Energia dal Sole: le onde elettromagnetiche
Abbiamo detto che quasi tutta l’energia utilizzabile sulla terra deriva (più o meno direttamente) dalla nostra stella, cioè dal sole.
Tutte le stelle che vediamo in cielo sono “soli” alcune più grandi altre più piccole del nostro. Noi vediamo il sole più grande e luminoso delle altre stelle semplicemente perchè è molto più vicino.
L’unico tipo di energia che può giungere a noi dalle stelle è l’energia radiante:
questo perchè l’energia radiante viaggia sotto forma di onde elettromagnetiche. E le onde elettromagnetiche sono le uniche che possono viaggiare anche nel vuoto, cioè in assenza di un mezzo di trasmissione.
Le onde elettromagnetiche possono essere classificate in base alla loro frequenza.
Cambiare frequenza è come cambiare canale alla TV. La televisione fa sempre più o meno la stessa cosa (cioè manda un segnale video insieme ad un segnale sonoro), ma cambiando canale noi riceviamo un messaggio diverso (cioè un programma TV diverso).
Le frequenze possibili delle onde elettromagnetiche sono tantissime e vengono visualizzate in uno schema chiamato dai tecnici spettro delle onde elettromagnetiche.
Cambiando la frequenza, le onde elettromagnetiche fanno cose diverse: in termini tecnici diciamo che gli effetti delle onde elettromagnetiche variano in base alla frequenza.
La frequenza è collegata alla lunghezza d’onda che è la distanza tra due creste consecutive.
L’immagine qui sotto compara le lunghe d’onda con le dimensioni di oggetti a noi noti:
RIFLETTI:
- cosa significa “classificare”?
- cosa è la frequenza di un’onda?
Energia, Termodinamica ed Entropia
Sappiamo che l’energia non si crea e non si distrugge, ma può solamente trasferirsi o trasformarsi.
Abbiamo imparato che, quando si trasforma, l’energia può passare da una forma ad un’altra tra le sei possibili (energia meccanica, chimica, nucleare, termica, radiante ed elettrica).
Tutte le altre forme di energia conosciute, rientrano comunque in una delle sei possibili elencate sopra.
Lo sviluppo della termodinamica – la scienza che studia le trasformazioni dell’energia – ci ha fatto comprendere che non tutta lenergia che possiamo trasformare può essere utilizzata completamente:
ci sono sempre degli “sprechi”… cioè: un può dell’energia trasformata viene per forza persa sotto forma di calore.
Sappiamo che il calore (cioè l’energia termica) è una delle sei forme di energia. Quindi il principio di conservazione dell’energia viene comunque confermato. Il problema è che questo calore prodotto non si riesce più ad utilizzare, viene perso e non possiamo evitare che sia così. Perchè?
I video di CURIUSS qui sotto lo spiega in maniera semplice e precisa. Vale la pena approfondire!
Le forze, la materia e l’energia: quale relazione? Il bosone di Higgs
Dalla meccanica classica abbiamo imparato che una forza è in grado di modificare lo stato di moto o di quiete di un corpo (cioè di un oggetto dotato di massa). Sappiamo anche che il lavoro è definito come il prodotto di una forza ed uno spostamento:
Lavoro = Forza x Spostamento (1)
Sappiamo anche che Lavoro ed Energia sono intercambiabili (nel senso che il Lavoro può produrre Energia ed, al contrario, consumando Energia posso ottenere del lavoro).
La legge fondamentale della meccanica di Newton ci dice chela forna è un prodotto:
Forza = Massa x Accelerazione (2)
Mettendo insieme le due formulette (1) e (2) e ricordando che energia e lavoro sono intercambiabili si ottiene:
Energia = Lavoro = (Massa x Accelerazione) x Spostamento
Quindi c’è un legame tra massa ed energia:
E = m x c2
Ricordate la famosa equazione di Einstein?
Ma perchè una “forza” sposta un “corpo”?
In termini più scientifici:
Come le forze interagiscono con la materia? E come la materia si trasforma in energia o viceversa?
Chi volesse approfondire può utilizzare l’articolo di GEOPOP qui sotto, che spiega cosa sono i bosoni ed in particolare il famosissimo Bosone di Higgs (il cosiddetto bosone di Dio). Non sono affatto concetti semplici, ma sono sicuramente argomenti stuzzicanti per chi di voi vorrà studiare Fisica nei prossimi decenni!! Buon divertimento 😉
La nuova frontiera dell’Energia Nucleare
il mondo di oggi è troppo energivoro: per far funzionare la nostra civiltà ci serve una quantità enorme di energia… E probabilmente, in fondo, nessuno di noi è davvero disposto a rinunciare alle proprie comodità per ridurre drasticamente i consumi energetici e contribuire a rallentare il processo che porterà all’inevitabile riscaldamento del nostro pianeta.
Una strada che però la scienza e la tecnica stanno provando a percorrere è la produzione di energia tramite la fusione nucleare: ci serve accendere qua e là sulla terra tanti piccoli “soli” che trasformino idrogeno in elio, rilasciando grandissime quantità di energia priva di conseguenze inquinanti.
Esattamente come fa il sole e come fanno le altre stelle. Il programma è ambizioso, ma molto difficile da perseguire. Chi ci riuscirà sicuramente diventerà ricco e probabilmente salverà il pianeta.
Scopriamo insieme cos’è la fusione nucleare e quali sono i principali pro e contro di questa tecnologia, grazie ad un altro breve articolo di Geopop (canale sempre consigliato!)