Energia
quali forme di energia e quali le sue trasformazioni
Trasformazioni energetiche
Le trasformazioni energetiche rappresentano il processo attraverso il quale l'energia cambia da una forma all'altra o da una fonte all'altra. Queste trasformazioni sono una parte fondamentale del funzionamento del mondo naturale e della nostra società. Ecco una simulazione di alcune comuni trasformazioni energetiche:
Energia idroelettrica
La produzione di energia idroelettrica sfrutta il flusso dell'acqua per generare elettricità. In questo processo, l'acqua accumulata in un serbatoio viene rilasciata attraverso turbine idrauliche, facendo girare generatori che convertono l'energia cinetica dell'acqua in energia elettrica. Questa forma di energia rinnovabile è pulita, sostenibile e amica dell'ambiente, in quanto non emette gas serra. Le centrali idroelettriche possono variare in scala, dalle grandi dighe alle microcentrali, contribuendo in modo significativo alla produzione globale di elettricità.
Un circuito elettrico simulato
Un circuito elettrico è un sistema di componenti elettrici interconnessi che consente il flusso di corrente elettrica. È composto da almeno due elementi principali: una fonte di alimentazione, come una batteria o una presa elettrica, che fornisce la tensione, e una serie di conduttori e componenti, come cavi, interruttori, resistori, e carichi (come una lampadina), collegati in modo che la corrente possa fluire in un percorso chiuso. La chiusura del circuito permette il flusso dell'elettricità attraverso i componenti, generando lavoro utile o producendo luce o calore, a seconda dell'uso previsto del circuito.
Produzione di idrogeno verde
La trasformazione energetica da energia solare ad idrogeno è un processo noto come "produzione di idrogeno verde" o "idrogeno solare". Questo processo sfrutta l'energia solare per generare idrogeno, che può essere utilizzato come una forma di energia pulita e rinnovabile.
Ecco come avviene questa trasformazione:
Raccolta dell'energia solare: La prima fase coinvolge la raccolta dell'energia solare utilizzando pannelli solari o dispositivi specializzati noti come sistemi di concentrazione solare. Questi dispositivi catturano la luce solare e la convertono in energia termica o elettrica.
Conversione in energia termica: In alcuni casi, l'energia solare viene convertita direttamente in energia termica utilizzando collettori solari. Questa energia termica può essere utilizzata per alimentare reattori chimici per la produzione di idrogeno.
Elettrolisi dell'acqua: La tecnologia più comune per la produzione di idrogeno verde è l'elettrolisi dell'acqua. In questo processo, l'energia termica o elettrica prodotta dalla luce solare viene utilizzata per suddividere le molecole d'acqua (H2O) in idrogeno (H2) e ossigeno (O2) utilizzando elettrodi in un elettrolizzatore. L'equazione chimica per questa reazione è la seguente:
2H2O -> 2H2 + O2Stoccaggio dell'idrogeno: Una volta prodotto, l'idrogeno può essere stoccato in serbatoi specializzati per un uso futuro. Questo è un aspetto importante dell'energia dell'idrogeno, poiché l'idrogeno è difficile da immagazzinare e trasportare in forma gassosa.
Utilizzo dell'idrogeno: L'idrogeno prodotto può essere utilizzato in diverse applicazioni. Può essere bruciato in celle a combustibile per produrre energia elettrica, utilizzato come carburante per veicoli a idrogeno, o impiegato in processi industriali che richiedono idrogeno come materia prima.
Questo processo di produzione di idrogeno verde è attraente perché non produce emissioni di carbonio dirette se l'energia solare utilizzata è derivata da fonti rinnovabili. Tuttavia, vi sono sfide legate all'efficienza del processo e al costo, che stanno lentamente venendo affrontate attraverso miglioramenti tecnologici e investimenti nella ricerca e nello sviluppo di nuove tecnologie.
elettrolisi dell'acqua
elettrolisi dell'acqua 2
combustione dell'idrogeno
L'idrogeno...
"L'idrogeno" è un capitolo del libro "Il sistema periodico" di Primo Levi, pubblicato nel 1975. In questo capitolo, Levi racconta la sua esperienza come studente di chimica nella scuola media a Torino, negli anni '20.
Levi non era un alunno particolarmente brillante, ma era affascinato dalla chimica e in particolare dall'idrogeno, l'elemento più leggero dell'universo. Insieme al suo amico Enrico, Levi conduceva esperimenti chimici nel seminterrato di casa sua, cercando di estrarre l'idrogeno dall'acqua.
Un giorno, i due ragazzi riuscirono a produrre una piccola quantità di idrogeno gassoso. Levi, incuriosito dalle proprietà di questo gas, ne avvicinò un fiammifero e provocò una piccola esplosione. L'esperienza lo lasciò affascinato e intimorito allo stesso tempo, facendogli capire il potere e la pericolosità della chimica.
