La natura, attraverso la termodinamica e i suoi tre principi detta le leggi con le quali economia e società si devono scontrare quotidianamente. Attraverso un discussion game si lavora insieme per scoprire questi legami, spiegarli e discuterli.

1. Discussion Game - Energia e Sostenibilità
la fisica nelle nostre scelte di tutti i giorni
LNF-INFN

2. descrivete con tre parole o una frase breve
quello che per voi è il concetto di sostenibilità
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1

3. descrivete con tre parole o una frase breve
quello che per voi è il concetto di energia
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2

4. descrivete con tre parole o una frase breve
quello che per voi è il concetto di reversibilità
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3

5. descrivete con tre parole o una frase breve
quello che per voi è il concetto di efficienza
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4

6. descrivete con tre parole o una frase breve
quello che per voi è il concetto di efficienza
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5

7. quanto siamo bravi a rendere più efficienti i
consumi (tanto, poco, per nulla)?
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8. un litro di acqua e un litro di petrolio costano
al dettaglio circa un euro, quale è il prezzo
assurdo?
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7

9. Discussion Game - Energia e Sostenibilità
la fisica nelle nostre scelte di tutti i giorni
LNF-INFN

10. “lo Sviluppo sostenibile è uno sviluppo che soddisfa i bisogni del presente senza
compromettere la possibilità delle generazioni future di soddisfare i propri bisogni”
Rapporto Brundtland, 1987
1Carta dei fatti

11. L'energia è la grandezza fisica che misura la capacità di un corpo o di un
sistema fisico di compiere lavoro, a prescindere dal fatto che tale lavoro
sia o possa essere effettivamente svolto
Fusione nucleare dell'idrogeno (fonte di energia del Sole)
Fusione nucleare deuterio-trizio
Fissione nucleare (dell'U 235 puro) (Usato al 80-90% in bombe
atomiche e nel reattore nucleare a fissione dei sottomarini nucleari)
Uranio arricchito (3,5% U235) nel reattore nucleare ad acqua naturale
Idrogeno (liquefatto a -235 °C)
Metano (1,013bar, 15 °C)
Gas naturale (compresso) a 200 bar
GPL: propano
GPL: butano
Benzina
Gasolio/Gasolio da riscaldamento
Energia potenziale dell'acqua in diga (alta 100 m)
Molla (molla di orologio), molla di torsione
0 1 10.000 100.000.000
0
0,001
45,8
46,9
49,1
49,6
53,6
55,6
143
3.456.000
88.250.000
337.000.000
645.000.000
Densità di energia per massa (MJ/kg)
0,0003
alcuni numeri: il fabbisogno mondiale 15 TW ovvero 130 milioni di GWh
Consumo giornaliero 11.4 kW (USA)-0.6kW (india)
media mondiale 2.2 kW ovvero 53 kWh/giorno/persona
ognuno in media consuma l’equivalente di 33 persone che lavorano
8 ore al giorno
33% trasporti, 34% industria, 33% terziario e residenziale
il 27% dell’energia viene persa in generazione e trasmissione
2Carta dei fatti

12. ἄπειρον (ápeiron) illimitato, infinito, indefinito…
ἐνροπή (entropé) “dentro” la “trasformazione"
3Carta dei fatti

13. 1. conservazione dell’energia: nulla si crea e nulla si
distrugge, tutto si trasforma
2. irreversibilità - è impossibile in natura realizzare un
processo spontaneamente reversibile, ogni trasformazione
porta a un degrado costante delle risorse – massa ed
energia – che entrano nel processo. La misura di questa
tassa da pagare è detta entropia, che possiamo quindi
considerare anche come una misura delle scorie della
trasformazione
3. efficienza: i processi non spontanei o non reversibili oltre a
produrre entropia, hanno anche bisogno di lavoro per poter
accadere; è quindi impossibile realizzare un processo che
sia efficiente al 100%.
4Carta dei fatti

