Risposte alle Domande

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Capitolo 1 – Energia e Portatori di Energia
1.1.1. In che modo ci si può spostare da una città a un'altra? Quali propellenti si
possono usare?
Se prendiamo l'automobile, abbiamo bisogno di benzina.
Se viaggiamo invece con la ferrovia, allora avremo bisogno di diesel, elettricità o carbone, a
dipendenza del tipo di locomotiva che trainerà il convoglio.
Se voliamo invece con un aeroplano, allora avremo bisogno di cherosene.
Anche quando viaggiamo con un cavallo o a piedi abbiamo bisogno di un propellente: il
cavallo ha bisogno di fieno e paglia, noi di cibo.
1.1.2. Nelle immagini 3 e 4 riportate di seguito si "consuma" energia. Quale
propellente viene utilizzato?
Immagine 3 (da sinistra in alto in senso orario):
Elettricità - Elettricità - Banana (cibo) - Benzina
Immagine 4 (da sinistra in alto in senso orario):
Elettricità - Cherosene - Salsiccia (cibo) - Gas (o elettricità a dipendenza del tipo di fornello)
1.1.3. Elenca alcune macchine ed indica il tipo di propellente che utilizzano.
Macchina
Ferro da stiro
Camion
Mulino a vento
Propellente
Elettricità
Diesel
Vento
1.1.4 Cosa hanno in comune combustibili, cibo, elettricità?
Trasportano energia.
1.2.1. Perché per viaggiare o per riscaldare non si usa semplicemente energia senza
portatore?
Non c'è energia senza portatore.
1.2.2. Elenca degli apparecchi che ricevono energia tramite:
a) elettricità
b) benzina
c) carbone
Portatore
elettricità
benzina
carbone
Macchina che riceve
Aspirapolvere, macchina da lavare
Automobile, Tassì
Locomotiva a vapore, forno a carbone
1.2.3. Tramite quali portatori ricevete a casa l'energia?
Elettricità, cibo, nafta, ...
Vedi anche capitolo 5.6 - Da dove proviene l'energia che utilizziamo a casa nostra? (pagina
31)
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1.2.4. Un prato può essere tosato in modi diversi. Qual è il portatore di energia
necessario nei diversi casi?
Modalità
Falce
Tosaerba elettrico
Tosaerba a benzina
Portatore d'energia
Cibo
Elettricità
Benzina
1.2.5. Una pecora "tosa" l'erba del giardino. Da quale portatore riceve la pecora
l'energia per tosare l'erba?
Dall'erba che mangia.
1.2.6. Da quali portatori ricevono l'energia le macchine presenti in un cantiere?
Macchina
Gru
Autocarro
Ruspa
Portatore d'energia
Elettricità
Diesel
Diesel
1.3.1. Qual è il combustibile riportato nella tabella 6 che trasporta più energia e quale
quello che ne trasporta meno?
La quantità maggiore di energia è contenuta nel propano, mentre la legna verde ne trasporta la
quantità minore.
1.3.2. Cosa significa il prefisso "chilo"?
Significa 1'000, 103 .
1.3.3. A casa prova a guardare su quali alimenti figura un'etichetta con il contenuto
energetico. Confronta i dati con quelli della tabella 7
Su una scatola di Conflakes si può leggere: "100 g contengono 1'600 kJ". Cioè 1,0 kg
contengono 16'000 kJ. Ciò corrisponde al contenuto energetico della farina nella tabella 7. I
cornflakes sono infatti costituiti per la maggior parte da farina.
1.3.4. Quali alimenti contengono più e quali meno energia?
Frutta, verdura contengono poca energia; grasso, burro e carne molta.
1.3.5. A cosa è dovuto il fatto che frutta e verdura contengono così poca energia?
Ciò è dovuto al fatto che la frutta e la verdura contengono molta acqua e che l'acqua "non
contiene" energia.
1.3.6. Ogni giorno hai bisogno di circa 10'000 kJ per vivere. Quante tavolette di
cioccolata (di 100 g) contengono questa quantità di energia?
