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Dalla scoperta del fuoco al calore prodotto per combustione, alla pila di Volta e le lampadine di Edison. Un viaggio tra passato, presente e ... futuro dell'energia.

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La conversione di energia termica in energia meccanica: le macchine - Livio De Santoli -

La prima macchina costruita per la conversione dell’energia termica in energia meccanica (è peraltro interessante ricordare in questo contesto la turbinetta di Erone di Alessandria del I secolo d.C.) fu quella di Savery alla fine del 1600.

Newcomen nel 1705 creò una rudimentale macchina a vapore, in seguito tecnologicamente migliorata da Watt (intorno al 1800) (Figigura seguente), poi da Stephenson (locomotiva a vapore, 1829), e via via fino ai cicli combinati ottenibili oggigiorno nelle grandi centrali per la produzione di energia.

L'energia convertita da una macchina nell'unità di tempo è definita potenza della macchina ed ha come unità di misura nel Sistema Internazionale il WATT [1W=1J/1 secondo].

Il progresso nell’efficienza termodinamica sviluppato negli ultimi tre secoli è rappresentato con il diagramma sottostante, dove in funzione degli anni è riportato un rapporto contenente $$eta$$, l’efficienza termodinamica a sua volta definita come rapporto tra il lavoro effettivamente prodotto e l’energia disponibile (l’exergia) in una trasformazione.

In questo diagramma è contenuto nell’andamento di $$eta$$ in funzione del tempo sia il concetto di rendimento di Primo Principio (rapporto tra l’energia effettivamente utilizzata - il lavoro prodotto - e l’energia fornita alla macchina per ottenere quel lavoro) che quello di RISPARMIO ENERGETICO. In particolare da notare l’apparente paradosso relativo a quest’ultima locuzione.

Visto il Primo Principio, secondo il quale l’energia si conserva sempre, sembrerebbe pleonastico fare qualcosa per conservarla, cioè limitare la depauperazione della sua quantità.

Ed in effetti non è nella quantità che occorre porre attenzione, ma piuttosto nella qualità dell’energia utilizzata, mettendo in campo tutte le operazioni atte ad evitare che si degradi.

L’uomo è sempre stato alla ricerca di fonti di energia, di modi cioè per produrre energia secondo le proprie esigenze; tali fonti di energia sono solitamente classificate “primarie”, oppure se da queste derivate, in “secondarie”.

Il calore (l’energia termica) può essere sia energia primaria (sotto forma di energia geotermica) oppure secondaria, come quella prodotta dalla combustione di un combustibile.

L’energia elettrica è una forma di energia secondaria, pressoché inesistente in natura anche se il suo utilizzo è diffusissimo.

Da L. Caglioti, L. De Santoli e G. Moncada: "Fondamenti di Sostenibilità Energetico-Ambientale"