14. quarto principio della termodinamica: materia ed energia entrano nel processo economico
con un grado di entropia relativamente bassa e ne escono con un'entropia più alta
Nicholas Georgescu-Roegen
5Carta dei fatti

15. “… promemoria energetico:
• 1 kWh è il lavoro che fa un uomo in 5 ore, con un costo di almeno 50 euro
• 1 kWh elettrico costa 17 centesimi; equivalente ad un lavaggio in
lavatrice…
• 1 kWh si produce con 1 m2 di pannelli solari, aspettando 5 ore circa in una
bella giornata
• 1 kWh è disponibile bruciando un bicchiere di benzina; 2-3 km in macchina
• 1 kWh è contenuto in un granello di polvere di Uranio…”
Carta dei fatti 6

16. 1 kWh è disponibile bruciando un bicchiere di benzina;
2-3 km in macchina
7Carta dei fatti
100.000.000 anni
perché l’ecosistema
lo produces
solo lo 0.5% dell’acqua sul
nostro pianeta è dolce ed
utilizzabile

17. pullman Fiumicino aeroporto - centro di Roma: 4
euro, 8 euro andata e ritorno. La compagnia
aerea sulla quale sto viaggiando si permette di
fare anche pubblicità comparativa: "vi ricordiamo
che risparmiate 10 euro a viaggio rispetto al
treno".
L'Italia è il secondo paese d'Europa per vetture pro capite!
Carta dei fatti 8

18. 9Carta dei fatti
23% gas, 25% carbone, 37% petrolio
—> 86 % combustibili fossili
6% nucleare, 4% biomasse, 3% idrologico, 1% altre rinnovabili

19. 10Carta dei fatti

20. 11Carta dei fatti
spoken human, between 200,000 (Homo sapiens) and 50,000 years ago
life expectancy ~ 20 years
Todays life expectancy 67.2 years
life expectancy ~26 years
life expectancy ~28-30 years
life expectancy ~30-45 years
Milions GWh/year

21. 12Carta dei fatti
Ogni forma di energia deriva direttamente dall’energia di fusione nucleare
(forza debole) del nostro sole e delle stelle che lo hanno preceduto,
accumulata in processi rapidi, come per il cibo, più lenti come l’energia
potenziale dell’acqua o millenari come nel caso del petrolio, carbone, gas.
Oggi quindi questa energia è disponibile e immagazzinata in tre forme
distinte: energia meccanica, chimica e nucleare (ovvero quella contenta
nella materia stessa e che arriva del sole)

22. 13Carta dei fatti
Gli impianti a vapore possono al massimo arrivare a sfiorare il 50% di
rendimento, i turbogas più spinti si aggirano attorno al 35%, mentre per i cicli
combinati si può arrivare al 60%. Per quanto riguarda le centrali nucleari, dove
il combustibile in questo caso è l’Uranio arricchito, il rendimento è piuttosto
basso difficilmente supera il 35% per impianti BWR e PWR
Tutto il resto sono scorie, o energia persa sotto forma di calore (che può
essere considerata una forma comunque non sostenibile di energia per
l’ambiente)
L’energia si presenta nelle sue
varie forme: meccanica (gravità),
chimica (elettromagnetismo) e
nucleare (interazione forte)

23. 14Carta dei fatti
coltiviamo il 38% delle terre emerse contribuendo al 35% delle emissioni ci CO2
in atmosfera. Usiamo per l’agricoltura il 70% delle fonti d’acqua di cui parte da
bacini fossili quindi non rigenerabili in tempi brevi. Il 60% dei cereali sono usati
per alimentarci, il 35% è destinato alla produzione di carne - per un 1kg di carne
servono 35 kg di cereali - e il 5% a biocarburanti - un pieno di un SUV di etanolo
si sfamerebbe una persona per un anno.

24. 15Carta dei fatti
https://ourworldindata.org/a-history-of-global-living-conditions-in-5-charts/