Motore ad energia solare

E’ possibile realizzare un motore che funziona ed energia solare? Certo che è possibile! Basta utilizzare un motore Stirling. Sul motore Stirling ho appena scritto un post in questo stesso blog.

Si tratta di un motore a combustione esterna che ha bisogno solo di una differenza di temperatura tra due zone di un gas per innescare un ciclo termodinamico (Ciclo di Stirling) pulsante che è in grado di far muovere un pistone. Ovviamente non è necessario che la differenza di temperatura sia creata da un combustibile. Anche l’energia solare va benissimo!

E’ il caso del motore ad energia solare di questo filmato che vi presento funziona con un concentratore solare formato da uno specchio con profilo parabolico che concentra calore in una parte del motore Stirling (in questo caso un bulbo di vetro).

Le potenzialità di questo tipo di motori sono notevoli, ma bisogna valutare se effettivamente il loro rendimento è davvero così elevato da essere competitivi con altri tipi di dispositivi.

Intanto guardiamoci questo filmato che mostra un motore ad energia solare basato su un motore Stirling. Buona visione a tutti.

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Motore Stirling fai da te

Lo sapete cos’è un motore Stirling? E’ una macchina reversibile che è descritta dal cosiddetto Ciclo di Stirling. Il motore Stirling è molto interessante perché è indipendente dal combustibile e può funzionare, ad esempio, anche ad energia solare. Fu inventata nel 1816 dal pastore anglicano scozzese, nonché inventore, Robert Stirling (1790 – 1878). Stirling sviluppò la sua macchina nella speranza che fosse sicura per gli operai che la utilizzavano.

Descriviamo un attimo in cosa consiste il Ciclo di Stirling.

Questo ciclo termodinamico consiste in quattro fasi:

- (1) espansione isoterma (quindi a temperatura costante);

- (2) trasformazione isocòra (diminuisce la temperatura e la pressione, ma mantiene il volume);

- (3) compressione isoterma;

- (4) di nuovo trasformazione isocòra (riporta le variabili termodinamiche al loro valore iniziale, mantenendo il volume).

(Diagramma pressione-volume del Ciclo di Stirling)

In parole povere, senza entrare nei dettagli tecnici, il motore Stirling ha bisogno solo di una differenza di temperatura tra due zone di un gas qualunque (di solito su usa aria, ma anche azoto, elio o idrogeno), per innescare il ciclo appena descritto in maniera pulsante. Questa trasformazione ciclica viene sfruttata per creare un moto alternato di un pistone, come si può vedere nella seguente gif animata.

Per creare la differenza di temperatura è possibile usare ogni tipo di combustibile, infatti il motore Stirling è detto anche motore a combustione esterna.

La cosa più interessante è che per creare la differenza di temperatura è possibile sfruttare anche l’energia solare. In questo modo questo motore è in grado di funzionare usando una fonte di energia rinnovabile.

Il Ciclo di Stirling è stato a lungo dimenticato perché la macchina richiesta per realizzarlo era troppo complessa. Adesso è persino possibile costruire un motore Stirling fai da te con la massima facilità. Ad esempio nel filmato che vi presento in questo post, possiamo vedere come assemblare un motore Stirling fai da te in kit di montaggio. Buona visione a tutti.

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Una supernova dal balcone di casa (disegno SN 2012aw)

Osservare una supernova è sempre una grande emozione. Riuscire a farlo dal balcone di casa è anche una soddisfazione. Nei giorni scorsi è esplosa una supernova in una galassia luminosa. Si tratta della galassia a spirale barrata M95, visibile nella costellazione del Leone. Questa galassia è abbastanza luminosa da essere ben visibile anche in strumenti amatoriali piccoli, con obiettivo di oltre 80 mm.

La supernova, denominata SN 2012aw, invece non è altrettanto luminosa, essendo stimata di magnitudine 13. Ieri sera (23 marzo 2012) dalle mie parti la serata non era molto limpida e la foschia rendeva difficile vedere ad occhio nudo stelle più deboli della magnitudine 4,5. Mi sono detto: perché non provare lo stesso a scovare questa supernova? E così ho fatto: dopo cena ho montato in balcone il Celestron CPC 800 e ho puntato la galassia M95. Ho realizzato il disegno che vi mostro sotto. La supernova non era facilissima da vedere, nonostante i 250 ingrandimenti, perché la trasparenza del cielo era davvero mediocre. Se avessi avuto il cielo della settimana scorsa! Dopo una decina di minuti di osservazione però riuscivo a vederla subito anche in visione diretta.

