Diapositiva 1

energia e trasformazioni
della materia
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Primo input :
Il principio di conservazione
Energia chimica, termica e interna
Energia interna e trasformazioni della materia
I conti con l’energia
Il potere calorifico
Reazione di combustione ed energia elettrica
Reazioni di combustione ed impatto
ambientale
Reazioni chimiche ed energia elettrica
Energia chimica ed alimentazione
Energia per le attività umane
Il principio di conservazione
dell’energia
• L’energia si trasforma continuamente da una
forma a un’altra, ma l’energia totale del
sistema più l’ambiente esterno non cambia
Energia e particelle
• l’ energia cinetica
• l’ energia potenziale
delle particelle
connessa al movimento delle particelle
e’ associata alla posizione relativa
• La somma delle energie cinetiche delle p
energia termica
• L’insieme delle energie potenziali delle p
energia chimica
• Energia interna : somma di energia termica e chimica posseduta
da TUTTE LE PARTICELLE DI un corpo
Energia chimica e passaggi di stato
Come vedete ( e come dovreste
sapere) durante i passaggi di
stato di una sostanza pura ( o
meglio semplice) la
temperatura non
varia…tuttavia per fondere
del ghiaccio io devo fornire
calore!!! Che fine fa il calore
che fornisco? Si trasforma in
energia chimica, il ghiaccio e
l’acqua all’inizio e alla fine della
Una trasformazione che richiede energia per fusione possiedono la stessa
avvenire e’ detta endoenergetica, in
energia termica, ma l’acqua
particolare se l’energia richiesta e’ termica si
possiede più energia chimica!!!!
dice endotermica
Una trasformazione che sviluppa energia e’
detta esoenergetica, in particolare se
l’energia e’ termica si dice esotermica
Energia e dissoluzione di un soluto in
un solvente
• Alcune sono esotermiche altre endotermiche
• Dipende dal fatto che nelle dissoluzioni si ha la
rottura di legami tra le particelle di soluto e la
formazione di nuovi legami intermolecolari
tra particelle di soluto e di solvente
Es NaOH in acqua e’ esotermica
poiché i legami tra gli ioni e le
molecole di acqua hanno energia
chimica inferiore rispetto ai legami
chimici tra gli ioni dell’ idrossido di
sodio
Reazioni chimiche esotermiche
Non considerate lo stato di transizione non
l’abbiamo ancora fatto, considerate solo la
differenza di energia tra reagenti e prodotti
segnata in verde
L’energia scritta in
fucsia in
ordinata è l’energia chimica,
come vedete i reagenti
e i
prodotti hanno diversa energia
chimica. Cosa è successo alla
differenza di energia chimica(
segnata in verde) ? Si è
trasformata in energia termica
che viene liberata dal sistema.
Reazioni chimiche endotermiche
In una reazione
endotermica invece le
sostanze devono
assorbire energia per
formare i prodotti.
Per ottenere l’energia
chimica necessaria a
formare i prodotti il
sistema assorbe
energia termica che si
trasforma in energia
chimica
I conti con l’energia
• q= m Cs T
• q si calcola in Joule ( sola unità di misura
permessa nel sistema SI) o spesso in KJ
Cs è il calore
specifico dell’acqua
4,184Kj/Kg C
Il potere calorifico
• Calore sviluppato da 1 Kg o da 1 m 3 di
combustibile
La produzione Energia elettrica
• Energia cinetica
c.Termoelettriche
c.Geotermiche
c.Idroelettriche
c. Eoliche
Turbina
Trasforma energia
cinetica in energia
meccanica
Energia elettrica
Alternatore
Trasforma energia
meccanica in
energia elettrica
Energia
meccanica
Reazioni di combustione e
impatto ambientale
• 1) produzione di CO2
causa effetto serra
• 2) produzione di ossidi di zolfo
causano
piogge acide
Reazioni chimiche ed energia
elettrica
• Pile e batterie trasformano energia chimica in
energia elettrica
Le batterie sono sistemi di pile
uguali collocate in serie
Energia chimica e alimentazione
•
•
•
•
L’energia necessaria per il motore umano proviene dalla combustione delle
sostanze contenute negli alimenti
Dal punto di vista energetico i più importanti sono
1) lipidi
2) zuccheri o glucidi o carboidrati
Fotosintesi processo endoenergetico nel
quale si producono ossigeno e glucosio
La reazione di combustione del glucosio
produce energia chimica necessaria alle
attività vitali di tutti gli organismi , il
processo prende il nome di respirazione
cellulare
Le piante fanno sia la fotosintesi sia la
respirazione
I consumatori fanno solo la respirazione
devono pertanto introdurre glucosio con
l’alimentazione
Energia per le attività umane
• Energie esauribili : combustibili fossili
• Energie rinnovabili : energia solare, energia
idroelettrica, energia eolica, biomasse
Concetto di BIOMASSA dal punto
di vista energetico: le biomasse
sono forme biotiche che
possono essere usate come fonti
di energia
BREAK
Il principio di conservazione
dell’energia
• L’energia………………, ma l’energia totale
del sistema più ……………..non cambia
Energia e particelle
• l’ energia cinetica
connessa al ………….delle particelle
• l’ energia potenziale
e’ associata alla
…………….relativa delle particelle
• La somma delle energie cinetiche
energia………
• L’insieme delle energie potenziali
energia………..