Oltre all'aneddoto dell'esperimento con l'idrogeno, il capitolo "L'idrogeno" contiene anche riflessioni di Levi sulla natura della chimica e sul suo significato nella sua vita. Per Levi, la chimica rappresentava una via di fuga dal mondo grigio e opprimente della sua infanzia. Era un modo per esplorare il mondo e per capire le leggi che lo governano.
Ecco alcuni dei temi principali trattati nel capitolo:
L'importanza della curiosità e dell'esplorazione: Levi sottolinea l'importanza di essere curiosi e di voler esplorare il mondo che ci circonda. La chimica, per lui, era un modo per soddisfare questa curiosità e per imparare a conoscere il funzionamento dell'universo.
Il potere della scienza: L'esperimento con l'idrogeno dimostra il potere della scienza e della chimica in particolare. Levi è affascinato dalla capacità della chimica di trasformare la materia e di creare nuove sostanze.
Il rapporto tra l'uomo e la natura: Levi riflette sul rapporto tra l'uomo e la natura. La chimica, per lui, è un modo per capire come l'uomo è inserito nel mondo naturale e come può interagire con esso.
L'importanza dell'amicizia: L'amicizia con Enrico è fondamentale per Levi. I due ragazzi condividono la passione per la chimica e si sostengono a vicenda nel loro percorso di apprendimento.
"L'idrogeno" è un capitolo breve ma ricco di significato. È un racconto che ci parla della curiosità, del potere della scienza e dell'importanza dell'amicizia. È anche una riflessione sul rapporto tra l'uomo e la natura.
Oltre al capitolo de "Il sistema periodico", Primo Levi ha scritto un altro racconto intitolato "Fiamma azzurra". Questo racconto, pubblicato nel 1963, riprende in parte la storia dell'esperimento con l'idrogeno e la amplia con ulteriori riflessioni sulla chimica e sulla natura.
Se sei interessato ad approfondire l'argomento, puoi consultare i seguenti materiali:
Il sistema periodico di Primo Levi (Einaudi, 1975)
Fiamma azzurra di Primo Levi (Einaudi, 1963)
Primo Levi e la chimica di Piero Ballantini (Einaudi, 2006)
L'idrogeno - Il Sistema Periodico (Levi)
La pila Volta
Una pila voltaica, realizzata con monetine di rame e alluminio, è un semplice dispositivo per generare una corrente elettrica attraverso una reazione chimica. Questa pila sfrutta la differenza di potenziale elettrico tra il rame e l'alluminio immersi in una soluzione elettrolitica (solitamente una soluzione salina o acida). Quando i due metalli vengono collegati tramite un conduttore esterno, gli ioni positivi dell'elettrolita si spostano dal rame all'alluminio, generando una corrente elettrica attraverso il circuito esterno. Questo processo continua finché la reazione chimica fornisce energia, producendo così una fonte di energia elettrica a bassa tensione. Le pile Volta sono spesso usate per dimostrare i principi delle celle galvaniche e sono impiegate in applicazioni didattiche e sperimentali.
La pila al limone
Una pila al limone è un semplice dispositivo elettrico realizzato utilizzando un limone come elettrolita. Un pezzo di metallo, solitamente zinco, è inserito in un'estremità del limone, mentre un altro pezzo di metallo, come rame, viene inserito nell'altra estremità. Questi metalli reagiscono con gli acidi naturali presenti nel limone, creando una differenza di potenziale elettrico tra di loro. Collegando un filo conduttore ai due metalli, è possibile creare un circuito e far fluire una piccola corrente elettrica attraverso di esso. Le pile al limone sono spesso usate come esperimenti didattici per dimostrare i concetti di base della produzione di energia elettrica da sostanze chimiche.
Attività n° 1 Lanciare la sfida e chiedere ai docenti di compilare questa tabella facendo alcuni esempi esemplificativi come: per trasformare l'energia chimica in energia elettrica i usa la pila (es pila al limone)
La fotosintesi, un sistema che riesce a trasformare l'energia luminosa in energia chimica.
La quantita di acqua presente in un bacino ad un certa altezza possiede una energia potenziale.
Una dinamo è un sistema che riesce a trasformare l'energia meccanica in energia elettrica.
Attività n° 2 Momento di debriefing. Preparare un padlet che permetterà a tutti di esprimere la prorpia opinione rispetto alla compilazione della tabella.
Attività n°3 Produzione: Mettere a disposizione dei materiali in modo da permettere ai vari gruppi di realizzare attraverso un'attività di tinkering la produzione di un artefatto che permetterà di trasformare una forma di energia in un'altra.
Attività n° 4 Condivisione dei lavori: Caricare un video di presentaiozne del lavoro realizzzato dai singoli gruppi.....
grazie a questa semplicissima attività sarà possibile dimostrare che l'uomo conduce la corrente elettrica. potete usare questo esempio come elemento di engagement ponendo ai ragazzi la domanda
"ma tu sei un buon conduttore? "
L'attività stem può essere lanciata come forma di sfida..