FISICADIRITTOMATEMATICASTORIA

FISICA

Energia: è la capacità di un corpo di fare un lavoro.Lavoro: è un effetto. Lavoro = Forza * spostamento.Il difetto dell’energia è che si trasforma, cioè passa

da una forma di energia all’altra. Es: l’ATP; produce energia chimica, che si trasforma in calore; questo calore viene controllato mediante il raffreddamento. Il caldo ha soltanto una direzione: Caldo - freddo.

Questo viene chiamato 2° principio della termodinamica elaborato nei primi dell’800.

FONTI ENERGETICHE

Sono: Idrocarburi ( Metano e petrolio), carbone, legna, idroelettrica, fonti fossili, energie altarnative ecc.

Le fonti fossili sono da molti anni sottoterra ed hanno energia sottoforma di composti chimici. Es: Il carbonio ha come reazione chimica : CH4 + O2= CO2

CO2 è l’anidride carbonica. Essa provoca l’effetto serra, insieme a polveri e vapore acqueo.

Le energie alternative sono quelle più difficili da gestire.

ATOMOÈ la parte più piccola della materia, che si combina

con altre materie per formare un composto.All’interno dell’atomo ci sono cariche positive e

negative ( +; - ).Il nucleo dell’atomo è piccolo ed è formato da

protoni (+), elettroni (-) e neutroni (n).

L’atomo è caratterizzato da:Numero atomico 1H idrogeno un protone e un elettroneMassa: è la somma dei protoni e neutroni. 4

2He

Bohr: sosteneva che il nucleo era piccolo e che attorno ad esso ruotavano gli elettroni come se fossero pianeti.Heisenberg: sosteneva che non si poteva sapere dove stessero gli elettroni e che avevano carica negativa.

Gli elettroni si muovono in maniera non determinata; si trovano fuori dal nucleo, sono tanti quanti sono i protoni e sono degli orbitali.

BOHR E HEISENBERG

ISOTOPI

Non cambia il numero atomico, ma cambia il numero di massa e sono quasi tutti radioattivi.

Si può trovare anche nell’idrogeno:

21H

31H 1

1H

n +

nn +

+

Deuterio

Trizio ( è radioattivo )

Prozio

2 reazioni nucleari: fusione e fissione

Fusione: non si può controllare. Sono state sperimentate delle bombe H (a idrogeno) a fusione.

Fissione: vuol dire dividere, è una reazione nucleare e ci si arriva nel 1939 in Germania. Viene realizzata con l’uranio (92 di peso atomico), plutonio (94 peso atomico) e torio ( che si utilizza solo in laboratorio).

L’uranio impoverito è meno radioattivo e viene usato nelle bombe; non effettua la fissione.

L’uranio arricchito è molto radioattivo ed effettua la fissione ( 235U e 238U ).

U (uranio)nn

n

n

+

+

+

n

n

n

n

92Kr ( kripton )

141Ba ( bario )

Si formano altri neutroni e si ha una reazione a catena.

RADIOATTIVITÀ

La radioattività è presente in natura. Il nucleo della terra è ancora caldo perché gli elementi pesanti spinti al centro della terra sono radioattivi e sprigionano energia.T/2: indica che la radiazione si dimezza.La radiazione è la forma con cui si trasmette l’energia. Es: L’energia del sole arriva sottoforma di luce.

Ci sono vari tipi di radiazioni:Radiazione calorica: sono radiazioni poco pericolose; un

esempio è il termosifone.Onde radio: sono anch’esse radiazioni poco pericolose.Radiazioni ultraviolette: provengono dal sole e sono

pericolose (uccide gli esseri viventi e sterilizza). Per quanto riguarda l’uomo possono provocare tumori alla pelle.

Raggi X e gamma: sono molto forti e vengono prodotti dal sole. Vengono schermati da piombo e cemento. Sono radiazioni pure perché producono danni maggiori.

Radiazioni ionizzanti:Raggi beta: sono onde prodotte da tutte le radiazioni; sono

elettroni. Questi raggi vengono fermati facilmente.Particelle alfa: sono nuclei di elio formati da protoni e

neutroni e hanno bassa energia.

REATTORI NUCLEARIIl reattore è un oggetto che produce acqua calda che serve

a far funzionare le turbine per produrre energia elettrica.La pila atomica era composta da uranio e grafite, che

servivano per moderare il reattore; oggi viene usata anche l’acqua pesante (composta da deuterio), che insieme alla grafite rallentano gli elettroni (moderatori).

