi molto diversifcata. Per ricavarne composti utili, deve essere sottoposto alla rafnazione . Il punto di ebollizione (la temperatura alla quale ogni componente bolle a una determinata pressione, per esempio 100 °C a pressione ambiente per l’acqua) dipende dalla lunghezza della catena di atomi di carbonio da cui è formato: più atomi sono presenti, maggiore è la temperatura di ebollizione, poiché è necessaria più energia (calore) per far passare i componenti più complessi e pesanti allo stato di vapore. Su questo principio si basa il processo tradizionale della distillazione frazionata a cui viene sottoposto il greggio nelle rafnerie , dopo una prima rimozione di impurità (come acqua, sabbia e sali) che avviene direttamente sul luogo di estrazione o in raffneria. Si tratta di riscaldare il petrolio portandolo a ebollizione e facendolo evaporare, quindi raccogliendo separatamente le diverse componenti dette frazioni . Il riscaldamento si effettua di solito tramite forni che riscaldano il greggio sino a circa 380-400 °C. Il petrolio così riscaldato viene immesso alla base di un’alta colonna di distillazione ( • Figura 1 ) ; da qui comincia la risalita del fuido con perdita di calore, che viene asportato e recuperato per preriscaldare il petrolio prima del suo ingresso nel forno. Quando un composto vaporizzato raggiunge l’altezza della colonna dove la temperatura corrispon e al suo punto di ebollizione, condensa (ossia, passa nuovamente allo stato liquido).

Le fonti energetiche Sentiamo parlare ogni giorno di fonti energetiche come per esempio petrolio, carbone, energia idroelettrica e solare. Grazie a loro l’uomo ha cambiato e sta cambiando il proprio modo di vivere. È interessante conoscere meglio la provenienza e l’uso che l’uomo fa dell’energia. dotati di apposite aperture per il passaggio dei vapori, disposti a varie altezze lungo la colonna (che può raggiungere anche 50 m di altezza) e quindi inviate a serbatoi o destinat ad altri trattamenti. Infatti, solo alcuni dei composti distillati sono già idonei er l’uso fnale; tutti gli altri sono prodotti semilavorati che necessitano di ulteriori processi. I trattamenti fsico-chimici sono essenzialmente tre: la scissione (cracking), in cui idrocarburi a lunga catena sono scissi in composti più leggeri; Il petrolio grezzo viene convogliato n lla zona convettiva e nella zona radiante del forno, e portato a una temperatura di 380-400 °C

Il testo principale Illustra l’argomento nelle sue generalità, proponendo una trattazione rigorosa ma con un linguaggio semplice e accessibile a tutti.

Chiamiamo fonti energetiche tutti i fenomeni naturali, le materie prime e i processi dai quali l’uomo può ricavare energia in modo utile. Studiando le fonti energetiche ci rendiamo conto che spesso hanno caratteristiche diverse. Una prima semplice distinzione che possiamo fare è quella tra le fonti energetiche primarie e le fonti energetiche secondarie. Le fonti energetiche primarie sono quelle direttamente reperibili in natura, prima di qualsiasi trasformazione attuata dall’uomo. Le fonti primarie comprendono risorse molto note: il petrolio, il carbone e il gas naturale (nell’insieme chiamati combustibili fossili), ma anche l’energia cinetica dell’acqua, la luce del Sole, l’uranio, il calore interno della Terra, il vento, il movimento delle onde e delle maree. Se l’energia, per poter essere utilizzata, subisce una trasformazione, si ottiene una fonte energetica secondaria . La più comune è l’energia elettrica, che si può ottenere, per esempio, bruciando gas, carbone, o da un impianto idroelettrico. Altri esempi di fonti secondarie sono la benzina e il gasolio, derivati dal petrolio e fondamentali come carburanti per la gran parte dei mezzi di trasporto. Il greggio “trasformista” ❱ Paese che vai, petrolio che trovi: proprio così; non tutto il petrolio ha lo stesso aspetto e la stessa composizione. E questo non ci deve stupire, viste le condizioni così difformi che possono averne caratterizzato la formazione. l’ unicazione (alkilazione e polimerizzazione), cioè l’operazione “contraria”, che combina composti leggeri p r ottenerne di più pesanti; l’ alterazione (reforming), cioè un riarrangiamento di composti di varia natura per ottenere gli idrocarburi desiderati. In tal modo una raffneria può, per esempio, aumentare le rese in benzina e gasolio diesel a scapito di olio combustibile. Fasi importanti della raffnazione sono i vari trattamenti – operati in impianti appositi della raffneria – che rimuovono impurità come zolfo, azoto, ossigeno, acqua, metalli e sali inorganici. Dopo la raffnazione e i trattamenti, le varie frazioni sono raffreddate e miscelate insieme per ottenere i diversi prodotti da immettere sul mercato; la • Figura 2 illustra la percentuale media di prodotti ricavati dalla raffnazione di un barile di petrolio greggio. • Che cos’è una fonte energetica? • Come riconoscere le fonti esauribili e inesauribili? petrolio

Recupero termico dal raffreddamento dei prodotti

• Che cosa significa fonte “primaria” e “secondaria”?