Una tavoletta di cioccolata contiene 2'400 kJ. 4 tavolette contengono 9'600 kJ e bastano
quindi a soddisfare il fabbisogno giornaliero.
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Capitolo 2 – Fonti di Energia e Riceventi di Energia
2.1.1. Cita alcuni portatori di energia e per ciascuno indica delle possibili fonti di
energia e dei possibili riceventi d'energia.
Portatore d'energia
Cibo
Luce
Erba
Elettricità
Nafta
Benzina
Fonte
Fattoria
Sole
Prato
Centrale elettrica
Serbatoio della nafta
Serbatoio dell'auto
Ricevente
Uomo
Pianta
Pecora
Ferro da stiro
Bruciatore
Motore dell'auto
2.2.1. Disegna un diagramma di flusso dell'energia per le seguenti situazioni:
a) Un fornello da campeggio collegato a una bombola a gas
b) Un uomo che acquista del cibo in un negozio
c) Un forno a carbone che riceve il carbone da un deposito in cantina
d) Il motore di un'automobile diesel
Bombola
del gas
Energia
Fornello
da
campeggio
Negozio
Gas Propano
Deposito
di
carbone
Energia
Energia
Uomo
Alimentari
Forno
a
carbone
Serbatoio
Carbone
Energia
Motore
Diesel
2.2.2. Quali sono i vantaggi di un simbolo per rapporto a una rappresentazione
fedele di un oggetto? Quali gli svantaggi?
Vantaggi:
Si riconoscono subito parecchi fatti importanti. Non ci si perde in dettagli.
Svantaggi:
Nel caso in cui ci si interessi a dei dettagli quali ad esempio le dimensioni di alcune parti
dell'apparecchio o il colore dello stesso, il simbolo utilizzato non ci dà sufficienti
informazioni.
2.3.1. Descrivi la struttura di un riscaldamento centrale.
Nel riscaldamento centrale il combustibile viene bruciato nel bruciatore, che normalmente si
trova in cantina. Nel bruciatore si riscalda l'acqua. In altre parole possiamo dire: nel bruciatore
l'energia cambia portatore passando dal combustibile all'acqua. L'acqua calda, caricata di
energia, viene pompata attraverso dei tubi nelle camere della casa. In ogni camera passa
attraverso un calorifero. Nel calorifero l'acqua calda cede la sua energia all'aria circostante. In
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seguito a tale processo l'acqua si raffredda e l'aria si riscalda. L'acqua raffreddata ritorna poi
tramite un altro tubo nel bruciatore ove verrà nuova mente ricaricata di energia e così via.
2.3.2. Come si può riconoscere in un calorifero di un riscaldamento centrale
attraverso quale dei due tubi fluisce l'acqua carica di energia?
La condotta attraverso la quale scorre l'acqua carica di energia è più calda dell'altra.
2.3.3. Con quale portatore di energia i caloriferi cedono l'energia ricevuta dall'acqua
calda alla camera?
Con l'aria calda.
2.4.1. Cita alcuni apparecchi che sono sia riceventi che fonti di energia. Con quale
portatore ricevono energia? Con quale la cedono?
Apparecchio
Centrale idroelettrica
Asciugacapelli
Cella solare
Bruciatore
Portatore con cui
ricevono energia
Acqua in movimento
Elettricità
Luce
Nafta
Portatore con cui
cedono energia
Elettricità
Aria calda
Elettricità
Aria o acqua calda
2.4.2. Con quale portatore cedono energia le centrali elettriche? Con quali portatori
la possono ricevere?
Le centrali elettriche cedono l'energia sempre con il portatore elettricità. La possono ricevere
dal portatore: carbone, uranio, nafta, acqua in movimento, aria in movimento, gas naturale,
luce.
Capitolo 3 – Due Grandi Categorie di Portatori di Energia
3.1.