Ecco il mio disegno:

Ho segnato le magnitudini delle stelle attorno alla galassia. Si noti che M95 è una spirale barrata, ma con un telescopio da 200 mm non mostra i dettagli che si possono vedere con telescopi più grandi o nelle fotografie. Si riesce a vedere solo una macchia lattiginosa con un addensamento centrale.

M95 è una galassia che dista da noi circa 33 milioni di anni luce. Questa supernova quindi è esplosa in realtà 33 milioni di anni fa, quando sulla Terra l'uomo ancora non esisteva e i fenomeni orogenetici stavano innalzando le Alpi. Inoltre bisogna pensare che quella minuscola stellina (la supernova) brilla come 700 milioni di stelle come il Sole, avendo una magnitudine assoluta di circa -17,3. Un bel botto!

Se siete degli astrofili e avete un telescopio con obiettivo di almeno 15 cm non mancate di tentare la visione di questo violento evento cosmico! Buone serate di osservazione a tutti.

Numeri relativi

I numeri naturali e i numeri razionali assoluti non sono sufficienti per risolvere alcuni problemi pratici. Ad esempio, per indicare una temperatura non è sufficiente il suo valore numerico, ma occorre precisare se si tratta di una temperatura sotto lo zero o sopra lo zero: nel caso della data di un avvenimento del passato, non basta indicare l’anno, ma occorre specificare se è avanti Cristo o dopo Cristo; nel caso di un conto corrente bancario, non basta indicare il saldo, ma occorre specificare se è a debito o a credito.

Poiché, in ogni caso si tratta di indicare in qualche modo una di due possibilità fra loro opposte, per praticità si indica una possibilità ponendo il segno + davanti al valore numerico, l'altra possibilità ponendo il segno –.

Così ad esempio:

-15 °C indica la temperatura di 15 °C sotto lo zero

+6,7 °C indica la temperatura di 6,7 °C sopra lo zero

-500 euro indica un saldo a debito di 500 euro

+750 euro indica un saldo a credito di 750 euro

Spesso quindi si usano questi numeri particolari, i numeri con il segno, che non sono né numeri naturali, né numeri razionali assoluti, e che sono chiamati numeri relativi, usando il termine “relativi” per indicare che il loro valore dipende dal segno che li precede:

i numeri preceduti dal segno + si dicono numeri positivi

i numeri preceduti dal segno – si dicono numeri negativi

Per il numero 0 non ha senso parlare di +0 o –0 e quindi lo zero non si considera né positivo né negativo.

Un numero relativo privato del segno si dice valore assoluto o modulo del numero; il valore assoluto si indica ponendo il numero tra due sbarrette; ad esempio:

il valore assoluto di –5 è 5 e si scrive |-5| = 5

Ogni numero relativo è quindi formato da due elementi: il segno e il valore assoluto.

I numeri relativi che hanno lo stesso segno si dicono concordi; i numeri relativi che hanno segno diverso si dicono discordi. Ad esempio:

+7

+0,8

+12

sono concordi positivi

-4

-0,13

-24

sono concordi negativi

-3 e +5

+9 e -1

-0,65 e +88

sono discordi

Due numeri relativi che hanno lo stesso valore assoluto si dicono opposti o contrari; ad esempio:

+ 6 e –6 sono opposti.

I numeri relativi si possono rappresentare geometricamente con i punti di una retta orientata, allo stesso modo con cui si possono rappresentare i numeri naturali e i numeri razionali assoluti.

I numeri positivi corrispondono ai punti della semiretta positiva a destra dello 0, i numeri negativi ai punti della semiretta negativa a sinistra dello 0.

Si può osservare che:

- due numeri concordi si trovano dalla stessa parte rispetto allo 0;

- due numeri discordi si trovano da parti opposte rispetto allo 0;

- due numeri opposti si trovano da parti opposte rispetto allo 0, in posizione simmetrica.

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Tempesta solare: nessuna conseguenza ma grande spettacolo celeste

Le temute conseguenze della tempesta solare avvenuta alcune settimane fa si sono ridotte semplicemente a una circolazione sul web di bellissime (e spettacolari) immagini di aurore boreali.

In questa foto spettacolare possiamo vedere una di queste aurore boreali. L’immagine è stata ripresa in Islanda e mostra un panorama a 180°.