PAROLE ❱

IAEA, International Atomic Energy Agency Carbone (coke)

Organizzazione delle Nazioni Unite nata ne 1957, con attuale sede centrale a Vienna. Il suo obiettivo principale è quello di contri all’uso dell’energia atomica per scopi civili, garantendo la cooperazione nel campo nuc Lavora per la promozione di tecnologie app sicure, costruttive e soprattutto pacifiche. COKER IMPIA VACU

carbone

Coke termico emetallurgico, caricacracking

Residu

Energia non rinnovabile greggio sudamericano si ottiene mediamente il 10-30% circa di benzina, mentre da quello del Medio Oriente se ne ottiene l’8-40%; uno dei petroli più “benzinosi” al mondo è quello algerino (giacimento di In Aménas). gas naturale

Le rubriche La fascia in colore ospita, secondo l’opportunità, 5 rubriche: Parole , Appunti di... , Cosa accadrà? , Pensaci su... , Energia intelligente... Esse raccolgono informazioni e riflessioni che arricchiscono gli argomenti trattati.

Pensaci su... ❱

PAROLE ❱

Raffnazione “ottimizz ta” ❱ Nel 1960, in Italia erano in funzione ben 35 impianti di raffnazione con una capacità di 40,4 milioni di tonnellate; oggi sono operative 13 raffnerie con una capacità di raffnazione primaria di 87,7 milioni di tonnellate di greggio.

Barile di petrolio Unità di misura statunitense usata internazionalmente nel campo petrolifero, che equivale a circa 159 litri . Nei paesi anglosassoni l’unità di misura utilizzata per il petrolio è il gallone ( gallon ), pari a circa 3,8 litri; un barile contiene 42 galloni.

nucleare

Ci sono petroli più o meno densi, scorrevoli (una caratteristica chiamata viscositˆ ), di colori diversi (giallo, nero, verde scuro ecc.), ma soprattutto variabili per la composizione degli idrocarburi da essi ricavabili. Per esempio, dal

Cosa accadrà? ❱

PAROLE ❱

Pensaci su... Uno spunto di riflessione , un invito a compiere un ragionamento, collegando le conoscenze personali dello studente (scientifiche, di attualità e anche di buon senso) alle nozioni appena apprese.

Combustibile Speciale sostanza che a determinate temperature e a contatto con un comburente (per lo più l’ossigeno dell’aria) innesca una reazione chimica detta “combustione”. Tale reazione libera energia sotto varie forme; le principali sono calore e luminosità.

l’India e la Cina, le cui economie continuano a rafforzarsi ed espandersi molto rapidamente e dove miliardi di persone stanno cercando di avere accesso all’energia necessaria per raggiungere almeno in parte la qualità della vita di paesi come quelli del Nord America e dell’Europa.

❱ Autorevoli studi sostengono che nel 2040 la domanda di energia mondiale sarà di circa il 35% superiore rispetto a quella attuale, pur considerando il miglioramento tecnologico previsto nell’efficienza degli impianti. Questo incremento sarà particolarmente forte nei paesi cosiddetti “emergenti”, come

Parole Si tratta del glossario , che ha il compito di spiegare il significato di un termine particolarmente importante che compare nel testo principale evidenziato in blu.

Cosa accadrˆ? Brevi testi delineano le previsioni degli scenari futuri sulla base dei dati e degli andamenti riscontrati nei vari settori dell’energia. Questi temi stimolano i ragazzi a comprendere che tutti possono contribuire con le proprie azioni a influenzare le situazioni del domani.

18 CANADA , che va dallÕestrazione delle rocce le scorie radioattive, restano ancora grandi temi della tecnologia, zza. nucleare: nel mondo

1 SLOVENIA

4 1

4 2

10 SVEZIA

SLOVACCHIA

L’ENERGIA NUCLEARE

FINLANDIA

Produzione di energia elettrica di origine nucleare

9 GERMANIA

18 REGNO UNITO

(terawattora TWh)

33 10

RUSSIA

più di 500 da 300 a 500 da 100 a 300 da 50 a 100 da 1 a 50

1 PAESI BASSI

UCRAINA 15 2

50 2

diale degli impianti nucleari? atiche principali legate all’energia atomica?