Qual è l'uscita del portatore vuoto in una stufa a carbone? Il carbone è un
portatore d'energia del tipo vuoto a rendere o del tipo vuoto perso?
Il camino e la cenere che rimane alla fine della combustione. Il carbone è un portaotre
d'energia del tipo vuoto perso.
3.2.
Come si potrebbe costruire un riscaldamento centrale in cui l'acqua sia un
portatore d'energia del tipo vuoto a perdere? Perché non lo si fa?
Mettendo sempre acqua fresca a contatto con il bruciatore e immettendo l'acqua che ha ceduto
il proprio calore al calorifero nello scarico. Questo non viene fatto poiché l'acqua fresca è
preziosa e deve essere pagata.
Capitolo 4 – Il Portatore di Energia Quantità di Moto Angolare
4.1.1. Elenca alcuni esempi in cui l'energia viene trasportata attraverso un albero
motore.
Nell'automobile attraverso l'albero cardanico. Nel macinino da caffè, dal motorino elettrico
alla macina.
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4.1.2. Quali portatori d'energia invisibili conosci?
L'aria, il gas propano, l'elettricità, la quantità di moto angolare.
4.2.1. Elenca alcune fonti che danno energia tramite il portatore d'energia quantità di
moto angolare. In base a cosa le riconosci?
Motore elettrico, motore a benzina, turbina, mulino a vento.
Si riconoscono dalla presenza di un albero motore.
4.2.2. Elenca alcuni riceventi che ricevono energia tramite il portatore d'energia
quantità di moto angolare. In base a cosa li riconosci?
Dinamo, volano, elica.
Si riconoscono dalla presenza di un albero motore.
4.2.3. Da cosa si riconoscono gli apparecchi che ricevono energia dall'uomo tramite
il portatore 'energia quantità di moto angolare? Elenca alcuni esempi di questi
apparecchi.
Si riconoscono dalla presenza di una manovella.
Orologio a molla, macino del caffè.
4.3.1. Disegna il diagramma del flusso dell'energia di un macinino da caffè
alimentato da un motore elettrico.
Motorino
elettrico
Energia
Macinino
da
caffè
Quantità di moto
angolare
elettrico
4.3.2. Immagina che la turbina e la dinamo della figura 12 siano tenute non da una
sola persona bensì da due, di cui una tiene la turbina e l'altra la dinamo. La
dinamo riceve energia? Qual è il percorso seguito dalla quantità di moto
angolare?
La dinamo riceve energia. Il circuito in cuo fluisce il portatore quantità di moto angolare è
chiuso.Attraverso le braccia ed il corpo della prima persona la quantità di moto angolare
fluisce dalla turbina alla Terra e da lì attraverso il corpo e le braccia della seconda persona
verso la dinamo.
4.4.1. Quando si vuole fare un buco attraverso un pezzo di ferro, questo viene
fissato in una morsa. Perché?
Questo viene fatto affinché la quantità di moto che dal trapano scorre verso il pezzo di ferro
possa ritornare al trapano per ricaricarsi di energia.
4.4.2. Pierino sta facendo un buco in una parete con un trapano. Qual è il percorso
dell'energia? Quale quello della quantità di moto angolare?
L'energia fluisce dal motore del trapano alla punta dello stesso.
La quantità di moto angolare fluisce dal motore del trapano alla parete e poi dalla parete
attraverso il suolo, le gambe e le braccia della persona che aziona il trapano, nuovamente al
motore del trapano.
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Capitolo 5 – I Trasferitori di Energia
5.1.1. Elenca alcuni esempi di trasferitori d'energia. Indica con quale portatore
ricevono energia e con quale la cedono.
