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Cenni Storici sullENERGIA

Corso in Efficienza Energetica

Ing. Fabio Agosta

1

L'energia elettrica dei fulmini : l'uomo preistorico impara a conservarlo e ad accenderlo egli stesso, mediante la scintilla prodotta per sfregamento di frammenti di selce: si inaugura l'era energetica del legno.

La scintilla (dal latino scintilla) una scarica elettrica fra due conduttori con diverso potenziale che si propaga attraverso un dielettrico generalmente gassoso come l'aria.

Data una regione di spazio in cui presente un campo elettrico, potenziale elettrico in un punto il valore dell'energia potenziale elettrica rilevato da una carica elettrica positiva di prova posta in quel punto per unit di carica, ossia il lavoro che deve compiere una forza per spostare una o pi cariche dall'infinito ad un punto finale. volt

Mito di Prometeo 2

http://it.wikipedia.org/wiki/Energia_potenziale_elettrica

Nel mondo antico la parola energia, che deriva dal greco energheia, era utilizzata prevalentemente per intendere la capacit di agire o la forza espressiva dell'uomo (Aristotele).

Oggi "l'energia la misura del lavoro che un corpo in grado di compiere L = F S

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Prima Macchina : LA LEVA E costituita da un corpo rigido girevole attorno ad un punto o asse fisso (FULCRO)

La leva in equilibrio solo se il Momento Risultante nullo.

Leva di primo, secondo o terzo genere a secondo della posizione relativa di fulcro (O), Potenza (F) e Resistenza (R).

I genere II genere

III genere

ab

RFbRaFOMM RF ===+

indifferente

I genere

vantaggiosa

svantaggiosa

Potenza Resistenza

II genere

Carrucola mobile

Paranco

FM=FR/2n

SEMPRE VANTAGGIOSE

FM=FR/2

III genere

SEMPRE SVANTAGGIOSE

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La situazione prima di Galilei e di Newton

Ogni elemento ha una sua posizionenaturale: la terra e lacqua sotto, laria e ilfuoco sopra.

Ogni elemento cerca di raggiungere la suaposizione naturale dopo di che rimane inquiete

Lo stato naturale dei corpi la quiete Per far muovere un corpo o per mantenerlo

in moto occorre esercitare unazione su diesso!

Il moto dei corpi celesti era assicurato daschiere di angeli (o dei) che spingevano ipianeti, il sole (Apollo con il carro) e le stellenel loro moto attorno alla terra.

9

La visione attuale La visione attuale condensata

nelle tre leggi di Newton. Questi vanno considerati come

dei postulati, dei principifondamentali, non dimostrabili,formulati sulla base delleintuizioni di grandi fisici, Galilei,Newton, da cui si possono fardiscendere tutte le altre leggi chedescrivono i fenomeni particolari(compresa la conservazionedellENERGIA).

E dunque il confronto delleprevisioni dedotte dai principifondamentali con i risultati diesperimenti che ci permette diapprezzare la correttezza deipostulati iniziali.

I leg

ge d

i New

ton

II le

gge

di N

ewto

n

III l

egge

di N

ewto

n

dal 2 millennio avanti al XIX secolo

Ab origine fino ad oggi

644 a.C.

1600 d.C.

10

11

Sistema costituito da atomi di He che con processi di FUSIONE producono uno spettro elettromagnetico completo, oltre ad emettere particelle elementari (e,, etc.) . LENERGIA trasportata pu essere calcolata da facilmente da :

E=h [con =c]

L'enorme progresso tecnico-scientifico che si realizza nel Rinascimento e nei secoli successivi determina la trasformazione delle vecchie botteghe artigiane in piccole industrie, e aumenta la domanda di energia. Le ruote ad acqua si perfezionano, si moltiplicano, forniscono abbondante energia meccanica (Esempi)

Nel 1275 Marco Polo vede usare in Cina il carbon fossile come combustibile In Europa l'uso su grande scala inizia dopo il 1400, nelle fabbriche di armi del Belgio.

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100 A.C.

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Tendenza evolutiva nellimpiego delle fonti

di energia dal 1850-1950

1 legno 2 andracite 3 carbone 4 petrolio

5 gas a.f= altre fonti

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Produzioni di potenza dal 1850- 1950

1 legno 2 andracite 3 carbone 4 petrolio

5 gas 6 idraulica

7 eolica 8 animale 9 umana

a.f= altre fonti

1950

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GRU PER INNALZARE PERTICHE

La lunga pertica viene alzata, dalla base, per mezzo di una fune, collegata orizzontalmente al rullo di un argano. Le stesse ruote intervengono a ridurre l'attrito e a diminuire la fatica da impiegare.

GRU CON ARGANO CENTRALE

questa macchina fa parte delle gru che Leonardo aveva osservato durante il periodo trascorso a Firenze.

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ALZACOLONNE

una serie di viti, permettono in maniera semplice e sicura di sollevare una colonna e di poggiarla sopra la sua base.

