Che tipo di energia è costituita dalla luce e dal calore forniti dal Sole?
doc-14750
L' energia solare è la luce radiante e il calore proveniente dal sole sfruttato utilizzando una serie di tecnologie in continua evoluzione come il riscaldamento solare, fotovoltaico, energia solare termica, architettura solare e fotosintesi artificiale.
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doc-14772
I sistemi a concentrazione di energia solare (CSP) utilizzano lenti o specchi e sistemi di inseguimento per focalizzare un' ampia area di luce solare in un piccolo fascio luminoso. Il calore concentrato viene quindi utilizzato come fonte di calore per una centrale elettrica convenzionale. Esiste un' ampia gamma di tecnologie di concentrazione; i più sviluppati sono il canale parabolico, il riflettore di fresnel lineare concentrante, la parabola Stirling e la torre di energia solare. Varie tecniche sono utilizzate per tracciare il Sole e la luce di messa a fuoco. In tutti questi sistemi un fluido di lavoro viene riscaldato dalla luce solare concentrata e quindi utilizzato per la produzione di energia o l' accumulo di energia.
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doc-10983
Il clima più variegato di Nettuno rispetto a Urano è dovuto in parte all' aumento del riscaldamento interno. Anche se Nettuno si trova oltre il 50% più lontano dal Sole di Urano, e riceve solo il 40% della sua quantità di luce solare, le temperature superficiali dei due pianeti sono approssimativamente uguali. Le regioni superiori della troposfera di Nettuno raggiungono una temperatura bassa di 51,8 K (-221,3 °C). A una profondità in cui la pressione atmosferica è pari a 1 bar (100 kPa), la temperatura è 72,00 K (-201,15 °C). Più profondo all' interno degli strati di gas, la temperatura aumenta costantemente. Come con Urano, la fonte di questo riscaldamento è sconosciuta, ma la discrepanza è maggiore: Urano irradia solo 1,1 volte tanto energia quanto riceve dal Sole; mentre Nettuno irradia circa 2,61 volte tanto energia quanto riceve dal Sole. Nettuno è il pianeta più lontano dal Sole, ma la sua energia interna è sufficiente per guidare i venti planetari più veloci visti nel sistema solare. A seconda delle proprietà termiche del suo interno, il calore residuo dalla formazione di Nettuno può essere sufficiente a spiegare il suo attuale flusso di calore, anche se è più difficile spiegare contemporaneamente la mancanza di calore interno di Urano pur preservando l' apparente somiglianza tra i due pianeti.
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doc-5293
La termodinamica divide la trasformazione dell' energia in due tipi: processi reversibili e processi irreversibili. Un processo irreversibile è quello in cui l' energia viene dispersa (spread) in stati energetici vuoti disponibili in un volume, da cui non può essere recuperata in forme più concentrate (meno stati quantistici), senza degradazione di ancor più energia. Un processo reversibile è un processo in cui questo tipo di dissipazione non avviene. Ad esempio, la conversione di energia da un tipo di campo potenziale ad un altro è reversibile, come nel sistema a pendolo descritto sopra. Nei processi in cui si genera calore, gli stati quantici di energia inferiore, presenti il più possibile eccitazioni nei campi tra gli atomi, fungono da serbatoio per una parte dell' energia, dalla quale non può essere recuperata, per essere convertita con efficienza al 100% in altre forme di energia. In questo caso, l' energia deve rimanere in parte come calore, e non può essere completamente recuperata come energia utilizzabile, se non al prezzo di un aumento di qualche altro tipo di aumento simile al calore in disordine negli stati quantistici, nell' universo (come un' espansione della materia, o una randomizzazione in un cristallo).
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doc-5279
Nel contesto chimico, l' energia è un attributo di una sostanza in conseguenza della sua struttura atomica, molecolare o aggregata. Dal momento che una trasformazione chimica è accompagnata da un cambiamento in uno o più di questo tipo di struttura, è invariabilmente accompagnata da un aumento o diminuzione di energia delle sostanze coinvolte. Una certa energia viene trasferita tra l' ambiente circostante e i reagenti della reazione sotto forma di calore o luce; quindi i prodotti di una reazione possono avere più o meno energia dei reagenti. Si dice che una reazione sia esergonica se lo stato finale è inferiore sulla scala energetica rispetto allo stato iniziale; nel caso di reazioni endergoniche la situazione è l' inverso. Le reazioni chimiche sono invariabilmente impossibili a meno che i reagenti non superino una barriera energetica nota come energia di attivazione. La velocità di una reazione chimica (a una data temperatura T) è correlata all' energia di attivazione E, dal fattore di popolazione e-E/kT del Boltzmann - cioè la probabilità che la molecola abbia energia maggiore o uguale a E alla data temperatura T. Questa dipendenza esponenziale di una velocità di reazione dalla temperatura è nota come equazione Arrhenius.
