Atlante dell'Energia

UNIVERSO ENERGIA

Come abbiamo visto nelle pagine precedenti, i compartimenti del sistema ecosfera (atmosfera, idrosfera, litosfera e biosfera), interagiscono secondo regole generali che, nell’insieme, tendono a mantenere uno stato di equilibrio. In questo sistema unico, anche l’energia è soggetta a continue trasformazioni. Nelle denizioni più semplici della meccanica (il settore della sica che studia il movimento dei corpi), l’ energia è denita come “la capacità di compiere un lavoro ”, ovvero è la condizione necessaria afnché si verichi un mutamento . Il lavoro è, in sostanza, un processo di trasferimento, di conversione dell’energia; il mutamento che avviene quando si svolge un lavoro può essere, ad esempio, un qualunque tipo di movimento. Senza energia non potrebbe vericarsi alcun cambiamento (lavoro): questo vale anche per i più piccoli fenomeni chimico-sici in cui avvengono conversioni innitesime di energia. Di solito, più energia entra in gioco, più grande è il lavoro e quindi il mutamento. La forma più evidente di conversione energetica di cui abbiamo esperienza quotidiana è quella legata al movimento e implica la trasformazione di due forme d’energia chiamate energia cinetica ed energia potenziale ( • Figura 1 ). • L’ energia cinetica è quella che caratterizza un oggetto in movimento , come un ciclista che sale o scende da un dosso, oppure la pala di un mulino che gira spinta dall’acqua o dal vento. Adottando una scala microscopica, è cinetica anche l’energia che muove le molecole, gli atomi e gli elettroni.

energia potenziale massima

energia potenziale

energia cinetica

energia potenziale

energia cinetica

• FIGURA 1 - Il ciclista in salita trasforma gradualmente l’energia cinetica derivante dal suo movimento in energia potenziale. Una volta in cima al dosso, l’energia potenziale del ciclista è massima, pronta a trasformarsi nuovamente in energia cinetica durante la discesa. L’energia meccanica del ciclista è quindi uguale alla somma della sua energia potenziale e cinetica. Questa semplice descrizione non tiene conto delle altre forme di energia coinvolte, per esempio l’energia chimica spesa dal ciclista per alimentare i propri muscoli, la dispersione di calore del suo corpo, l’attrito delle ruote contro il terreno ecc.

Ad esempio un ciclista giunto alla sommità di un dosso è dotato di una sorta di “carica” potenziale che potrebbe trasformarsi in energia cinetica nel momento in cui cominciasse a scendere a valle; lo stesso potrebbe dirsi di una massa di neve che sta per trasformarsi in valanga. In questi casi, il lavoro è quel mutamento che potrebbe vericarsi non appena l’equilibrio venisse a mancare trasformando l’energia potenziale in cinetica. Il mondo sico di cui facciamo parte implica l’esistenza di molte altre forme di energia, alcune delle quali sono elencate nella pagina a anco. In questo libro si toccheranno vari aspetti di alcune di esse, come l’energia chimica dei combustibili o l’energia elettrica, che si ricava dalla trasformazione di altre forme di energia.

• L’ energia potenziale è invece quel tipo di energia posseduta da un corpo in virtù della propria posizione .

crescita (nuova biomassa)

materia vegetale consumata

Tipicamente, il 65-90% della materia vegetale consumata dagli erbivori viene impiegata per le funzioni energetiche vitali, si trasforma in scarti e viene disperso con la respirazione cellulare; solo il rimanente 10-35% di energia diventa “materiale vivente” disponibile per il consumo di chi occupa il gradino successivo ( nel disegno, un esempio applicato a un bruco). Passando ai carnivori, si perde ulteriore energia

per gli stessi motivi. Applicando questo concetto alla popolazione umana, se ci fossero più persone vegetariane – ruolo erbivoro – la stessa quantità di coltivazioni potrebbe sostenere più individui. Invece, nutrendo gli animali che alleviamo con parte dei prodotti coltivati di cui potremmo cibarci, assumiamo il ruolo di carnivori e, nel passaggio, “perdiamo” una grande quantità di energia utile.

respirazione cellulare

scarti