Insegnante: Paola Maria Salina
La mostra allestita dalla classe 4E del Liceo Scientifico ha lo scopo di presentare le caratteristiche di diverse forme di energia evidenziando come questa grande risorsa che è data all’uomo possa essere trasformata e utilizzata. Il percorso proposto si articola in 10 passaggi:
ENERGIA MECCANICA – è la prima forma di energia studiata in particolare come cinetica (energia di movimento) e potenziale gravitazionale (energia di posizione).
Un esperimento mostra che un peso che scende trainando un carrello trasforma la propria energia potenziale in energia cinetica dell’intero sistema. Una valutazione quantitativa delle masse in gioco, del dislivello di caduta del peso e della velocità acquistata dal sistema permette di confermare la trasformazione avvenuta. E’ la prima verifica del principio di conservazione dell’energia.
ENERGIA TERMICA – più comunemente nota come calore è una forma di energia che assorbita o ceduta da un corpo ne determina una variazione di temperatura.
Due esperimenti mostrano che l’energia meccanica può essere trasformata in energia termica: il primo consiste nel rovesciare più volte un tubo contenente dei pallini di piombo. Ad ogni giro i pallini acquistano energia potenziale che durante la caduta si trasforma in cinetica e nell’impatto con il fondo in energia termica. Quest’ultima può essere rilevata grazie all’aumento di temperatura dei piombini. Una valutazione quantitativa delle lunghezza del tubo, della massa dei pallini, del numero di giri effettuati e della variazione di temperatura permette di confermare la trasformazione avvenuta.
Nel secondo esperimento un cilindro contenente acqua viene fatto ruotare all’interno di un avvolgimento metallico teso tramite un peso ed una molla. L’energia cinetica di rotazione si trasforma, grazie all’attrito in energia termica dell’acqua. Una valutazione quantitativa della quantità di acqua, del numero di giri, del peso che tende l’avvolgimento, della massa e della variazione di temperatura dell’acqua permette di confermare la trasformazione avvenuta.
ENERGIA termica dal SOLE- è la forma di energia sfruttata nelle caldaie a parabole solari di cui si presenta un esempio. Una semicilindro a sezione parabolica riflette i raggi del sole e li concentra lungo l’asse focale sul quale è arrotolato un tubo. Grazie al principio dei vasi comunicanti l’acqua scorre attraverso il tubo da un vaso superiore ad uno inferiore e nel tragitto si scalda. Con il modello da noi realizzato abbiamo ottenuto un salto termico superiore ai 10°C.
ENERGIA e COLORE della LUCE- Dopo aver accennato ai modelli interpretativi sulla natura della luce si mostrano i risultati ottenuti da due esperimenti:
Nel primo si rileva l’innalzamento termico di pannelli di diverso colore illuminati da una sorgente di luce bianca. Si osserva che i pannelli che assorbono più colori (ne riflettono meno) si scaldano di più, in particolare quelli che assorbono il rosso, colore che trasporta l’energia più facilmente convertibile in calore.
Nel secondo si rileva l’innalzamento di temperatura per un pannello nero illuminato con luce di diversi colori. Si osserva, in accordo con quanto sopra che le luce rossa scalda di più.
ENERGIA ELETTRICA dal SOLE- si tratta dei pannelli fotovoltaici. Una breve introduzione presenta le caratteristiche dei semiconduttori intrinseci e drogati che permettono a questi materiali di catturare l’energia proveniente dal sole e trasformarla in energia elettrica. Un esperimento mostra come un piccolo pannello fotovoltaico, illuminato con una lampada potente, è in grado di produrre la corrente necessaria ad accendere una lampadina.
ENERGIA per i MOTORI- Questo passaggio si divede in due parti:
Una breve spiegazione sulla natura, le proprietà e gli utilizzi dei COMBUSTIBILI FOSSILI è seguita dalla presentazione del funzionamento del MOTORE A SCOPPIO, illustrato anche con un modellino dello spaccato di un cilindro del motore.
In un secondo momento viene presentato un modellino di auto con il MOTORE A IDROGENO, dopo aver illustrato il suo funzionamento e il ruolo dell’idrogeno quale vettore (e non sorgente) di energia.
ENERGIA NUCLEARE- Partendo da un modellino che illustra la struttura atomica si presentano le proprietà della forza nucleare e le caratteristiche dell’energia che tiene uniti i nuclei al variare del loro peso, introducendo l’equazione di Einstein E=mc2. Si presentano quindi i processi nucleari che liberano energia: la fusione e la fissione.
ENERGIA ELETTRICA dai MAGNETI- Per comprendere la produzione di corrente nelle centrali idroelettriche si presentano tre esperimenti:
-si visualizzano le linee di forza del campo magnetico generato da una calamita mediante la limatura di ferro
-si evidenzia con un tester che una calamita che attraversa una bobina genera in essa una corrente elettrica.
-si fa funzionare un prototipo di centrale idroelettrica nella quale un getto d’acqua muove un circuito che taglia così le linee di forza di un campo magnetico. Nel circuito si genera corrente (dinamo) tanto da poter accendere una lampadina.
ENERGIA ELETTRICA da ENERGIA CHIMICA - Si illustra teoricamente e sperimentalmente il principio di funzionamento della pila
ENERGIA DALLE FONTI RINNOVABILI – Oltre alle fonti di energia rinnovabile già presentate si analizzano le fonti eolica e geotermica, valutando per ciascuna pregi e difetti
Ultima modifica: 10 Settembre 2006