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Energia: se la conosci... prova a dire cos'č!
By Admin (from 12/05/2011 @ 11:00:28, in it - Scienze e Societa, read 1897 times)

La domanda giusta per scoprire che si può "fare fisica" con Guerre Stellari, che tenere sollevata da terra una valigia da 57 chili non è assolutamente un lavoro e che sull'energia non si sa poi molto di più.
 
Sgombriamo il campo da ogni dubbio e rispondiamo subito: l'energia è la capacità di compiere un lavoro. Facile. Talmente facile che il test orale preliminare di ammissione al programma di fisica dell'Università del Minnesota inizia con questa domanda: quanta energia serve alla Morte Nera per polverizzare il pianeta Alderaan? Lo chiede regolarmente il professor Terry Jones, astronomo, agli studenti che vogliono accedere al suo corso. La domanda fa riferimento a un episodio della serie Guerre Stellari.
 
Perché proprio quella particolare situazione e non qualcosa di più pratico... per esempio l'energia necessaria (sulla Terra) per sollevare di un metro una mela da 102 grammi, oppure il suo rapporto (o equivalenza) con la massa di quella stessa mela?
 
Sorprendentemente, sulla natura dell'energia questa è l'unica domanda a cui rispondere è (abbastanza) facile: primo, bisogna leggere bene le domande prima di rispondere. La nostra è "che cos'è", non "cosa può farci fare" l'energia. E, secondo, ... bisogna ammettere che non c'è una vera risposta. O, se preferite, non c'è una risposta più vera di un'altra perché non c'è una maniera univoca per ragionare sull'energia.
L'ENERGIA NON Č UNA SOSTANZA!  Anche se non abbiamo un'idea precisa di cosa esattamente siano, nozioni come quella di energia, ma anche, per esempio, di spazio e di tempo, sono radicate intimamente nella nostra quotidianità e nelle nostre pratiche di vita.
 
Come anche è radicato il principio che non si possa produrre lavoro utile dal nulla. Il concetto era chiaro persino agli atomisti greci di 2.500 anni fa (Melisso, Empedocle, Anassagora, Democrito, Epicuro), ma "grazie" al dualismo tra spirito e materia introdotto con Platone e Socrate dovette attendere la metà dell'Ottocento per essere nuovamente formalizzato nel "principio di conservazione dell'energia" da Meyer (1842), Joule (1843) e Helmholtz (1847). Ci sono insomma voluti venticinque secoli solo per riscoprire la vecchia massima della metafisica atomista: nulla si crea e nulla si distrugge, altrimenti da qualunque cosa potrebbe nascerne qualunque altra.

Anche mettendo da parte la metafisica e limitando la questione al solo campo della scienza, le cose restano lo stesso abbastanza complicate. Oggi siamo abituati a parlare di "fonti di energia", di "energia immagazzinata" o di "trasformazione dell'energia" come se l'energia fosse una sostanza, sia pure invisibile e immateriale, facente parte di ogni cosa nel mondo, capace di assumere forme diverse e di essere trasferita da un corpo a un altro.
 
Ma per quanto efficace ai fini della comunicazione e comprensibile a livello intuitivo, questo modo di rappresentare l'energia ha solo un valore metaforico.

RELAZIONI  Proporre una vera e propria definizione di "energia" è insomma ancora un'impresa che va oltre le nostre possibilità. Persino gli scienziati preferiscono glissare e scelgono piuttosto di delineare, con sempre maggior precisione, a mano a mano che la scienza evolve, cosa fa l'energia, come si comporta, a cosa serve e quali sono i suoi effetti. Attraverso questi "filtri" possiamo affermare che per energia di un corpo o di un sistema (un insieme) di corpi si intende l'entità (la misura: si tratta quindi di una grandezza fisica) delle trasformazioni che tale sistema può indurre su altri sistemi, interagendo con essi.
 
Per esempio, un corpo che si sposta può alterare lo stato di altri: urtandoli può trasmettere loro una parte del suo moto (della sua energia cinetica) o deformarli modificandone la configurazione, a spese del proprio moto, che può venire rallentato, deviato, arrestato... Un po' come succede su un tavolo da biliardo, dove si colpisce una palla per mandarne in buca un'altra: l'energia viene trasferita dal braccio alla stecca alla prima palla e via di seguito fino all'ultima. Tuttavia nessuno dei singoli componenti è l'energia così come non lo è la catena intera dei trasferimenti.
NON DIRMI CHE QUESTO Č LAVORO!  L'energia di un corpo o di un sistema può anche essere definita come la sua capacità di produrre lavoro, ma lavoro è un'altra parola che in fisica assume un significato preciso e diverso da quello che ha nel linguaggio comune: è il prodotto di una forza per lo spostamento del suo punto di applicazione. Detto in modo più intuitivo, è l'azione di produrre un cambiamento di configurazione in un sistema. Ha quindi a che fare con il cambiamento, con il moto.
 