Vedi testo - Paragrafo 5.1. Fonti e riceventi trasferiscono energia (pagina 23)
5.1.2. Disegna il diagramma di flusso dell'energia di:
a) un motore a benzina
b) una lampadina
c) una dinamo
Energia
Motore
a
benzina
Benzina +
Ossigeno
Acqua + CO2
Energia
Energia
Quantità di moto
angolare
Lampadina
Luce
Elettricità
Energia
Energia
Energia
Dinamo
Quantità di moto
angolare
Elettricità
5.1.3. Quale trasferitore d'energia scarica energia da:
a) quantità di moto angolare a elettricità
b) luce a elettricità
c) cibo a quantità di moto angolare
d) aria a quantità di moto angolare
e) olio da riscaldamento all'aria
a) Dinamo, Generatore
b) Cella solare
c) Un uomo che aziona una manovella
d) Mulino a vento
e) Bruciatore
5.2.1. Disegna i diagrammi di flusso dell'energia per una turbina ad acqua e per una
pompa ad acqua. Come si può trasformare l'uno nell'altro?
Energia
Acqua
Turbina
ad
acqua
Energia
Energia
Quantità di moto
angolare
Quantità di moto
angolare
Pompa
ad
acqua
Energia
Acqua
Si può trasformare l'uno nell'altro cambiando il verso di tutte le frecce e poi capovolgendo il
diagramma
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5.2.2. Elenca alcuni apparecchi in cui l'energia può fluire sia in un senso che
nell'altro.
Alcuni motori elettrici (dinamo), motori idraulici, ventole.
5.3.1. A cosa bisogna stare attenti quando si collegano tra di loro due trasferitori?
Vi deve essere compatibilità per il portatore d'energia: il portatore di energia all'uscita del
primo trasferitore deve essere lo stesso di quello all'entrata del secondo trasferitore.
5.3.2. Quale trasferitore bisogna porre tra un motore a benzina ed una lampadina se
si vuole accendere quest'ultima con il motore a benzina?
Un generatore di corrente elettrica.
5.3.3. Inventa una lunga fila di trasferitori collegati tra di loro.
5.3.4. Disegna una fila di trasferitori più lunga possibile e che esiste realmente.
5.3.5. Disegna una pompa ad acqua elettrica
a) tramite un solo simbolo
b) tramite due simboli collegati tra di loro
Pompa
ad acqua
elettrica
Energia
Energia
Elettricità
Energia
Motore
elettrico
Acqua
Energia
Pompa
ad acqua
Quantità di moto
angolare
Elettricità
Energia
Acqua
5.3.6. Componi dei diagrammi di flusso dell'energia per i seguenti apparecchi
utilizzando ogni volta due trasferitori
a) pompa elettrica
b) pompa ad acqua azionata da un motore a benzina
c) pompa ad acqua azionata dal vento
Energia
Elettricità
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Motore
elettrico
Energia
Pompa
ad acqua
Quantità di moto
angolare
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Energia
Acqua
Energia
Benzina +
Ossigeno
Motore
a
benzina
Energia
Pompa
ad acqua
Quantità di moto
angolare
Energia
Acqua
Acqua +diossido di carbonio
Energia
Ventola
Energia
Pompa
ad acqua
Quantità di moto
angolare
Aria in movimento
Energia
Acqua
5.4.1. In quale riga si trovano le lampade? Perché?
Nella riga "elettricità".
In genere le lampade ricevono energia con il portatore elettricità (potrebbero però trovarsi
anche nella riga "combustibile": si pensi ad esempio alle lampade a petrolio o alle torce).
5.4.2. Cosa hanno in comune gli apparecchi che si trovano sulla stessa riga
orizzontale della tabella?
Ricevono energia dallo stesso portatore.
5.5.1. Quali portatori di energia vanno bene per trasportare energia su grandi
distanze e quali no? Perché?
Adatti:
combustibili, elettricità, luce.
Non adatti:
quantità di moto angolare, acqua calda, aria calda, aria sotto pressione.
5.6.1. Con quali portatori giunge l'energia a casa tua? Da dove proviene questa
energia? Prova a ripercorrerne il tragitto.
Confronta il disegno al paragrafo 5.6. Da dove proviene l'energia che utilizziamo a casa
nostra? (pagina 31)
5.6.2. Nella figura della pagina precedente puoi percorrere in più modi la strada dal
Sole alla casa. Disegna il diagramma del flusso dell'energia utilizzando i
simboli appresi per qualche percorso.
