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Lo sviluppo industriale: dalla macchina a vapore alla bomba atomica

Lo sviluppo industriale:dalla macchina a vapore alla bomba atomicaL'enorme progresso tecnico-scientifico che si realizzò nelRinascimento e nei secoli successivi determinò la trasforma-zione delle vecchie botteghe artigiane in piccole industrie eaumentò la domanda di energia necessaria a azionare lemacchine. Le ruote ad acqua si perfezionarono, si moltiplica-rono, fornirono abbondante energia meccanica. Tuttaviamolte industrie richiedevano anche energia termica e perprodurla c'era ancora solo la legna e il carbone vegetale. Illegno era utilizzato in modo massiccio, come combustibile ecome materiale da costruzione. I consumi sempre crescentinon consentivano il rinnovamento delle risorse boschive. Ilsistema era sull'orlo della crisi. L'impiego del carbone fossi-le prima, e l'invenzione del "coke" poi (nel 1600) risolse inparte questi problemi. Grazie a queste scoperte fu possibilel'utilizzo efficiente delle macchine a vapore: mentre la collo-cazione dei mulini era obbligata e fissa, le macchine a vapo-re potevano essere collocate dove servivano. Nel 1807 vennemontata una macchina a vapore su una nave e nel 1825 unalocomotiva a vapore mosse il primo treno. Nel 1870 il 10%della flotta mondiale era azionato da macchine a vapore e lapercentuale sale al 75% all'inizio del Novecento. Mentre nelsecolo precedente i velieri avevano trasportato gli schiaviafricani, tra il 1815 e il 1930 le navi a vapore trasportarono 60milioni di emigranti dall'Europa. Le prime navi avevano pro-pulsione (spinta in avanti) a pale, poco adatta alla navigazio-ne per mare a causa delle onde; nel 1838 John Ericssonintrodusse la propulsione ad elica. Con la diffusione delle macchine a vapore e delle ferrovieaumentarono le richieste di carbone e, reciprocamente, ladisponibilità della nuova forza motrice permise di estrarre unamaggior quantità di carbone e di trasportarlo. L'Inghilterra, grazie ai suoi grandi giacimenti e alla facilità ditrasporto, consolidò le posizioni di avanguardia delle sue indu-strie vendendo carbone a mezza Europa. La sua produzione annua di carbone passò da 2,5 milioni ditonnellate nel 1700 a 10 milioni nel 1788, a 54 nel 1850 e a 225nel 1900; nel 1800 i quattro quinti del carbone mondiale eraestratto in Inghilterra.

Ericsson, John (1803 - 1899).Ingegnere, trasferitosi inInghilterra dalla Svezia, suopaese di origine, nel 1836progettò una locomotiva avapore che rivaleggiò con lacelebre “Rocket” dei fratelliStephenson. Negli Stati Uniti,durante la guerra disecessione, realizzò per iNordisti una nave corazzata.

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Alla scoperta dell’energia

Locomotive a vapore e ferrovie

Per millenni ilmezzo di trasportoterrestre più rapidofu un buon cavalloe, per qualchecentinaio di anni, ilpiù comodo fu unacarrozza conbuone molle (chefungevano daammortizzatori). In pochi decenni lo sviluppo delle macchinea vapore e quindi delle ferrovie su rotaia sconvolse questopanorama e rese possibili rapidi e confortevoli i viaggi e il tra-sporto di merci anche su lunghe distanze. Oggi nei paesiindustrializzati le locomotive a vapore sono state sostituitequasi completamente da quelle a trazione elettrica o Diesel.

La Rivoluzione Industriale

L'espressione Rivoluzione industriale indica il passaggio,avvenuto nella gran parte dei paesi occidentali a partire dallaseconda metà del XVIII secolo, da un'economia tradizionalebasata principalmente sull'agricoltura e sull'artigianato aun'economia incentrata sulla produzione di beni all'interno difabbriche di grandi dimensioni.La rivoluzione industriale iniziò in Gran Bretagna alla fine delXVIII secolo e modificò profondamente l'economia e la socie-tà inglesi. I cambiamenti più immediati furono quelli riguardan-ti la natura della produzione (che cosa, come e dove si produ-ce). Le quantità e le varietà dei beni prodotti aumentarono con-siderevolmente grazie alle innovazioni tecniche, alla creazionedi macchinari (costruiti in acciaio e mossi dall'energia prodot-ta dalla macchina a vapore) sempre più sofisticati e veloci eall'applicazione di nuovi criteri di produzione. L'efficienza delleindustrie crebbe anche grazie alla concentrazione degliimpianti nelle principali città, in regioni minerarie, pressoimportanti scali ferroviari e navali. In questo modo la rivoluzio-ne industriale innescò un ampio processo di urbanizzazione,cioè un continuo e massiccio trasferimento di forza lavorodalle aree rurali ai centri urbani e industriali.