1 ARMENIA

GIAPPONE

no fornito quasi il tta nel mondo, pari a rimaria complessiva; nque in modo ivili per scopi non nizzazione dell’acqua °C er Reactors in the iferito all’anno 2011, ibuiti in 31 paesi ; reattori in fase di tre 5 risultavano in . 175 °C l cui sfruttamento è in te industrializzazione modo Cina, India infatti, rappresenta sili , rispetto ai ortare emissioni potrebbe avere un mbiente: per questo ostruzione di nuovi e dopo l’incidente ermania, Svizzera, ionare o addirittura ssimi due decenni. /250 °C /375 °C /450 °C to a Fukushima su), diversi paesi 75 °C

Ovunque, i fatti di Fukushima hanno portato a un più intenso impegno per lo sviluppo di tecnologie e procedure di sicurezza . La scommessa energetica nucleare si basa infatti su alcuni capisaldi fondamentali: • Un corretto e sicuro smaltimento delle scorie . Il funzionamento delle centrali nucleari di seconda e terza generazione implica la REFORMING

2 ROMANIA

16 26

58 1

1 IRAN

LE FONTI ENERGETICHE FOSSILI

CINA

FRANCIA

3 2

USA 104 1 USI - Riscaldamento, cottura di cibi, produzione dimaterie plastiche, carburante per trasporti su gomma. Descrizione - Sotto forma di alcani con 1-4 atomi di carbonio:metano, etano, propano, butano; liquefatto e sotto pressione prende il nome diGPL. USI- Prodotto intermedio che viene miscelato con benzina più pesante per ottimizzare le specifche commerciali. Descrizione- Miscela di alcani, alcheni e cicloalcani con 5-7 atomi di carbonio.

6 REP.CECA

PAKISTAN

7 BELGIO

2 2

2 MESSICO Gas e GPL

BULGARIA

4 UNGHERIA

5 SVIZZERA

8 SPAGNA

20 7

• FIGURA 1 - Il planisfero rappresenta, con

ISOMERIZZAZIONE

INDIA

TAIWAN 6 2

21 5

Benzina leggera

COREA DEL SUD

tonalità di colore, gli Stati che producono energia elettrica di origine nucleare (i dati si riferiscono al 2012, anno in cui il Giappone ha ridotto drasticamente la produzione di energia nucleare; in precedenza si collocava al terzo posto nel mondo). Il simbolo evidenzia la presenza e il numero di reattori operativi e in costruzione. Si tratta di dati che nei prossimi anni potrebbero registrare significative variazioni, sia per la costruzione di nuovi impianti (soprattutto in Asia) sia per la possibile chiusura dei reattori di alcuni paesi europei, se i governi daranno seguito agli impegni politici presi dopo l’incidente di Fukushima.

USI - Prodotto intermedio che viene miscelato con benzina più leggera

per ottimizzare le specifche commerciali. Descrizione - Miscela di alcani, cicloalcani e aromatici con 8-12 atomi di carbonio.

Energia rinnovabile • Evitare in modo assoluto la cosiddetta “ proliferazione nucleare ” che favorisca idroelettrica • Un sempre più alto standard di sicurezza . Le centrali di terza generazione, che hanno cominciato a fare la loro comparsa in Giappone e Finlandia, offrono maggiori garanzie sotto il prolo della sicurezza, essendo dotate di un più ricco corredo di sistemi automatici di controllo e di un nòcciolo meglio protetto e isolato. Gasolio (diesel) ALKILAZIONE produzione di scorie radioattive e pone il tema del loro stoccaggio, che è allo stato attuale l’unico modo praticabile di smaltirli. Poiché la radioattività perdura a lungo, i siti più idonei sarebbero cavità nel sottosuolo in zone geologicamente stabili. La tecnologia attualmente a disposizione ne permette l’isolamento in appositi contenitori sigillati chiusi in camere di contenimento a 500-1.000 metri di profondità. Benzina pesante Cherosene DESOLFORAZIONE

2 1

BRASILE

USI - Carburante per aerei emezzi agricoli; materiale di partenza per ottenere altri prodotti. Parzialmente aggiunto al gasolio per ottimizzare le specifche commerciali Descrizione - Miscela di alcani con 10-18 atomi di carbonio e composti aromatici.

2 SUDAFRICA

PANORAMA ENERGIA

2 1

ARGENTINA USI - Carburante per trasporti su strada e macchinari diesel, olio combustibile;materiale di partenza per ottenere altri prodotti. Descrizione - Alcani con 12 o più atomi di carbonio.

Un’altra classicazione delle fonti energetiche le distingue in non rinnovabili e rinnovabili ( • Figura 1 ). Le fonti energetiche non rinnovabili sono quelle presenti sulla Terra in quantità più o meno abbondante e che, sfruttate nel tempo, niranno con l’esaurirsi; i combustibili fossili appartengono a questa categoria. Le stime attuali indicano risorse di petrolio superiori al doppio delle quantità no a oggi utilizzate ( vedi pag. 134-135). Il progresso tecnologico inoltre consente di scoprire nuovi giacimenti un tempo non identicabili e di produrre petrolio e gas in ambienti difcili (aree ghiacciate, profondità marine, ecc.) che no a pochi anni fa non si pensava di poter sfruttare. Le fonti energetiche rinnovabili sono quelle che potranno cambiare nell’aspetto ma non si esauriranno come il vento, la luce solare, il calore terrestre, ma anche l’acqua e le biomasse (per esempio la frazione umida dei riuti domestici o scarti agricoli). Tali caratteristiche le rendono strategiche per il futuro del mondo intero, sempre più bisognoso di energia disponibile a lungo termine ( • Figura 2 ). nati on lo scopo di metter a punto impianti sempre più efficienti di terza+ e di quarta generazione, che troveranno Appunti di... ❱ ...economia: ❱ L’Italia ha chiuso l’ultima delle sue quattro centrali nucleari nel 1990 ma partecipa a una serie di progetti e protocolli di collaborazione internazionale l’impiego di prodotti della ssione per minacciare la pace e la sicurezza del mondo.

