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Dal cibo alla bicicletta: calcolo dell'efficienza energetica
Anche nel caso dei cereali mangiati che forniscono l'energia necessaria a
muovere la bicicletta si può fornire ai ragazzi una tabella che contiene il
rendimento di alcune “macchine”, ad esempio:
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UOMO |
20 – 25 %
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| LAMPADINA |
8 – 10 % |
Trascurando gli attriti, si può calcolare in modo approssimato l’energia
trasferita da una ”macchina uomo” che ha mangiato 100 grammi di cereali in una
tazza di latte e che si metta a pedalare ed accenda, tramite la dinamo, la
lampadina.
In Joule l’energia fornita da una tazza di latte e cereali è di:
100 gr. di cereali: 1500 Joule
200 gr. di latte: 540 Joule
L’energia fornita da una tazza di latte e cereali è circa di 2000 Joule,
quindi sapendo che il rendimento di una “macchina uomo” che li mangia è il 25%,
l’energia trasferita è di:
E1 = (2000 x 25)/100 = 500 Joule
che corrisponde all’energia meccanica che viene trasferita alla bicicletta
per muoverla. Quindi, tramite il movimento, l’energia meccanica farà girare la
dinamo che produrrà energia elettrica per accendere la lampadina. Trascurando la
dissipazione dovuta agli attriti con la gomma e considerando un’efficienza della
lampadina del 10%, l’energia luminosa prodotta dalla lampadina sarà:
E2= (500 x 10)/100 = 50 Joule
Si vede in questo caso come gran parte dell’energia viene “persa”: l'efficienza energetica, definita come il rapporto tra il lavoro prodotto e l'energia fornita è 50/2000=0,025, cioè appena del 2,5%.
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