La centrale nucleare di per se si trova sotto terra; quello che vediamo all’esterno non sono altro che le torri di raffreddamento da cui fuoriesce vapore pulito. A chernobyl dalle torri di raffreddamento uscì vapore contaminato da radiazioni a seguito dell’esplosione del reattore. L’uranio è situato dentro le barre.

PROBLEMI DEL NUCLEARE1) In caso di incidente la radioattività non si controlla, la

zona circostante viene distrutta dalla radioattività e il vapore che esce dalle torri non può essere controllato.

2) Altro problema molto importante sono le scorie radioattive che non possono più fare la fissione, ma hanno ancora molta radioattività. Attualmente le scorie vengono messe sottoterra.

3) non possiamo utilizzare la fusione, che produce energia dall’idrogeno ed è molto superiore a quella con l’uranio, poiché non sappiamo come gestire il calore (100milioni di gradi).

EFFETTI BIOLOGICI DELLE RADIAZIONI

Si ha una sorgente di energia che viene assorbita da un corpo. Questa energia viene misurata in joule.

eV= 1.6*10-19

Elettron volt (è un sottomultiplo del joule); è l’unità di misura della radioattività.L’azione ionizzante produce uno ione carico ed è molto pericoloso perché nella cellula prendono il nome di radicali liberi. Sono ioni semplici che tendono ad attaccare il DNA e le proteine e lo fanno mutare provocando danni.Radicali liberi: H2O+; H2O-; OH; H .Antiradicali liberi: selenio, vitamine E, C, A.

Per proteggersi dalle radiazioni si utilizza il piombo e il cemento. Con gli spessori decivalenti si calcola quanto piombo si deve utilizzare; per il cemento ci vogliono 40-50 cm di cemento armato pieno per fermare le radiazioni.

X b a c

L’unità di misura è il Bequerel (particella al secondo).

Bq/g= è l’attività specifica (rispetto ad un grammo).Le radiazioni si misurano in energia assorbita per porzione di materia assorbita da un corpo: 1J/Kg Gray (Gy).

La dose assorbita dipende dal tempo, dalla distanza e dai sistemi di protezione.La dose equivalente tiene conto della dose assorbita, del tessuto colpito e del tipo di radiazione. La dose equivalente (HT) è misurata in Sievert (SV)La dose efficace riguarda la dose equivalente, ma per ogni tessuto. Viene misurata sempre in SV.

EFFETTI

Deterministici: sono effetti che si possono determinare in base alla causa, all’effetto. Gli effetti sono più gravi delle radiazioni. Producono effetti talmente elevati che possono portare alla morte della persona. La dose letale per l’uomo sono 4-5 GY a corpo.

Stocastici: Riguardano la probabilità che si verifichi l’effetto. La maggior parte delle radiazioni hanno questi effetti.

ENERGIE RINNOVABILIsono:Biomasse: masse-biologiche. Producono etanolo e bio-

diesel .Idroelettrica: si sfrutta la capacità dell’acqua.geotermico: Es in Toscana copre solo il 10% del

fabbisogno.Eolico: sfrutta i venti a terra e in quota. Il problema

dell’eolico sono le pale molto grandi che devono essere situate a quota abbastanza alte e costano molto.

Eolico marino/oceanico: sfrutta la correnti oceaniche e le maree.

Solare: sulla terra arriva tanta energia perché viene riflessa dall’acqua, dai ghiacciai, ecc; ma un po’ meno della metà di questa energia viene persa.

L’ energia solare si può sfruttare in due modi:1) Pannelli solari termici: assorbono il calore e lo

trasmettono a dei tubi d’acqua che finisce in un serbatoio.

2) fotoelettrico: si utilizza il silicio; può essere chiamato anche fotovoltaico. Sono molto costosi. Sono superfici di silicio che ricevono fotoni dalla luce e liberano gli elettroni che vengono mandati in circuito. Il problema è che funziona solo di giorno e per conservare il calore sono necessari accumulatori.

DIRITTOStato liberale: il voto è limitato. Le donne non

votano, soltanto i proprietari e chi paga le tasse.Stato democratico: il voto è a suffragio universale

(1948); possono votare tutti coloro che sono maggiorenni e anche le donne.

La nostra costituzione ha due sistemi:Democrazia indiretta: detta anche rappresentativa:

i cittadini eleggono altri cittadini.Democrazia diretta: votano i cittadini. Un es. è il

referendum popolare e l’iniziativa di legge.