Le aurore sono causate dalle particelle elettricamente cariche provenienti dal Sole che collidono con il campo magnetico terrestre che circonda il nostro pianeta. Queste particelle sono elettroni e protoni che il campo magnetico convoglia verso i poli magnetici. Quando le particelle cominciano ad avvicinarsi all’atmosfera urtano le molecole di ossigeno facendo salire i loro elettroni in uno stato eccitato. Quando gli elettroni delle molecole di ossigeno tornano allo stato energetico iniziale emettono la caratteristica luce verde che vediamo nelle aurore boreali.

Nella macchia solare 1429 si era generato un brillamento di altissima intensità che aveva provocato una tempesta solare. Questa tempesta è arrivata indebolita sulla Terra, perché l’intensità di un tale fenomeno dipende dall’angolo con cui le particelle cariche vengono espulse dal brillamento che potrebbero non colpire in pieno la Terra.

Per questo motivo i disturbi alle comunicazioni radio sono stati trascurabili e soprattutto nessun problema per le linee elettriche. In caso di intensa tempesta solare, infatti, la conseguenza più temuta è proprio quella dei danni alle linee elettriche che potrebbero causare blackout della durata di molte ore o anche di giorni interi prima di poter riparare il danno.

In realtà questa evenienza è molto temuta, ma secondo molti studiosi è da ridimensionare. Nel 1989 l’attività solare fu estremamente intensa (molto più di quella attuale) e ci fu un solo blackout “pericoloso”, quello che colpì il Quebec (Canada) il 13 marzo del 1989.

Niente paura, quindi, che non è vero che si sta avvicinando la fine del mondo! Godiamoci invece lo spettacolo di queste belle foto che si trovano su internet.

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Saturno filmato e fotografato con un piccolo telescopio

Come si vede il pianeta Saturno con un telescopio amatoriale? Io possiedo due telescopi e, con una semplicissima webcam e un software, sono riuscito con facilità a filmare e fotografare il pianeta con gli anelli.
La webcam è una Microsoft LifeCam VX-1000. Questa deve essere aperta e vi si deve smontare la sua ottica. Al posto della sua piccola lente, si utilizzerà l’intero telescopio!
Ecco il filmato:



Usando il software Registax 6, ho effettuato una elaborazione dei frames del filmato per ottenere una singola foto. Eccola:



Non è il massimo che si può ottenere con questo telescopio, ma per essere una prima prova mi posso ritenere soddisfatto.

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Come smaltire l’olio usato?

Quando si cambia l’olio lubrificante della macchina o del motorino, bisogna stare molto attenti a dove lo si butta. Se non si fa in modo corretto si può incorrere in un vero e proprio reato.

Bastano poche gocce di olio per creare una pellicola sulla superficie dell’acqua che può impedire qualsiasi scambio gassoso all’interno dell’acqua stessa. Un cambio dell’olio di macchina (pari a circa 4 kg di olio lubrificante) è in grado di inquinare una superficie d’acqua pari a quella di un campo di calcio. Per questo motivo l’olio utilizzato non va assolutamente buttato nel tombino, ma va portato al cosiddetto Consorzio Obbligatorio degli Oli Usati (COOU). Questo consorzio recupera l’olio e lo rigenera oppure effettua la termodistruzione.

Si tratta dunque di una iniziativa molto importante dal punto di vista ecologico. Ma non è solo questo: bisogna considerare anche i vantaggi economici legati a questa importante attività di recupero. Gran parte del lubrificante raccolto viene utilizzato negli impianti di rigenerazione come materia prima per produrre nuovo olio di base. La sorpresa è che questa attività ha prodotto un risparmio di ben 2,9 miliardi di euro in un arco di tempo di 28 anni. Si tratta di 2,9 miliardi di euro di petrolio che non è mai stato importato.

Si tratta di un fatto che sconoscevo del tutto, ma che mi sembra davvero molto interessante. Vuol dire che anche in Italia a volte si fa qualcosa di intelligente! La realtà è che nella maggior parte dei casi gli oli usati sono rigenerabili e questa è una cosa che tutti dobbiamo sapere.

Il problema è che più siamo numerosi a sapere che esiste questo consorzio, più è grande il risparmio sia dal punto di vista ecologico che da quello economico.

Per avere maggiori informazioni sulla pericolosità dell’olio usato per l’ambiente e sul COOU, guardate con attenzione questo prezioso servizio televisivo. Buona visione a tutti.

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