Energia
Sole
Energia
Campi
Luce
Csa
Nutrimento
vegetale
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Sole
Energia
Pioggia
Energia
Centrale Energia
idroelettri
ca
Acqua
in
movimento
Luce
Casa
Elettricità
5.6.3. I lucci si nutrono di pesci più piccoli di loro. Anche l'energia che riceviamo
quando mangiamo un luccio proviene dal Sole? Spiega la tua risposta!
Si! Infatti i pesci piccoli di cui i lucci si nutrono, si nutrono a loro volta di piante acquatiche.
Capitolo 6 – I Depositi di Energia
6.1.1. Perché si utilizzano i depositi di energia?
Per portare l'energia in un luogo ove non vi sono condotte.
Per disporre di energia quando se ne ha bisogno.
6.1.2. Elenca alcuni depositi di energia. A quale scopo vengono utilizzati?
Vedi capitolo 6.2. Descrizione di alcuni depositi d'energia (pagina 36).
6.2.1. Quali depositi d'energia ci sono a casa tua? A quale scopo vengono utilizzati?
Boiler per l'acqua calda
l'acqua vi viene riscaldata lentamente (nell'apparecchio fluisce lentamente energia). Quando
c'è bisogno si può disporre subito di acqua calda (l'energia esce molto velocemente).
Cisterna della nafta
qui viene immagazzinata l'energia necessaria per il riscaldamento della casa.
Credenza
qui viene depositato il cibo (portatore d'energia) che consumiamo durante i pasti.
6.2.2. Quali depositi d'energia vengono utilizzati negli orologi? Ci sono orologi senza
depositi d'energia?
Molle, pesi, batterie.
Si, quelli collegati alla rete elettrica: se stacco la spina, l'orologio si ferma.
6.2.3. Quali depositi d'energia vengono utilizzati nelle automobili giocattolo?
Batterie, molle
6.3.1. Disegna il simbolo per il deposito d'energia "bombola a gas". In questo
deposito l'energia viene immagazzinata assieme al portatore?
Energia
Bombola
di gas
Propano
Gas Propano
Energia
Gas Propano
Nella bombola di propano l'energia viene depositata assieme al suo portatore.
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Capitolo 7 – Uscita di Raffreddamento
7.1.1. Elenca alcuni apparecchi che hanno un sistema di raffreddamento. Dove si
trova il sistema di raffreddamento?
Apparecchio
Motore del motorino
Centrale nucleare
Computer
Sistema di raffreddamento
Alette metalliche sulla testa del motore
Torre di raffreddamento
Ventola
7.1.2. Nell'aspirapolvere dove si trova il sistema di raffreddamento?
Là dove fuoriesce l'aria. L'aria che risucchia la polvere nell'aspirapolvere raffredda anche il
motore.
7.1.3. Cosa succede se si tappa l'uscita dell'aria del retroproiettore?
Il retroproiettore si surriscalda e potrebbe rompersi.
7.2.1. Disegna i diagrammi di flusso dell'energia di una lampadina e di una cella
solare tenendo in considerazione il sistema di raffreddamento.
100 %
100 %
5%
Energia
Energia
Energia
Lampadina
Luce
Elettricità
10 %
Energia
Cella
solare
Luce
Elettricità
95 %
90 %
7.3.1. Elenca alcuni apparecchi che hanno basse perdite di energia.
Turbina ad acqua, motore elettrico, generatore.
7.3.2. Elenca alcuni apparecchi che hanno alte perdite di energia.
Lampadina, cella solare.
7.4.1. Si potrebbe giungere all'idea di costruire un moto perpetuo con una lampadina
e una cella solare. Riesci a immaginarti come?
Si collega la lampadina alla cella solare e si pone la cella solare in una posizione tale da poter
essere illuminata dalla lampadina quando questa si accende.
***
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