ENERGIA: ELEMENTI INTRODUTTIVI

COS'E' L'ENERGIA

L′energia è considerata l′attitudine di un corpo o di un sistema a compiere lavoro. Il dizionario della lingua italiana di G. Devoto e G.C. Oli (Le Monnier, 2002-03) la definisce così:
"Energia: attitudine a compiere lavoro che un corpo o un sistema possiede in conseguenza di determinate caratteristiche, o che cede o acquista al cambiare di queste; se posseduta da un sistema può essere dovuta al movimento (energia cinetica), alla posizione (energia potenziale o di posizione, secondo le forze in gioco, gravitazionale, elastica, elettrostatica, magnetostatica), all′azione fra correnti elettriche (energia mutua), al passaggio di queste (energia elettrica), alle forze che uniscono le particelle subatomiche (energia di legame); se ceduta o acquistata può essere legata ad agitazione termica (energia termica o calore), a reazioni chimiche (energia chimica), a reazioni nucleari (energia nucleare o energia atomica), a radiazioni elettromagnetiche (energia raggiante), a suono (energia sonora)"

FONTI PRIMARIE E SECONDARIE

Le numerose fonti energetiche esistenti possono essere classificate in diversi modi. Si dicono primarie se sono utilizzabili direttamente, così come si trovano in natura. Sono fonti primarie il carbone, il petrolio, il gas naturale, la legna, i combustibili nucleari (uranio), il sole, il vento, le maree, i laghi montani e i fiumi (da cui è possibile ottenere energia idroelettrica) e il calore della Terra che fornisce energia geotermica.
Sono secondarie quelle che derivano dalla trasformazione di fonti d'energia primaria: ad esempio, la benzina, che deriva dal trattamento del petrolio grezzo e l'energia elettrica ottenuta dalla conversione di energia meccanica (centrali idroelettriche, eoliche) o chimica (centrali termoelettriche) o nucleare (centrali nucleari). L’energia elettrica viene prodotta attraverso le centrali elettriche, appositi impianti in grado di convertire energia primaria (cioè non trasformata) in energia elettrica.

FONTI RINNOVABILI E NON RINNOVABILI

Alcune fonti sono rinnovabili, cioè forniscono energia che si rigenera in continuazione mediante trasformazioni chimiche (come le biomasse) o fisiche (come l'energia idrica, solare, eolica, ecc). In particolare il sole, il vento, il ciclo dell’acqua, le maree, il calore della Terra sono fonti inesauribili, sempre disponibili e che non finiranno mai. Le biomasse, invece, sono in grado di rigenerarsi in tempi confrontabili con quelli della vita dell’uomo. Nel caso della legna, per esempio, è possibile avere sempre a disposizione del combustibile, pur di consumarne solo una quantità limitata e di preoccuparsi di riforestare laddove sono stati abbattuti gli alberi.
Le cosiddette fonti non rinnovabili, invece, hanno tempi di rigenerazione lunghi, talmente lunghi (milioni di anni) che una volta sfruttate si considerano esaurite. Sono quelle che si sono formate nel corso di milioni di anni, come i combustibili fossili (petrolio, carbone, gas naturale) o addirittura al momento della formazione del nostro pianeta, come l’uranio. La disponibilità di queste fonti, per quanto grande, è limitata ed esse costituiscono una sorta di magazzino energetico della Terra.
Attualmente, solo il 14% dell'energia consumata nel mondo è prodotta da fonti rinnovabili. Tutto il resto deriva da fonti non rinnovabili, perlopiù da combustibili fossili (78%).

Le trasformazioni dell’energia
Tutte le forme di energia possono trasformarsi le une nelle altre: bruciando carbone trasformiamo l'energia potenziale di tipo chimico in esso contenuta in energia termica (calore). Grazie alla macchina a vapore tale calore può, a sua volta, essere trasformato in energia cinetica, come per esempio accade per il movimento di una locomotiva.
La termodinamica è la scienza che studia le trasformazioni dell'energia in lavoro e viceversa. Si fonda su due principi validi solo nei sistemi chiusi come la Terra. La Terra è un sistema chiuso perché può scambiare energia con l'esterno, ma non può scambiare materia. Se non potesse scambiare neppure energia, verrebbe definita un sistema isolato. Scambiando anche materia diventerebbe un sistema aperto.