Referendum popolare: Serve per deliberare l’abrogazione totale o parziale di una legge, quando lo richiedono 500 elettori. In Italia sono stati fatti circa 70 referendum. Dal 1974 hanno contribuito a cambiare la vita politica e civile dell’Italia. Il 1° referendum è avvenuto nel 1948 dove si chiedeva ai cittadini di scegliere tra la monarchia e la repubblica.

Referendum abrogativo: Art. 75. i cittadini vengono chiamati a decidere se abrogare o no una legge esistente. Il voto può essere si o no. Ogni elettore può intervenire direttamente su una legge votata del Parlamento. ES: referendum sul divorzio, ergastolo, aborto ecc.

REFERENDUM

Fase 1: richiesta Fase 2: controllo della cassazione (legittimità). Controlla il numero e la regolarità delle firme raccolte.Fase 3: esame della corte costituzionale (ammissibilità). Deve decidere se è ammissibile o non ammissibile. Non possono essere fatti referendum sulle tasse.Fase 4: decisione da parte del presidente della repubblica.Fase 5: voto. È valido solo se ha partecipato la maggioranza degli elettori. Partecipano tutti i cittadini che hanno compiuto il diciottesimo anno di età.

FASI DEL REFERENDUM

ESEMPIO DI REFERENDUM

Nella mattina del 1986 a Chernobyl scoppiò un reattore nucleare; più si era vicini alla centrale più la pericolosità aumentava. La tv italiana diede l’allarme solo la sera e il Nord Italia venne colpito da questa nube radioattiva. Con il disastro di chernobyl, in Italia ci fu il referendum del partito radicale contro il nucleare che raccolse 1 milione di firme. Non solo in Italia ma anche in Germania si lottava contro il nucleare; associazioni ambientalistiche come GreenPeace erano contrari da sempre al nucleare.

NIMBY

NOT IN MY BACK YARD:è un movimento che nasce per dire “ no nel mio cortile”. L’atteggiamento consiste nel riconoscere come necessari, o comunque possibili, gli oggetti del contendere ma, contemporaneamente, nel non volerli nel proprio territorio a causa delle eventuali controindicazioni sull'ambiente locale. Si indica un atteggiamento di interesse generale ma i cittadini non lo vogliono. Nascono perciò scontenti locali (manifestazioni). Per far cessare questa cosa si indice un processo partecipato dove partecipano tutti i cittadini che devono fare un dibattito per discutere del problema. Alla fine del dibattito sta a chi era a discutere scegliere se hanno cambiato o meno le loro idee.

MATEMATICA

Non ci sono statistiche che riportano dati certi sul disastro avvenuto a Chernobyl.

La statistica si occupa dei modi descritti attraverso formule matematiche in cui una realtà fenomenica può essere sintetizzata e quindi compresa. Si occupa di fenomeni collettivi.

Statistica descrittiva: ha come scopo quello di sintetizzare i dati attraverso strumenti grafici e indici che descrivono i dati osservati.

Statistica inferenziale: ha come obiettivo quello di fare affermazioni, con una possibilità di errore controllato, riguardo la natura teorica del fenomeno che si osserva. È legata alla teoria della probabilità.

L’esposizione alle radiazioni ha portato all’insorgere di patologie. L’Academie des Sciences de france sostiene che quando si assumono piccole dosi, la cellula disponga di efficienti sistemi di riparazione che rendono innocue le radiazioni di lieve intensità.I danni sono direttamente proporzionali alla quantità di radiazione assorbita.

La quantità di materiale radioattivo non è inversamente proporzionale alla distanza dal reattore, distribuita in modo uniforme attorno al reattore, ma la sua distribuzione dipende dall’andamento dei venti.

STORIA

Alla fine dell’800 si scopre la chimica e agli inizi dell’ 900 si entra dentro l’atomo, composto dal nucleo, protoni e neutroni. Enrico Fermi, nobel per la fisica nel 1938, bombarda l’atomo che rompendosi sprigiona energia (bassa e poca).

Nel 1939 due fisici tedeschi scindono l’atomo e scoprono che si può produrre energia attraverso appunto la scissione.