Lo stesso eventuale smantellamento e la messa in sicurezza di un reattore a ne vita sono processi dispendiosi. Questi costi tuttavia (2-3 miliardi di euro per ogni impianto), e un tempo di ammortamento delle spese di costruzione che varia tra i 20 e i 30 anni (per impianti che possono “vivere” oltre mezzo secolo), vanno confrontati con il basso costo unitario dell’energia prodotta da una centrale nucleare .

• FIGURA 2 - Prodottiottenuti inmediadopo la raffnazionediun bariledipetrolio (circa159 litri); le quantitàdiprodottifnali variano a secondadellanaturapiùomeno pesantedelgreggiodipartenza (deducibiledalla suadensità) edai processidi raffnazioneusati. Infatti, le sceltediquestiultimi sonoguidate dalle esigenzedimercato, subase internazionale, locale e stagional . I dati sono riferitiallaproduzionedelle raffnerie italiane nel 2012.

• Aumentare l’ efcienza energetica dei singoli impianti e diminuire soprattutto i signicativi costi di costruzione e avviamento delle centrali, per garantire un bilancio economico ed energetico sempre più vantaggioso.

CRACKING

eolica

Pensaci su... ❱

biomasse ❱ La storia dello sfruttamento dell’energia nucleare a fini civili conta purtroppo alcuni drammatici incidenti. Il più grave avvenne nel 1986 a Chernobyl, in Ucraina (all’epoca parte dell’URSS), a causa di difetti strutturali o di manovre errate. Secondo l’ONU, la fuoriuscita di materiale radioattivo causò la morte di 4000 persone. Del 2011 è invece l’incidente della Residuo atmosferico

geotermica centrale giapponese di Fukushima , determinato da un devastante terremoto seguito da maremoto che ha messo fuori uso i sistemi di raffreddamento dell’impianto. È così fuoriuscita una quantità di radioattività pari a un decimo di quella liberatasi a Chernobyl, che ha contaminato soprattutto il sottosuolo e le acque marine, con effetti destinati a protrarsi ancora per lungo tempo. Carburante per aviazione 3,1% Olio combustibile 7,9% GPL e basi per industria 6,4%

Bitumi 3,1%

applicazione probabilmente non prima di due decenni. Tra questi, come membro dell’EURATOM (l’Agenzia per l’Energia Atomica dell’Unione Europea) partecipa attivamente al GIF (Generation IV International Forum), istituito nel 2001 per facilitare la collaborazione e lo scambio

di informazioni tra i paesi maggiormente impegnati nel miglioramento della tecnologia nucleare. Oltre all’EURATOM, il GIF vede coinvolti: Stati Uniti, Russia, Cina, Corea del Sud, Giappone, Canada, Francia, Gran Bretagna, Svizzera e Sudafrica (marginalmente, Brasile e Argentina).

Lubrifcanti 1,4%

uire

Bitume

eare. icate TO UM

Gasoli, carica cracki g e basi lubricanti

Gasolio 41%

Benzine 19,6%

Carica cracking, lubricanti, asfalto

DE-ASPHALTER

solare

Altro 17,5%

eolico, fotovoltaico, solare, geotermico 1%

biomasse, biogas e termovalorizzazione 10%

Appunti di... ❱

• FIGURA 1 - I combustibili fossili e l’uranio (che serve per produrre energia nucleare) sono fonti non rinnovabili; fonti rinnovabili sono invece la radiazione solare, il vento, l’energia cinetica dell’acqua, il calore interno della Terra (l’energia geotermica) e le biomasse. ...chimica: petrolio “espanso”: ❱ Raffnando un barile di petrolio greggio, contenente circa 159 litri, si verifca un fatto curioso: in media si ottengono infatti poco più di 166,5 litri di prodotti petroliferi fniti! Questa differenza, circa il 5% di volume in più (talvolta anche oltre), è dovuta ai cambiamenti della densità c mplessiva dei prodotti raffnati rispetto al petrolio di partenza. Inoltre, circa il 5-8% del petrolio lavorato viene utilizzato come fonte energetica per gli stessi processi di raffnazione. idroelettrica 2% nucleare 5% gas 21%

petrolio 32%

Consumi energetici mondiali

La cartografia e le illustrazioni Le tavole sono generalmente caratterizzate da una grande immagine centrale protagonista. Può trattarsi di una carta tematica, che guida lo studente a effettuare confronti fra aree diverse, riferendo geograficamente i fenomeni trattati; in alternativa si trova un’illustrazione, appositamente realizzata, per favorire la comprensione del tema principale.

