L' energia è un concetto legato a quelli dell'azione, della forza e della durabilità: l'attuazione dell'azione richiede di mantenere una certa forza per un periodo sufficiente a superare l' inerzia e la resistenza che vi si oppongono al cambiamento . L'energia che sarà stata necessaria per compiere finalmente l'azione prevista riflette sia la forza che la durata durante la quale sarà stata esercitata.
Il significato primario è quello di virtù morale : l'energia morale e fisica che l'uomo deve impiegare per svolgere un determinato lavoro, ma l'energia viene studiata anche in fisica , e in economia , per riferirsi in particolare alla produzione, distribuzione e consumo di energia, le connesse problematiche ambientali, nonché il tema delle risorse energetiche , rinnovabili e non.
L'energia è un concetto che risale ai tempi antichi .
La parola francese “energia” deriva dal latino volgare energia , a sua volta derivato dal greco antico ἐνέργεια / enérgeia . Questo termine greco originale significa "forza in azione", in contrapposizione a δύναμý / dýnamis che significa "forza in potenza"; Aristotele usava questo termine "in senso stretto di operazione perfetta" , per designare la realtà effettiva in opposizione alla realtà possibile.
Avendo azionato le proprie forze e quelle degli animali , l'uomo ha imparato a sfruttare le energie contenute nella natura (primi venti , vento e cascate d' acqua , energia idroelettrica ) e in grado di fornire capacità aumentando il lavoro meccanico attraverso l'uso di macchine : macchine utensili , caldaie e motori . L'energia viene poi fornita da un combustibile (liquido o gassoso, derivato da combustibili fossili o meno).
Se il termine energia è definita nel quadro delle scienze fisiche del XVIII ° secolo, tuttavia, mantiene diversi significati , forti di una storia le cui tracce trovato dai tempi antichi . Il termine è usato in molti campi tra cui filosofia , economia , alimentazione , spiritualità , persino esoterismo , dove si riferisce a varie nozioni , ea concetti divergenti secondo tempi, luoghi e luoghi degli autori.
L'energia è un concetto che si verifica durante le trasformazioni tra diversi fenomeni fisici. Queste trasformazioni sono controllate dalle leggi e dai principi della termodinamica . L'unità di energia definita dall'International Bureau of Weights and Measures (BIPM) nel Sistema Internazionale (SI) è il joule .
L'energia è un concetto fondamentale in fisica , in cui si afferma è dal XIX ° secolo.
Troviamo il concetto di energia in tutte le branche della fisica : meccanica , termodinamica , elettromagnetismo , meccanica quantistica ma anche in altre discipline come la chimica .
Nella scienza fisica , l'energia, misurata in joule nel sistema internazionale , è una misura della capacità di un sistema di cambiare uno stato , di produrre un lavoro che implica movimento , radiazione elettromagnetica o calore .
Il lavoro è quindi un ordinato trasferimento di energia tra un sistema e l'ambiente esterno, mentre il calore è un disordinato trasferimento di energia tra il sistema e l'ambiente esterno.
Le trasformazioni dell'energia che coinvolgono l'energia termica sono studiate dalla termodinamica :
In pratica, spesso distinguiamo diverse "forme" di energia, come ad esempio:
L'economia energetica riguarda la fornitura di energia agli attori economici . Riunisce così, da un lato, l'attività di tutte le imprese che sfruttano le fonti energetiche, le producono, le trasformano, le distribuiscono e le commercializzano, e dall'altro i consumi che ne fanno. Tale economia comprende quindi la produzione e distribuzione di energia elettrica , la produzione di prodotti petroliferi mediante raffinazione , quella di gas naturale e calore di rete .
In economia si parla di “produzione” di energia per designare la sua trasformazione in una forma che poi può essere utilizzata per svolgere determinati compiti, e di “consumo” quando questa energia viene utilizzata. In senso fisico , tuttavia, l' energia non viene né creata né distrutta in questi processi; viene solo trasformato e trasferito.
L'utilizzo dell'energia permette di soddisfare bisogni umani che in definitiva appartengono a tre grandi categorie:
Questa distribuzione è illustrata dagli scenari energetici sotto forma di diagramma di Sankey .