• Energia interna :……………………………………..
Energia chimica e passaggi di stato
Come vedete ( e come dovreste
sapere) durante i passaggi di
stato di una sostanza pura ( o
meglio semplice) la
temperatura non
…….…tuttavia per fondere
del ghiaccio io
devo………………….!! Che fine
fa il ………….che fornisco? Si
trasforma in…………., il
ghiaccio e l’acqua all’inizio e
Una trasformazione che richiede energia per alla fine della fusione
avvenire e’ detta…………….., in particolare
possiedono la stessa………….,
se l’energia richiesta e’ termica si
ma l’acqua possiede più
dice……………..
energia………….!!!!
Una trasformazione che sviluppa energia e’
detta……………., in particolare se l’energia e’
termica si dice………………
Energia e dissoluzione di un soluto in
un solvente
• Alcune sono …………….altre……………………
• Dipende dal fatto che nelle dissoluzioni si ha la
rottura di ………….tra le particelle di soluto e la
formazione di ………………..tra particelle di
soluto e di…………………………
Es NaOH in acqua e’
……………..poiché i legami tra gli ioni
e le molecole di acqua hanno
energia chimica …….. rispetto ai
legami chimici tra gli ioni dell’
idrossido di sodio
Reazioni chimiche esotermiche
Non considerate lo stato di transizione non
l’abbiamo ancora fatto, considerate solo la
differenza di energia tra reagenti e prodotti
segnata in verde
L’energia scritta in fucsia in
ordinata è l’energia chimica,
come vedete i reagenti e i
prodotti hanno diversa energia
chimica. Cosa è successo alla
differenza di energia chimica(
segnata
in
verde)
?..................................................
...........................
Reazioni chimiche endotermiche
In una reazione
endotermica invece le
sostanze devono
…………….per formare
i prodotti. Per ottenere
l’energia chimica
necessaria a formare i
prodotti il sistema
assorbe ……………che
si trasforma
in………………..
I conti con l’energia
• q=……….
• q si calcola in ……( sola unità di misura
permessa nel sistema SI) o spesso in KJ
Cs è il calore
specifico dell’acqua
…….Kj/Kg C
Il potere calorifico
• ……………………………………
La produzione Energia elettrica
• …………………..
c.Termoelettriche
c.Geotermiche
c.Idroelettriche
c. Eoliche
…………
Energia elettrica
……………………………
…………….
Reazioni di combustione e
impatto ambientale
• 1) produzione di CO2
causa……….
• 2) produzione di ossidi di zolfo
causano………..
Reazioni chimiche ed energia
elettrica
• Pile e batterie trasformano energia ……….in
energia……………….
Le batterie sono sistemi di pile
uguali collocate in serie
Energia chimica e alimentazione
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L’energia necessaria per il motore umano proviene dalla …………… delle sostanze
contenute negli alimenti
Dal punto di vista energetico i più importanti sono
1)……………..
2)……………………………..
Fotosintesi processo ……………nel quale
si producono …………..e………………
La reazione di combustione del glucosio
produce energia …………..necessaria alle
attività vitali di tutti gli organismi , il
processo prende il nome di………………….
Le piante fanno sia la …………sia
la…………..
I consumatori fanno solo la ……….e
devono pertanto introdurre ………….. con
l’alimentazione
Energia per le attività umane
• Energie esauribili :……………………….
• Energie rinnovabili :………………………………….
Concetto di BIOMASSA dal punto di
vista energetico: le biomasse sono
………………..che possono essere usate
come………………………
BREAK
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2) Il vino è una bevanda antichissima, forse nata per un caso, che solo con il
passare del tempo è stato affinato per mezzo di tecniche di vinificazione sempre
migliori. E' un prodotto dell'uomo e della natura, quest'ultima da sola produrrebbe
solo aceto! Non viene usato solo come bevanda, ma in numerose preparazioni
culinarie, alle quali dona profumi e sapori deliziosi.