• FIGURA 2 - Questo grafico (riferito ai consumi energetici dell’anno 2011 per fonte) ci dice che l’umanità, nel suo complesso, affida circa l’82% dei suoi consumi ai combustibili fossili e circa il 5% all’energia nucleare, tutte risorse non rinnovabili. Soltanto il restante 13% dei consumi è affidato a risorse rinnovabili.

carbone 29%

Energia intelligente... ❱

❱ Per riscaldare un edificio costruito con le tecnologie di vent’anni fa, occorre una quantità di energia pari a 20 litri di combustibile all’anno per ogni metro quadrato di superficie. Oggi una casa consuma anche meno di 1,5 litri/m 2 all’anno,

grazie all’aumento dell’efficienza energetica ( vedi pag. 126-127: scelte di materiali, tecniche costruttive, ecc.). Il solo gesto poi di abbassare il termostato di casa di 1°C, per esempio da 21°C a 20°C, fa risparmiare il 6% di energia per il riscaldamento.

Grafici e Tabelle Ogni doppia pagina è corredata da grafici e tabelle che, con l’immediatezza dei colori e delle proporzioni, rappresentano l’espressione dei dati relativi ai vari argomenti.

1,5 litri di combustibile

20 litri di combustibile

Energia intelligente... Vengono riportate indicazioni pratiche per un uso corretto e razionale dell’energia in riferimento agli ambiti più familiari ai ragazzi. Occasione di stimolo perché lo studente si renda parte attiva nel campo del risparmio energetico, considerato come investimento per il futuro.

Appunti di... Una parentesi interdisciplinare suggerita dall’argomento della tavola. Spazia dalla chimica alla fisica, a molte altre discipline scientifiche.

UNIVERSO ENERGIA

10-11 Terra chiama Sole 12-13 Il sistema Terra 14-15 Le forme dell’energia 16-17 Una legge universale

Terra chiama Sole Il nostro pianeta si distingue, nel Sistema Solare, per l’enorme presenza di acqua in forma liquida che sostiene la vita. Le sue dimensioni, la distanza dal Sole e l’energia emanata da quest’ultimo rendono la Terra così accogliente.

NORD AMERICA

• Perché l’energia del Sole è così importante per la vita sulla Terra? • Come “scorre” l’energia attraverso i sistemi viventi?

AMERICA CENTRALE

L’ energia solare , sotto forma di raggi luminosi che raggiungono in piccolissima parte la superfcie terrestre, permette la crescita della vegetazione e riscalda l’atmosfera, originando sia i venti (spostamenti di masse

La Terra, con il suo variegato carico di esseri viventi, non potrebbe esistere così come la conosciamo se non fosse alimentata dall’energia della sua stella, il Sole. Perciò, l’Atlante dell’Energia tratterà come primo argomento proprio la radiazione solare che tutti percepiamo e il suo stretto legame con la vita sulla Terra.

• FIGURA 2 - Le piante compiono la fotosintesi immagazzinando l’energia solare sotto forma di energia chimica (frecce rosse). I vegetali vengono chiamati produttori, perché in parte usano l’energia per vivere, in parte la cedono ai consumatori che si cibano di sostanza vegetale. Quando produttori e consumatori muoiono, i loro resti vengono attaccati dai decompositori (funghi e batteri), in grado di decomporre la materia Seguendo le frecce rosse, puoi vedere che l’energia in parte si disperde sotto forma di calore. Le frecce blu indicano il flusso delle sostanze nutritive ricavate dal suolo o dalle acque. liberando l’energia che torna in circolo.

SUD AMERICA

energia sostanze nutritive

Sole

d’aria a diverse temperature), sia le correnti oceaniche (spostamenti di masse d’acqua a diverse temperature). Il Sole “disegna” quindi i climi che caratterizzano le regioni del pianeta. Il clima di una regione geografca si può defnire valutando l’insieme delle sue condizioni atmosferiche medie, come l’ insolazione (quantità di radiazione solare

calore

produttori

consumatori

calore

ricevuta), la temperatura , l’ umidità , la pressione , la forza e la direzione dei venti , e i fattori geofsici locali come la latitudine (distanza dall’equatore) e l’ altitudine (quota rispetto al livello del mare). È facile intuire come il clima di una regione non infuenzi soltanto il tipo e la distribuzione della fora e della fauna, ma determini anche l’entità degli insediamenti e delle attività umane. Per quanto riguarda l’aspetto biologico, sui continenti si possono individuare alcune grandi regioni naturali

sostanze nutritive del suolo

decompositori

PAROLE ❱

energia

Fotosintesi Questa parola composta significa letteralmente “costruire con la luce”. I vegetali – gli organismi che, in ecologia, si chiamano produttori – contengono nelle proprie cellule una sostanza (nella stragrande maggioranza dei casi la verde clorofilla ) che riesce ad assorbire l’energia dei raggi luminosi immagazzinandola nei legami chimici molto energetici esistenti tra gli atomi di carbonio presenti nel glucosio, uno zucchero formato da carbonio

