Le diverse forme dell’energia: cinetica, potenziale, termica e chimica
L’energia è una grandezza fisica che si esprime in Joule, e ha un’equazione dimensionale di [Kg m^2 s^-2]. E’ possibile individuare varie forme di energia che possono essere immagazzinate o trasferite. Tra le più importanti forme di energia si hanno:
Energia cinetica
L’energia cinetica è strettamente correlata al moto di un oggetto e può essere calcolata con la formula K = ½ mv^2, dove m rappresenta la massa dell’oggetto e v la sua velocità. Si può notare che l’energia cinetica è proporzionale al quadrato della velocità, il che significa che se la velocità raddoppia, l’energia cinetica quadruplica.
Energia potenziale
L’energia potenziale è legata alla posizione di un corpo in un campo di forze. E’ l’energia immagazzinata dal sistema, che può essere convertita in energia cinetica o altre forme di energia. Ad esempio, un corpo fermo a una certa altezza sotto l’azione della forza di gravità accumula energia potenziale gravitazionale.
Energia potenziale elastica
Questa forma di energia è immagazzinata da un oggetto a seguito della sua deformazione, come, ad esempio, la compressione di una molla. L’energia potenziale elastica vale E = ½ k (x-x_0)^2, dipendendo dal quadrato della deformazione.
Energia termica
L’energia termica è dovuta al moto casuale delle molecole ed è correlata alla loro energia cinetica, che può essere vibrazionale, rotazionale o traslazionale. L’energia termica di un sistema dipende dalla temperatura del sistema, e può essere correlata dalla formula ½ mv^2 = 3/2 k_B T per un sistema gassoso.
Energia chimica
L’energia chimica è legata alle reazioni chimiche, in cui si rompono i legami presenti nei reagenti e si formano nuovi legami nei prodotti di reazione. L’energia chimica è quindi il potenziale che ha un sistema che subisce una trasformazione.
Calore latente
Rappresenta l’energia necessaria per far fondere un solido o per far bollire un liquido ed è associata a un passaggio di stato. Durante questi passaggi di fase non vi è variazione di temperatura, ma il calore fornito agisce sulla forza dei legami intramolecolari.
Energia del campo elettromagnetico
Rappresenta l’energia immagazzinata in una determinata regione dello spazio dal campo elettromagnetico generato localmente da una qualunque distribuzione di carica elettrica variabile nel tempo.
Energia nucleare
Correlata a processi nucleari ed è generata dalla conversione massa-energia che avviene quando si verifica la frammentazione di atomi. La quantità di massa persa è correlata all’energia dall’equazione di Einstein E = mc^2.