Pensa a quali sono i processi esoenergetici ed endoenergetici associati alla
produzione di un vino o di un liquore distillato dal vino, indica per ognuno se è
endoenergetico o esoenergetico
1)............................................
2).............................................
3)..............................
In relazione ai problemi legati all’uso dei combustibili nella vita quotidiana, indica l’unica
affermazione sbagliata :
•
durante la combustione, lo zolfo presente in molti combusitibiliforma ossidi allo stato
gassoso che si liberano nel’aria
•
gli ossidi di azoto e di zolfo possono reagire con l’acqua formando sostanze acide che
ricadono a terra creando il noto problema delle piogge acide
•
la grand eproduzione di anidride carbonica incrementa l’effetto serra dell’atmosfera che
causa un aumento della temperatura della terra
•
la distruzione delle foreste aggrava l’effetto serra in quanto diminuisce la quantità di piante
che assorbono l’anidride carbonica producendo l’ossigeno
•
il problema dell epiogge acide potrebbe essere contenuto se tutti noi usassimo come
combustibile la legna
...............
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da alcuni anni nel nostro paese si è esteso l’utilizzo per uso domestico di energia prodotta con la
combustione di metano anziché di gasolio o carbone. Indica i due evidenti vantaggi ottenuti con
questa scelta
eliminazione dell’effetto serra
riduzione dell’inquinamento atmosferico
riduzione del traffico di automezzi adibiti al rifornimento dei combustibili
utilizzazione di una fonte di energia rinnovabile anziché di origine fossile
grande risparmio economico
Indica un vantaggio ed uno svantaggio riguardanti la produzione di energia elettrica
tramite generatori ad energia eolica rispetto alla produzione con combustibili fossili
Vantaggio…………….
Svantaggio ……………….
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Ferwerda paragona il mais usato come combustibile al mais usato
come alimento.
Sotto c’è un elenco di fenomeni che avvengono quando il mais
brucia.
Questi fenomeni avvengono anche quando il mais fa da
combustibile nel corpo di un animale?
Fai un cerchio intorno a «Sì» o a «No» per ciascuno dei fenomeni.
Quando il mais brucia:
Viene consumato ossigeno Questo avviene anche quando il mais
fa da combustibile nel corpo di un animale?
Si/No
Viene prodotto diossido di carbonio (anidride carbonica) Questo
avviene anche quando il mais fa da combustibile nel corpo di
un animale?
Si/No
Viene resa disponibile energia Questo avviene anche quando il
mais fa da combustibile nel corpo di un animale?
Si/No
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Il frullatore
Metto latte, zucchero e cacao nella tazza di un frullatore, collego
il frullatore alla rete elettrica e premo un pulsante per metterlo
in funzione. Spengo dopo un minuto circa.
Quali trasformazioni di energia sono avvenute?
Completa la risposta qui sotto scrivendo le parole corrette al
posto dei puntini.
L’ ………………………. prelevata dalla rete ha alimentato un motore
che l’ha trasformata in ………….. ………………….
(………………………………….. delle pale). Le pale hanno esercitato una
forza che ha messo in movimento il latte, quindi hanno fatto un
……………. L’attrito interno ha trasformato l’ ……………………..
…………..… in …………………………………… del sistema, quindi la
…………………………… del sistema è aumentata. Il latte non è più in
equilibrio con l’ambiente e cede …..……………… all’ambiente.
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Montagne russe
In un parco divertimenti hanno deciso di installare una montagna russa.
[In una montagna russa il vagone non ha motore. Nella prima salita il vagone sale
agganciato ad una cremagliera (vedi figura qui a fianco). Arrivato in cima il vagone si
sgancia dall’ingranaggio e prosegue liberamente fino a fine corsa dove entra in
azione un dispositivo di frenaggio.]
Per la progettazione del percorso il comitato organizzatore ha pensato di rivolgersi
all’architetto Pastrocchioni, un professionista noto per non avere eccessive pretese
economiche.
Dopo qualche giorno l’architetto si è presentato con le carte del suo progetto. Ha
mostrato come prima cosa il disegno qui sotto …. ed è stato immediatamente
cacciato in malo modo.
stazione di partenza
cremagliera
Che cosa c’è di sbagliato nel
disegno? Perché un vagoncino
delle montagne russe non può
muoversi su questo percorso?