6 CO 2

6 + H 2 O

C 6

H 12

O 6

O 2

solare

glucosio

anidride carbonica

acqua

ossigeno

(C), ossigeno (O) e idrogeno (H). Questi elementi derivano dall’assorbimento di anidride carbonica (CO 2 ) dall’aria, e dall’ acqua (H 2 O) prelevata dal terreno o dall’ambiente circostante. Il prodotto “di scarto” della fotosintesi è l’ ossigeno ,

senza il quale quasi tutti gli animali non potrebbero vivere. Il glucosio non solo è la molecola energetica per eccellenza, ma è il costituente base della cellulosa , la sostanza usata dalle piante per la costruzione dei propri tessuti di sostegno.

UNIVERSOENERGIA

Regioni naturali

EUROPA

ASIA

AFRICA

• FIGURA 1 - Planisfero dei biomi. A seconda dei luoghi, lo stesso bioma può assumere nomi locali. Per esempio, ciò che chiamiamo “macchia mediterranea” in Europa, è noto come “chaparral” in California, “mattoral” in Cile, “fynbos” in Sudafrica e “mallee” in Australia. Si tratta comunque di ecosistemi caratterizzati da una stessa categoria di piante, dominanti nei climi secchi e caldi, e da una fauna

OCEANIA

tipiche per la loro ora e la loro fauna, chiamate biomi terrestri. Si tratta di ampie suddivisioni su grande scala, che non tengono conto del mosaico di ambienti che di fatto caratterizza quelle aree, ma che ne individuano le potenzialitˆ in condizioni naturali . Per esempio, se osservi la carta in • Figura 1 , puoi vedere come gran parte dell’Italia corrisponda al bioma chiamato “macchia mediterranea”, dominato da piante adattate a climi caldi e secchi; in realtà, la nostra penisola ospita altri tipi di foreste naturali (come le faggete in quota), ma pure ampie pianure coltivate, colline con uliveti e frutteti e una costellazione di aree antropizzate (i centri urbani).

Vi è un collegamento diretto tra quantità di energia solare e tipo di bioma, proprio perché la vegetazione dominante è in diretta relazione al clima e perciò, in ultima analisi, alla sua insolazione. Ma come viene utilizzata dagli esseri viventi l’energia solare che raggiunge il suolo? La • Figura 2 è un diagramma che illustra il usso dell’energia e quello dei nutrienti (le molecole semplici o complesse necessarie all’alimentazione) nei sistemi viventi, possibile attraverso i due processi chiave della fotosintesi clorolliana e della respirazione .

adattata a vivere in tali condizioni.

Respirazione Con questo nome si indica il complesso dei meccanismi fisiologici e chimici che approvvigionano di energia gli animali aerobici.

all’interno delle cellule di ogni organismo aerobico. Si tratta, in un certo senso, di una reazione “inversa” alla fotosintesi, durante la quale gli zuccheri come il glucosio vengono demoliti da consumatori e decompositori per utilizzare l’energia contenuta nei loro legami chimici. La respirazione, quindi, libera l’ energia chimica che è stata prodotta con la fotosintesi a partire dall’energia solare; i prodotti di scarto della respirazione sono l’ acqua (H 2 O) e l’ anidride carbonica (CO 2 ), proprio i reagenti della fotosintesi. Acqua e anidride carbonica, prodotti in questo modo, rientrano nel ciclo dei viventi, possono nuovamente essere assorbiti dai produttori e così via.

Qui ci occupiamo di ciò che si svolge all’interno delle cellule. Il nome completo della reazione è respirazione aerobica , poiché si tratta di un processo che si verifica in presenza di ossigeno e avviene in più tappe

CO 2 (anidride carbonica) + H 2 O (acqua)

prodotti di scarto

energia solare

C 6 H 12 O 6 + O 2

(glucosio) (ossigeno)

respirazione aerobica e liberazione di energia

piante verdi (fotosintesi e immagazzinamento di energia)

Il sistema Terra

Il nostro pianeta è un sistema in equilibrio le cui componenti sono l’atmosfera, l’idrosfera, la litosfera e la biosfera. Tra di loro intercorrono interazioni complesse, alimentate dall’energia del Sole.

• Quali sono i quattro compartimenti che definiscono l’ecosfera? • Qual è la forma di energia che permette la vita sul pianeta?

• FIGURA 1 - Il sistema globale ed energetico della Terra con i suoi quattro compartimenti che interagiscono e sono alimentati dalla luce del Sole come unica fonte di energia esterna.

