Energia
Da TecnoLogica.
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| Grandezza fisica | |
| Tipologia | Derivata scalare estensiva |
| Simbolo: | |
| Unità di misura | |
| Sistema internazionale: | joule (J) |
| Sistema tecnico: | |
| Sistema imperiale: | |
| Branca fisica: | |
Indice |
Definizione
Capacità che un corpo o un sistema di corpi ha di compiere lavoro, sia come e. in atto, cioè che opera nel processo in cui si produce un lavoro ed è commisurata al lavoro fatto, sia come e. potenziale, commisurata al lavoro fatto al momento in cui essa si traduce o si tradurrebbe in e. in atto[1].
Descrizione
É autorevole l’opinione che non solo non sia possibile dare una definizione di energia, ma che sia impossibile anche capire cosa essa sia[2]. Certamente è possibile affermare che l’energia è una delle due forme fondamentali attraverso le quali è possibile percepire la realtà: l’altra forma è la materia, nella quale può trasformarsi seguendo la nota relazione:
E = m c2.
Per tale motivo, le definizioni che sono state formulate nel tempo prendono in considerazione gli effetti che l’energia provoca, come le forze e il lavoro.
Interazioni fondamentali
Dal punto di vista fisico, le forze sono l’effetto di interazioni, che sono in ordine di intensità:
- l’interazione gravitazionale;
- l’interazione elettromagnetica;
- l’interazione debole;
- l’interazione forte.
Le prime due sono comunemente osservabili in natura, e sono originate dalla massa e dalla carica elettrica; le ultime due agiscono a livello subatomico ed hanno raggio di azione estremamente ridotto. Tutte originano dei campi di forze, cioè la loro azione può essere matematicamente espressa da campi vettoriali che ad ogni punto dello spazio associano la forza che l’interazione esercita sulla materia; in particolar modo, l’interazione gravitazionale agisce su tutto ciò che possiede massa, l’i. elettromagnetica agisce su tutto ciò che possiede carica elettrica, l’i. debole agisce su leptoni e quark, e l’i. forte agisce sui quark.
Le interazioni elettromagnetica, debole e forte sono quantizzate: l’energia coinvolta può assumere solo valori multipli di una unità fondamentale detta genericamente quanto. Questi pacchetti minimi di energia delle interazioni sono delle particelle fondamentali dette bosoni di gauge: i fotoni sono i quanti per l’elettromagnetismo; i bosoni W e i bosoni Z sono i q. dell’i. debole, ed i gluoni lo sono dell’i. forte.
Ad oggi non ci sono evidenze che anche l’i. gravitazionale sia quantizzata; se lo fosse, il suo quanto sarebbe il gravitrone. Alcune teorie speculative della fisica particolarmente avanzate ne avrebbero già ipotizzato alcune proprietà.
Le particelle mediatrici spiegherebbero come le interazioni agiscono a distanza: in quella forte, ad esempio, un quark alla presenza di un altro quark emetterebbe gluoni nella sua direzione, ed in tal modo si eserciterebbe la forza attrattiva tra essi. Questo meccanismo spiega anche perché l’effetto delle interazioni non avviene istantaneamente, ma piuttosto si diffonde alla velocità della luce.
Anche i campi di forze delle interazioni elettromagnetica, debole e forte sono quantizzati, cioè non possono che assumere intensità multiple del loro rispettivo quanto unitario; la teoria quantistica dei campi, unificazione della teoria classica dei campi, della meccanica quantistica e della relatività ristretta, è la complessa struttura teorica che permette non solo di applicare il concetto di campo alle grandezze quantizzate, ma anche (e soprattutto) di:
- unificare la meccanica quantistica e la relatività ristretta;
- fornire uno strumento interpretativo per il comportamento ondulatorio delle particelle fondamentali del modello standard.
Unità di misura
L'e. dimensionalmente è pari al prodotto di una massa per uno spostamento per un'accelerazione ([M] [L] [T-2]).
Nel SI l'e. è misurata in joule.
Voci correlate
- Energia chimica
- Eenergia cinetica
- Energia elastica
- Energia elettrica
- Energia nucleare
- Energia potenziale
- Energia termica
- Fisica
- Lavoro
Note
- ↑ Voce energia dell'Enciclopedia on line Treccani.
- ↑ «It is important to realize that in physics today, we have no knowledge of what energy is». Feynman, R., Leighton, R.B. & Sands, M. (1963-65). The Feynman Lectures on Physics. Vol.1, cap.4, par.4.1.
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