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macchina a vapore di Watt nel 1765.

trasformare il moto rettilineo alternato dello stantuffo nel moto rotatorio continuo di un volano. Introdusse il "doppio effetto", ovvero l'immissione di vapore in maniera alternata alle due estremit del cilindro, in modo da azionare il pistone sia nella corsa di andata sia in quella di ritorno.

Nel 1807 viene montata una macchina a vapore su una nave e nel 1825 una locomotiva a vapore muove il primo treno

http://www.racine.ra.it/ungaretti/SeT/macvapor/wattani.html

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Motore termico alternativo a combustione esterna

La prima rudimentale macchina a vapore fu inventata nel 1690 dal francese Denis Papin . Era costituita da un unico cilindro che svolgeva anche la funzione della caldaia: nella parte inferiore si immetteva una piccola quantit di acqua che veniva riscaldata fino a produrre una parziale evaporazione; la pressione del vapore prodotto sollevava uno stantuffo che scorreva nel cilindro; infine, quando la fonte di calore veniva rimossa, il vapore condensava e lo stantuffo, non pi sostenuto dalla pressione sottostante, veniva spinto verso il basso dal proprio peso e dalla pressione atmosferica.

http://www.racine.ra.it/ungaretti/SeT/macvapor/papanim.html

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Nell'Ottocento il progresso tecnologico ulteriormente accelerato dall'invenzione del primo motore elettrico di J.Henry nel 1831 e delle prime turbine. Nel 1882 l'energia vapore viene utilizzata per generare elettricit nelle prime centrali elettriche di Londra e New York. Nell'Ottocento sono sviluppate anche le prime centrali idroelettriche ai piedi delle cascate, la prima realizzata negli Stati Uniti alle cascate del Niagara nel 1895.

Impossibile visualizzare l'immagine.

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Fenomeni atmosferici: 1. Energia idrica2. Il vento

Attrazione gravitazionale di corpi celesti: 1. Maree

Depositi geologici: 1. Combustibili solidi, liquidi e gassosi

Processi vitali recenti: 1. Combustibili vegetali2. Lavoro muscolare

Residui di altri processi: 1. Calore di scarico2. Sottoprodotti combustibili3. Calore di reazioni isotermiche non aventi come scopo principale la

produzione di energiaOrigine geotermica

1. Vapori e acque calde sotterraneeFissione o fusione nucleare

1. Uranio, torio, plutonio

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400 a.C. Democrito riteneva inconcepibile che i corpi materiali potessero essere divisi indefinitamente. Propose che tutte le sostanze fossero fatte di parti invisibili, chiamate atomi che legate insieme formavano i corpi. Riteneva che gli elementi fondamentali fossero 4:

Terra, Acqua, Aria e Fuoco.

Anassimandro pensava invece che le sostanze fossero costitute da vortici di fluidi particolari. La teoria dei 4-elementi pi lEtere o Quintessenza, senza latomismo fu la pi accreditata fino a 200 anni fa.

1780 A.L.Lavoisier dopo una lunga serie di eperimenti quantitavi con bilancie e misure di volumi formula la legge della conservazione della massa.

Un esempio di applicazione della conservazione della massa la seguente reazione chimica di ossido-riduzione, da bilanciare, che vede come protagonisti l'elemento sodio (Na) e l'acqua, composta a sua volta dall'elemento idrogeno (H) e dall'elemento ossigeno (O):

Na + H2O Na+ + H2 + OH

Il termine bilanciare indica che le moli dei reagenti non corrispondono a quelle dei prodotti; in questo caso si nota molto bene che la reazione non bilanciata, in quanto si trovano 2 atomi di H dalla parte dei reagenti e 3 dalla parte dei prodotti. Questo sbilanciamento viene corretto portando a 2 moli l'acqua dalla parte dei reagenti, e a 2 moli l'anione idrossido OH (ione negativo) dalla parte dei prodotti.

Na + 2 H2O Na+ + H2 + 2 OH

Questa equazione bilanciata per quanto riguarda la massa, ma non dal punto di vista elettronico; la reazione in realt:

2 Na + 2 H2O 2 Na+ + H2 + 2 OH

http://it.wikipedia.org/wiki/Ossido-riduzionehttp://it.wikipedia.org/wiki/Sodiohttp://it.wikipedia.org/wiki/Idrogenohttp://it.wikipedia.org/wiki/Ossigenohttp://it.wikipedia.org/wiki/Sodiohttp://it.wikipedia.org/wiki/Acquahttp://it.wikipedia.org/wiki/Acquahttp://it.wikipedia.org/wiki/Acquahttp://it.wikipedia.org/wiki/Idrogenohttp://it.wikipedia.org/wiki/Idrogenohttp://it.wikipedia.org/wiki/Ossidrilehttp://it.wikipedia.org/wiki/Ossidrilehttp://it.wikipedia.org/wiki/Molihttp://it.wikipedia.org/wiki/Ossidrilehttp://it.wikipedia.org/wiki/Ionehttp://it.wikipedia.org/wiki/Sodiohttp://it.wikipedia.org/wiki/Acquahttp://it.wikipedia.org/wiki/Acquahttp://it.wikipedia.org/wiki/Acquahttp://it.wikipedia.org/wiki/Idrogenoht