Ecco un esempio curioso ma efficace per comprendere il concetto fisico di lavoro. Nel linguaggio comune, per tutti un lavoro è un onere, qualcosa che costa fatica fare, come tenere sollevata una valigia pesante. Dal punto di vista della fisica, però, tenere semplicemente sollevata una valigia non è un lavoro, perché non produce alcun cambiamento nello stato delle cose. Se invece camminassimo con la valigia in mano o la sollevassimo rapidamente da terra all'altezza delle ginocchia, allora sì che staremmo producendo lavoro.

TRASFORMISTA  Chiarito che l'energia non ha una definizione univoca, che produce lavoro ma non è il lavoro, che ha a che fare con i concetti di spazio, tempo, moto e cambiamento... vediamo quali forme assume (generalmente) e in quali altre ha la tendenza a trasformarsi. 
  
Energia chimica. Č l'energia che viene sviluppata o assorbita nelle trasformazioni (reazioni) chimiche. A rigore, come energia chimica dovrebbe intendersi solo l'energia di legame, cioè quella liberata o assorbita nel corso del fenomeno chimico come conseguenza della rottura dei legami tra gli atomi delle molecole che reagiscono e della costituzione dei legami delle molecole che si formano. L'energia chimica sviluppa generalmente calore o energia raggiante, talora energia elettrica e qualche volta anche energia meccanica.
 
Energia meccanica. In fisica la si considera sotto varie forme: energia cinetica, che corrisponde al lavoro che un corpo in movimento può compiere sull'esterno; energia potenziale (cioè di posizione), che dipende da dove il corpo si trova rispetto agli altri e dal tipo di forza (gravitazionale, elettrica, magnetica...) attraverso la quale interagisce con essi. Per esempio: un corpo sopra la superficie terrestre ha un'energia di posizione gravitazionale rispetto alla Terra, perché si trova nel suo campo gravità.
 
Energia elastica. Č il lavoro che un corpo elastico (per esempio una molla) deformato dall'azione di forze esterne può restituire riprendendo la configurazione originaria. Il corpo elastico deformato possiede quindi energia "immagazzinata". La restituzione, però, non è integrale: non esistono in natura corpi perfettamente elastici, in grado cioè di restituire il 100% dell'energia immagazzinata.
 
Energia nucleare. Č l'energia di legame che tiene uniti i neutroni e i protoni nel nucleo di un atomo. Quando un nucleo pesante (di uranio, plutonio...) viene spaccato (per esempio in una centrale nucleare) o quando due nuclei leggeri si fondono insieme (come avviene nelle stelle), si libera una grande energia sotto forma di energia cinetica e termica.
 
Energia elettrica. In fisica la si considera energia del campo elettrostatico in presenza di corpi dotati di carica (positiva o negativa) e di potenziale differente. Quando la differenza di potenziale diventa molto elevata (per esempio durante un temporale) si manifesta con scariche improvvise, i fulmini, tra nuvola e nuvola e tra nuvola e terra. L'energia elettrocinetica, cioè quella prodotta da un generatore o dalle reazioni elettrochimiche in una batteria, è invece una corrente (il moto degli elettroni lungo un cavo) che, percorrendo un circuito, fornisce a un motore elettrico, una resistenza (come una lampadina a incandescenza), un lettore mp3 eccetera ciò che serve a farli funzionare.
 
Energia radiante. Č l'energia emessa dai corpi, spontaneamente o in particolari condizioni. Si tratta di irradiazioni di onde elettromagnetiche che si propagano con la velocità della luce. Le radiazioni luminose (luce, infrarosso, ultravioletto), le onde radio, i raggi X e i raggi gamma sono tutti esempi di energia radiante.
 
Energia sonora. L'energia delle vibrazioni meccaniche della sorgente sonora (voce, altoparlante...) viene parzialmente spesa producendo delle perturbazioni della densità dell'aria (o del mezzo elastico circostante) che si propagano sotto forma di onde elastiche. Se parte della vibrazione che raggiunge l'orecchio ha frequenza acustica, l'energia recepita produce una sensazione "uditiva" direttamente correlata alla natura e all'intensità della vibrazione percepita: solo parte dell'energia sonora diviene "acustica", come solo parte delle radiazioni luminose si trasforma in stimoli ottici.
 
Energia termica. Il calore è l'effetto del moto, ossia delle vibrazioni e delle collisioni, di atomi e molecole all'interno di una sostanza. Per converso, quando un oggetto viene scaldato (cioè gli si fornisce energia termica) il suo stato viene alterato: atomi e molecole, eccitati, vibrano e collidono tra loro. L'energia geotermica è generata da fonti geologiche di calore.
 
Energia di moto. Č l'energia espressa dal movimento degli oggetti. Più velocemente si muovono, maggiore era l'energia accumulata. Il vento è un esempio di questo tipo di energia.

Fonte: Focus.it

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