Uno dei molti modi per descrivere l’eccezionalità delle condizioni presenti contemporaneamente sulla Terra è di considerarla un sistema ambiente , che chiameremo nel complesso ecosfera (“sfera ecologica”), formato da quattro “compartimenti” ideali, variamente interagenti tra loro e alimentati essenzialmente dall’energia solare. Questi compartimenti sono l’atmosfera, l’idrosfera, la litosfera e la biosfera ( • Figura 1 ). • L’ atmosfera (“sfera d’aria”), che circonda la Terra per oltre 1000 km di altezza, è un guscio gassoso costituito da una miscela di elementi: il 78% di azoto (N 2 ), il 21% di ossigeno (O 2 ), il restante 1% circa formato da anidride carbonica (CO 2 ), argon (Ar), vapore acqueo (H 2 O) e altri componenti in tracce. I raggi ultravioletti

a t m o s f e r a

i d r o s f e r a

provenienti dal Sole la riscaldano e provocano la formazione dell’ ozono (O 2

) all’altezza di uno strato chiamato ozonosfera . L’atmosfera è suddivisa convenzionalmente in strati; ma quelli che interagiscono in modo

importante con la biosfera sono la stratosfera (tra 10 e 50 km di altezza) e la troposfera (no a 10 km di altezza).

l i t o s f e r a

PAROLE ❱

dai pesci attraverso le branchie). È una sostanza molto reattiva, responsabile dei fenomeni ossidativi come la combustione (indispensabile perché si sviluppi fiamma) e la corrosione (che, per esempio, forma la ruggine, un ossido di ferro ). Sotto forma di gas triatomico (O 3 , nel disegno ) si chiama ozono e si concentra nell’ ozonosfera , proteggendo la superficie terrestre grazie al filtraggio dei raggi solari ultravioletti.

Ossigeno L’ossigeno si produce grazie alla fotosintesi ed è indispensabile per la vita della maggior parte degli organismi viventi. Sotto forma di gas biatomico (O 2 ), è uno dei principali componenti dell’ atmosfera e quindi dell’aria che respiriamo; come componente della molecola d’acqua, si trova anche nell’ idrosfera , dove è respirato dagli organismi acquatici (per esempio,

UNIVERSOENERGIA

oceani e mari (acqua salata) 97%

• FIGURA 2 - Distribuzione delle acque nell’idrosfera. Grazie al ciclo dell’acqua, questo compartimento si mantiene in equilibrio e sostenta la vita sulla Terra. Risulta chiaro, altresì, che l’acqua direttamente disponibile per le nostre necessità è una frazione minuscola di quella presente e ciò ne fa un bene prezioso da non sprecare e inquinare.

In realtà, sebbene la litosfera sia spessa mediamente un centinaio di km, soltanto un chilometro circa interagisce in modo attivo con la biosfera, per esempio formando i differenti suoli. I minerali che costituiscono le rocce, sotto forma di cristalli, sono tantissimi; i loro costituenti chimici principali sono l’ ossigeno (47%), il silicio (28%) e l’ alluminio (8%), seguiti da molti altri ( • Figura 3 ). La litosfera è il serbatoio delle risorse minerarie e di tutti i combustibili fossili (carbone, petrolio e gas naturale) che costituiscono le fonti energetiche principali dell’uomo. • La biosfera (“sfera della vita”) è l’insieme di quelle straordinarie zone in cui l’interazione tra atmosfera, idrosfera e la parte superciale della litosfera permette lo sviluppo degli esseri viventi (batteri, funghi, piante, alghe, animali ecc.). Ampliando il concetto, si denisce biosfera anche l’insieme di tutte le forme e di tutti gli esseri viventi; una delle principali caratteristiche della biosfera è la biodiversitˆ (“varietà della vita”), ossia la presenza e la convivenza di moltissime specie geneticamente differenti.

acqua dolce 3% di cui:

calotte polari e ghiacciai 69%

acque dolci di falda 30%

acque superficiali e atmosferiche 1% di cui:

acqua negli organismi viventi

atmosfera

paludi

fiumi

acque nel suolo

laghi

Risalita di magma

• L’ idrosfera (“sfera d’acqua”) comprende l’ acqua superciale in tutte le sue forme: solida (ghiacci), liquida (acque dolci e marine) e gassosa (vapore acqueo) e tutti gli elementi chimici in essa disciolti ( sodio , magnesio , calcio , cloro e zolfo ). Il 97% dell’acqua è contenuto negli oceani (che ricoprono oltre 2/3 dell’intera superficie terrestre), il 2% è intrappolato nei ghiacci polari e solamente l’1% è costituito da acqua dolce (ume, laghi, accumuli sotterranei) e vapore acqueo ( • Figura 2 ).

Vulcano

Rocce ripiegate

Camera magmatica

• FIGURA 3 - La litosfera si rinnova continuamente grazie soprattutto ai fenomeni vulcanici che portano in superficie rocce e minerali fusi provenienti dalle profondità terrestri.

