Atlante dell'Energia

Una legge universale

Intorno a noi avvengono continue trasformazioni energetiche. Abbiamo imparato a convertire l’energia secondo le nostre necessità, in illuminazione o in riscaldamento, consapevoli del fatto che, nel sistema Terra, l’energia totale si conserva.

• Che cosa indica la legge di conservazione dell’energia?

• Che cos’è il rendimento energetico, come si misura?

Una delle leggi più importanti della sica è quella della conservazione dell’energia o primo principio della termodinamica . Essa afferma che, nell’Universo, “l’energia non può essere né creata né distrutta, ma soltanto subire trasformazioni” (nel caso delle reazioni nucleari, la trasformazione è talmente profonda che coinvolge l’energia racchiusa all’interno della massa degli atomi; questo avviene nelle stelle, come il Sole, e in reazioni controllate nelle centrali nucleari). Prendiamo come esempio una lampadina: sappiamo che l’ energia elettrica la fa accendere trasformandosi in energia radiante luminosa. Misurando queste due forme di energia con l’unità di misura chiamata joule (J) ( vedi box a fondo pagina) per il tempo di un secondo, potremmo ottenere un risultato di questo genere:

A prima vista, potrebbe sembrare che l’energia in entrata non si sia conservata del tutto, poiché solo il 70% si è convertito in energia utile al nostro scopo, l’illuminazione. Dove è nito l’altro 30%? La spiegazione dipende dal fatto che l’energia può convertirsi in più di una forma contemporaneamente. Infatti, se misuriamo la temperatura di una lampadina accesa, scopriamo che è più alta di quella della stessa lampadina spenta: ciò signica che l’energia mancante – corrispondente a 30 J – si è trasformata in calore ( energia termica ). Casi simili, in cui un tipo di energia si converte in più forme differenti, sono i più comuni, e proprio il calore è la forma di “perdita” più diffusa. La percentuale di energia utile rispetto al totale di energia fornita a un apparecchio o a una macchina si chiama efcienza energetica o rendimento e si esprime in percentuale . La nostra lampadina, quindi, ha un’efcienza pari al 70% (70 J/100 J x 100 = 70%).

Energia elettrica in entrata 100 J

Efficienza energetica (di un apparecchio, macchina ecc.) = Energia utile x 100 Energia in entrata

Energia luminosa utile 70 J

Appunti di... ❱

...unità di misura: ❱ Joule , unità di misura dell’energia (ma anche del calore e del lavoro) che prende il nome dallo scienziato britannico James Prescott Joule (1818-1889), celebre per i suoi importanti studi sul calore. In termini di energia termica , 1 joule ( J ) corrisponde a circa 1/4 di caloria; a sua volta, 1 caloria (cal) è la quantità di energia

necessaria per aumentare da 14,5°C a 15,5°C la temperatura di 1 grammo di acqua alla pressione atmosferica. In termini di energia cinetica (K), il joule misura l’energia di una certa massa (m) che si muove a una data velocità (v), definita dalla formula K=1/2 mv 2 . Nel Sistema Internazionale delle misure,

il joule ha sostituito la caloria. I fattori di conversione sono i seguenti: • 1 cal = 4,184 joule • 1 kcal = 4184 joule = 4,184 kjoule • 1 joule = 0,24 cal • 1 kjoule = 240 cal = 0,24 kcal ( il prefisso k significa chilo = 1000 ).