L'economia energetica è fortemente legata alle politiche energetiche attuate dagli Stati.
Come il resto del mondo fisico, gli esseri viventi sono soggetti al secondo principio della termodinamica : l' entropia - disordine - può rimanere costante o aumentare, ma non può mai diminuire. Rispetto a questo principio fondamentale, la vita stessa costituisce un apparente paradosso : come possono gli esseri viventi costruirsi, crescere e mantenere la propria organizzazione - quindi creare e mantenere l'ordine - senza una riduzione dell'entropia? Questa domanda fu studiata già nel 1944 dal fisico e premio Nobel Erwin Schrödinger , che introdusse il concetto di negentropia .
Secondo questo principio, gli esseri viventi funzionano come sistemi dissipativi aperti:
Nel bilancio dell'entropia globale, se prendiamo in considerazione sia gli esseri viventi che il loro ambiente, l'entropia aumenta sempre e le leggi della termodinamica sono rispettate.
Ad esempio, un adulto a riposo dissipa circa 70 watt di calore , che è quanto una lampada a incandescenza . L'energia così dissipa ogni corrisponde al giorno per circa 1.400 chilo calorie , che deve essere compensata da un apporto energetico quotidiano dal razione di cibo .
Poiché la vita dipende da scambi energetici permanenti, qualsiasi ecosistema ha bisogno di una fonte di energia e di organismi in grado di catturare questa energia e integrarla nella rete alimentare (organismi autotrofi ). La biosfera terrestre dipende principalmente dall'energia solare , grazie ad organismi capaci di fotosintesi ( piante , fitoplancton , alghe , ecc .). In misura minore, altre forme di energia possono essere integrate come complemento, ad esempio l'energia geotermica per i batteri termofili .
Una volta integrata nella catena alimentare, l'energia viene immagazzinata sotto forma di energia chimica , e circola all'interno delle reti trofiche , passando da un livello trofico all'altro: dagli autotrofi agli eterotrofi , dalle prede ai predatori , senza dimenticare il ruolo essenziale dei decompositori .
L'importanza primordiale dell'energia solare per la biosfera è illustrata dalle massicce estinzioni , dove un evento catastrofico impedisce alla radiazione solare di raggiungere il suolo ( inverno vulcanico , inverno da impatto , ecc.): sottoposte al freddo e prive di luce, le piante scarseggiano, poi gli erbivori muoiono di fame, e poi è la volta dei predatori. Si ritiene che sia stato un tale evento a causare l' estinzione dei dinosauri alla fine del Cretaceo . Secondo alcune teorie , la specie umana sarebbe sfuggita per un pelo all'estinzione ci sono 74 000 anni, durante l' inverno vulcanico causato dal supervulcano a Toba .
Nelle cellule, l'energia può essere presente in forma direttamente utilizzabile ( adenosina trifosfato ), o al contrario immagazzinata per dopo sotto forma di zuccheri semplici o ramificati ( amido ), grassi negli animali, oli nelle piante.
La nozione di energia è abbastanza vaga da aver dato, nell'immaginario popolare, la concezione di una specie di fluido che passerebbe da un oggetto all'altro durante le trasformazioni. Nella sua opera del 1919 Spiritual Energy , Henri Bergson afferma che così come esiste l'energia elettrica, esiste l'energia spirituale che non può essere ridotta all'energia fisica e biologica.
Il termine "energia" è usato frequentemente nei discorsi vitalisti pseudo-scientifici della New Age , o anche nelle " pratiche energetiche " come il Reiki , per cui l'energia è una sostanza invisibile più o meno definita o di origine divina. A differenza del concetto di energia utilizzato in fisica, che è precisamente definito e misurabile, basato su teorie confutabili e verificabili, le energie “ psicocinetiche ” o “ cosmiche ” non rientrano nel metodo scientifico .
“L'energia non si crea né si distrugge, ed è improprio parlare come si fa comunemente di 'produzione' o 'consumo' di energia. In tutti i casi, si tratta di cambio di forma, o di trasferimento da un sistema all'altro. "