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doc-5271
Per i "sistemi chiusi" senza fonte esterna o dissipatore di energia, la prima legge della termodinamica stabilisce che l' energia di un sistema è costante a meno che l' energia non sia trasferita dentro o fuori da lavori meccanici o calore, e che non si perda energia durante il trasferimento. Ciò significa che è impossibile creare o distruggere energia. Mentre il calore può sempre essere completamente convertito in lavoro in una dilatazione isotermica reversibile di un gas ideale, per i processi ciclici di interesse pratico nei motori termici la seconda legge della termodinamica stabilisce che il sistema che funziona perde sempre un po' di energia come calore di scarto. Questo crea un limite alla quantità di energia termica che può funzionare in un processo ciclico, un limite chiamato energia disponibile. L' energia meccanica e le altre forme di energia possono essere trasformate nell' altra direzione in energia termica senza limitazioni di questo tipo. L' energia totale di un sistema può essere calcolata sommando tutte le forme di energia del sistema.
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doc-14789
La geografia influenza il potenziale di energia solare perché le aree più vicine all' equatore hanno una maggiore quantità di radiazione solare. Tuttavia, l' uso del fotovoltaico che può seguire la posizione del sole può aumentare significativamente il potenziale di energia solare in aree più distanti dall' equatore. La variazione di tempo influenza il potenziale dell' energia solare perché durante la notte c' è poca radiazione solare sulla superficie della Terra per i pannelli solari da assorbire. Questo limita la quantità di energia che i pannelli solari possono assorbire in un giorno. La copertura nuvolosa può influenzare il potenziale dei pannelli solari perché le nuvole bloccano la luce in ingresso dal sole e riducono la luce disponibile per le celle solari.
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doc-9164
Una giunzione P-N può convertire l' energia luminosa assorbita in una corrente elettrica proporzionale. Lo stesso processo è invertito qui (cioè la giunzione P-N emette luce quando viene applicata energia elettrica. Questo fenomeno è generalmente chiamato elettroluminescenza, che può essere definita come l' emissione di luce da un semiconduttore sotto l' influenza di un campo elettrico. I vettori di carica ricombinano in una giunzione P-N orientata in avanti come gli elettroni incrociano dalla N-regione e ricombinano con i fori esistenti nella P-regione. Gli elettroni liberi sono nella banda di conduzione dei livelli di energia, mentre i fori sono nella banda di energia valenza. Così il livello di energia dei fori sarà inferiore a quello degli elettroni. Una parte dell' energia deve essere dissipata per ricombinare gli elettroni e i fori. Questa energia viene emessa sotto forma di calore e luce. Giunzione P-N.
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doc-14761
La massa termica è qualsiasi materiale che può essere utilizzato per immagazzinare il calore dal Sole nel caso di energia solare. I materiali comuni di massa termica includono pietra, cemento e acqua. Storicamente sono stati utilizzati in climi aridi o in regioni temperate calde per mantenere gli edifici freschi assorbendo l' energia solare durante il giorno e irradiando calore immagazzinato nell' atmosfera più fredda di notte. Tuttavia, possono essere utilizzati anche in zone fredde e temperate per mantenere il calore. Le dimensioni e il posizionamento della massa termica dipendono da diversi fattori come il clima, l' illuminazione diurna e le condizioni di ombreggiamento. Se correttamente incorporata, la massa termica mantiene le temperature degli spazi in un range confortevole e riduce la necessità di apparecchiature ausiliarie di riscaldamento e raffreddamento.
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doc-5281
La luce solare è catturata anche dalle piante come energia chimica potenziale nella fotosintesi, quando l' anidride carbonica e l' acqua (due composti a bassa energia) sono convertiti in carboidrati composti ad alta energia, lipidi e proteine. Le piante rilasciano anche ossigeno durante la fotosintesi, che viene utilizzato dagli organismi viventi come accettatore di elettroni, per rilasciare l' energia di carboidrati, lipidi e proteine. Il rilascio dell' energia accumulata durante la fotosintesi come calore o luce può essere scatenata improvvisamente da una scintilla, in un incendio boschivo, oppure può essere resa disponibile più lentamente per il metabolismo animale o umano, quando queste molecole sono ingerite e il catabolismo è innescato dall' azione enzimatica.
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doc-14793
La luce del sole ha influenzato la progettazione degli edifici fin dall' inizio della storia architettonica. L' architettura solare avanzata e i metodi urbanistici furono impiegati per la prima volta da greci e cinesi, che orientavano i loro edifici verso sud per fornire luce e calore.
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