• La litosfera (“sfera di roccia”) è quel sottile strato della crosta terrestre a contatto con l’atmosfera.

Zona di fusione e di metamorfosi delle rocce

Appunti di... ❱

...ecologia: ❱

Un’ipotesi affascinante sull’identità della Terra è la teoria di Gaia, formulata circa 40 anni fa da James Lovelock , un brillante scienziato che lavorava all’Agenzia Spaziale Statunitense (NASA) nell’ambito di un programma sulla ricerca della vita su altri pianeti. Lovelock ragionò sul fatto che l’atmosfera terrestre è una miscela di gas molto particolari,

In realtà ricerche più recenti dimostrano che il nostro pianeta non è sempre in grado di rimediare agli squilibri, ma rimane suggestiva, e non priva di significato, la metafora che vede la Terra come un grande organismo in cui tutti gli ecosistemi hanno un ruolo fondamentale, simile a quello degli organi all’interno di un unico corpo vivente.

sia per tipo sia per condizioni fisiche, e che questa bizzarra combinazione sostiene le forme di vita ma ne è anche il risultato. Da qui, Lovelock teorizzò la Terra come un “superorganismo”, un sistema complesso capace di autoregolarsi e raggiungere i propri equilibri secondo una specie di “superevoluzione”.

Le forme dell’energia

Il sistema Terra è teatro di una moltitudine di trasformazioni energetiche. Anche nella nostra esperienza quotidiana convertiamo continuamente varie forme di energia, garantendoci così un’ampia gamma di “servizi”.

• Come si può definire in modo semplice l’energia?

• Di quali forme principali di energia abbiamo esperienza diretta?

x - +

L’ energia radiante è quella trasmessa da un punto a un altro sotto forma di onde elettromagnetiche che viaggiano alla velocità della luce, per esempio le

L’ energia termica riguarda tutte le sostanze. Indipendentemente dal loro stato fisico – solido, liquido o gassoso – i materiali sono costituiti da molecole e atomi in movimento perpetuo. Se si fornisce calore a una sostanza, il movimento delle sue molecole – sotto

onde della luce visibile, i raggi X e gamma, le onde radio e quelle impiegate nei forni a microonde; anche la luce del Sole rientra in questa categoria.

forma di vibrazione – aumenta; ciò determina l'incremento della probabilità che le particelle si urtino e proprio il conseguente attrito è la causa dell’aumento di temperatura.

x - +

L’ energia sonora è provocata sempre da un oggetto che vibra e si propaga mediante onde sonore; quando il suono viaggia attraverso una sostanza, la vibrazione si sposta da una molecola all’altra; al passaggio dell’onda sonora,

L’ energia chimica è quella contenuta

nei legami tra molecole; può essere rilasciata (o talvolta acquisita) sotto forma di calore, luce o energia cinetica nel corso di una reazione chimica. Per esempio, quando del carbone (o un altro combustibile) brucia, gran parte dei legami molecolari si spezza e l’energia chimica liberata si trasforma nel calore e nella luce di una fiamma. Anche il cibo è una fonte di energia chimica ( vedi pag. 40-67 per i combustibili fossili e pag. 100-103 per le biomasse).

L’ energia elettrica dipende dal movimento degli elettroni all’interno di una o più sostanze ( vedi pag. 106-107). Mentre questi si muovono da un atomo all’altro cedono energia, convertibile in altre forme: per esempio radiante luminosa in una lampadina, termica in una stufetta. Anche un fulmine è una scarica di energia elettrica. In natura esistono esseri viventi in grado di produrre piccole quantità di energia elettrica, usata per la caccia o la difesa: per esempio le torpedini e altri pesci chiamati “elettrofori”.

ogni molecola acquista energia sia cinetica sia potenziale. Il nostro orecchio è “programmato” per udire una certa gamma di onde sonore.

x - +

L’ energia nucleare è quella racchiusa nel nucleo di un atomo (perciò è detta anche “atomica”). È possibile ricavarla in condizioni particolari nel corso di reazioni controllate ( vedi pag. 68-75 ) .

Appunti di... ❱

consumatori carnivori terziari

...ecologia: ❱ Flussi di energia percorrono anche le catene alimentari. In un ecosistema, il numero dei consumatori carnivori dipende dalla disponibilità di consumatori erbivori, a loro volta condizionati da quanto cibo possono ricavare dai vegetali (produttori) di cui si nutrono. Studiando i flussi di energia , gli ecologi hanno elaborato un diagramma

consumatori carnivori secondari consumatori erbivori primari

chiamato piramide trofica : salendo da un gradino al successivo della piramide, gran parte dell’energia immagazzinata nei viventi va perduta, poiché viene impiegata per le loro funzioni vitali. Questo significa che chi occupa il vertice della piramide, per sopravvivere, necessita di una larga base di individui da cui attingere energia ( a lato ).

produttori

energia dei raggi solari

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