2 guerra mondiale: inizialmente erano in guerra 3 Paesi: Germania, Polonia e Francia. I tedeschi possedevano armi molto potenti; sconfissero la Polonia e arrivarono in Francia, che era alleata della Polonia. La fissione nucleare scoperta dai tedeschi si trasforma nella bomba atomica ed Eistein inviò una lettera a Roosevelt, presidente degli Stati Uniti, e lo invitava a fare studi sul nucleare come aveva fatto la Germania. Roosevelt dà ascolto a le parole di Eistein e questo si concretizza con il Progetto Manahttan. Venne creato un luogo, il quale non compare neanche sulla carte geografiche, dove si ritrovarono tutti i più grandi fisici; anche Fermi e Bohr. L’obiettivo era verificare se fosse stato possibile creare la bomba atomica. L’Europa nel frattempo è in guerra ed è nelle mani dei tedeschi. Gli Unici paesi che non sono in guerra sono USA e URSS.

I tedeschi attaccano i russi e i giapponesi attaccano la base americana di Pearl Harbour e di conseguenze entrarono in guerra. Dichiarando guerra al Giappone, dichiararono guerra anche alle Germania , sua alleata. Il popolo americano era contrario alla guerra ma poi si convinse quando i giapponesi li attaccarono. I giapponesi sapevano perfettamente dove colpire, poiché avevano fotografato tutto. Non vennero colpite le migliori navi americane perché il giorno prima dell’attacco erano state ben nascoste e i giapponesi attaccando all’alba non si accorsero della mancanza di questa navi. È proprio con quest’ultime che qualche anno dopo gli americani sconfissero il Giappone.

Nel 1942 E. Fermi a Chicago costruisce una macchina, la prima che effettua la fissione dell’uranio, il quale produce un energia controllata; è un reattore nucleare. Migliaia di scienziati lavorarono alla bomba atomica ma non erano a sconoscenza della conseguenze: le radiazioni.

Nel 1944 i russi sconfissero i tedeschi; gli americani sbarcarono in Normandia. La Germania ha una produzione di armi elevata e Hitler parla di armi segrete. La Gran Bretagna riesce a vedere queste armi, ed erano missili carichi di esplosivo. I tedeschi producono la V2, un missile di 6-8 metri che crea una grande esplosione. Le armi segrete di Hitler spaventano USA e URSS; ma i tedeschi sono molto indietro per quanto riguarda il nucleare.

1945: fine della seconda guerra mondiale e inizio della guerra fredda tra USA e URSS. Gli Stati Uniti hanno prodotto 3 bombe atomiche: 2 di uranio e 1 di plutonio.Roosevelt muore e lo succede il vice-presidente Truman, che essendo anti-comunista vuole attaccare i russi. Al congresso di Berlino si riuniscono Stalin, Truman e il successore di Churchill. Il problema è polico perché gli USA annunciano di avere la bomba atomica.Sia USA che URSS vogliono imporre la supremazia sull’altro. Gli americani decidono di mostrare ai russi la loro arma: il 6 agosto del 1945, da 240 metri venne lanciata la bomba atomica su Hiroshima. Morirono 200mila giapponesi subito e la città venne rasa al suolo. Gli USA lanciarono un’altra bomba, questa volta su Nagasaki, 40 mila morti e distruzione della città.

Il Giappone dopo le due bombe atomiche si arrende. I russi capiscono che il nucleare è l’arma migliore e nel 1949 costruiscono la loro prima bomba atomica.I paesi iniziano a costruire sempre più laboratori e si parla anche di usare l’energia della bomba per produrre energia elettrica, sul modello della pila atomica di fermi.Il reattore ha una struttura sigillata e deve essere a prova di errore. Se si fonde il nocciolo, fonde anche il reattore. Il reattore produce uranio impoverito e si trova dentro le barre che anche dopo aver fatto la fissione sono ancora radioattive per migliaia di anni e devono stare in luoghi sicuri. Gli incidenti legati all’esplosione del reattore possono essere tecnici o umani.

A Chernobyl, per esempio, fu un errore umano perché si voleva aumentare al massimo la potenza del reattore e disattivarono il controllo; le barre di grafite che dovevano rientrare per controllare il reattore non riuscirono a fermarlo e la potenza continuò a salire fino a che il nocciolo non si fuse. La centrale esplose e la nube radioattiva si diffuse su tutto il territorio. Vennero mandati dei pompieri a fermare il nocciolo e morirono tutti entro pochi giorni. Dopo questo evento sono aumentati i casi di tumori e cancri.Il problema della centrali nucleari è la produzione di scorie radioattive; oggi vengono messe dentro dei barili, seppelliti sotto cemento e piombo e posti in fondo al mare. Con le centrali nucleari a fusione si produrrebbe sempre scorie radioattive, ma entro 6-12 anni non avrebbero più radioattività.