Turbina a vapore: macchina che convertel'energia termica del vapore inenergia cinetica dell'alberorotante su cui sono inserite lepale della turbina stessa

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Lo sviluppo industriale: dalla macchina a vapore alla bomba atomica

Ben presto la rivoluzione industriale dilagò anche negli altripaesi europei e negli Stati Uniti d'America.I nuovi metodi di produzione industriale avevano, naturalmen-te, esigenze energetiche altissime. Da quel momento, la storiadell'energia segnò una svolta; successivamente entreranno inscena altri grandi protagonisti: la turbina a vapore, il petrolio,i motori a scoppio, l'elettricità.

Il petrolio

Il carbone consentì il decollo della rivoluzione industriale, mail petrolio fu la materia che trasformò radicalmente il mondo,anche per la sua facilità di estrazione, trasporto e stoccaggio.Lo sviluppo del motore a combustione interna, alimentatocon derivati del petrolio (benzina), aprì mercati immensi.

La scoperta del petrolio

Quando Alessandro Magno conquistòBabilonia, Greci e Macedoni si mera-vigliarono al vedere le sorgenti di

petrolio (che in quel paese era chiama-to nafta) e le proprietà di combustibile di

questo liquido. Petrolio, bitume e asfaltoerano adoperati anche in usi diversi daquelli attuali. Il petrolio per curare le malat-tie della pelle; il bitume come disinfettante,nella cura di lebbra, mal di denti, tosse cro-nica, ecc. ma anche, come oggi, per rende-re impermeabili tubi, cisterne e per la pavi-mentazione stradale.

La Bibbia racconta che i mattoni dellaTorre di Babele erano saldati con bitu-

me. Nella seconda metàdell'Ottocento il petrolio veniva

distillato per ottenere il combustibile per l'illuminazione, chegradualmente sostituì il costoso olio di balena; la parte eva-porabile, la benzina, veniva scartata come scoria, finché ci sirese conto che era un buon carburante per i motori. Nel 1859negli Stati Uniti, a Titusville, il leggendario Colonnello Drakecostruì il primo pozzo di petrolio, perforando 10 metri di roc-

Alessandro Magno (356 - 323 a.C.). Successe al padre Filippo, redi Macedonia. Le sue brillanticonquiste portaronorapidamente ad estendere ildominio della Macedonia inGrecia, Medio Oriente, Egittoed India. Fu allievo diAristotele; morìimprovvisamente a soli 33anni.

cia e raggiungendo la profondità di 21 metri. Da allora la pro-duzione mondiale crebbe e il prezzo calò. Oggi le perforazio-ni raggiungono la profondità di 6000 metri. Un forte impulsoall'impiego del petrolio si ebbe quando il nuovo carburante,all'inizio del Novecento, fu impiegato nella propulsione nava-le e successivamente quando si diffuse la motorizzazionecivile. Nel secondo dopoguerra il petrolio in buona partesostituituì il carbone come fonte primaria. Nel 1952 la quotadel carbone nel fabbisogno mondiale di energia commercia-le era del 52%, quella del petrolio del 31%; nel 1973 il carbo-

ne era sceso al 28%, il petrolio salito al 47%.Oggi, benché la percentuale dicarbone sia rimasta sostanzial-mente invariata, rappresentandoancora un quarto del fabbisognoenergetico mondiale, è diminuitala quota occupata dal petrolio

anche grazie allo sfruttamentodelle altre forme di energia (gas

naturale, rinnovabili e nucleare).

Il motore a combustione interna

Il motore è una macchina che ha la funzione di assorbirel'energia di una sorgente e trasformarla in lavoro meccanico. Imotori a combustione interna sono anche definiti motori termi-ci. Mentre la macchina a vapore sfrutta la pressione del vapo-re dell'acqua riscaldata per generare il movimento di un pisto-ne nel cilindro, il motore a combustione interna sfrutta invecela pressione generata dalla reazione di un combustibile conl'ossigeno dell'aria. A seconda del tipo di energia dal qualesono alimentati, i motori si distinguono in: motori ad energianaturale, pneumatici, idraulici, termici, elettrici e nucleari. Unaulteriore classificazione viene fatta in base anche al movimen-to dell'organo principale. Il motore quindi può essere: rotativoo alternativo. Il motore a scoppio è di quest'ultimo tipo.

I primi motori a scoppio

I primi tentativi di muovere un pistone grazie allo scoppio dipiccole quantità di polvere da sparo risalgono alla fine del

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1600: i gas caldi generati nel cilin-dro dalla esplosione esercitanouna pressione sul pistone e neprovocano lo spostamento.Oltre un secolo dopo si passòall'impiego di carburanti gassosi:gas illuminante, idrogeno, gasso-geno, nafta vaporizzata e, final-mente, benzina.L'invenzione del motore a scoppio,con la struttura che a grandi lineeancora oggi è mantenuta, è attri-buita al tecnico tedesco NikolausAugust Otto (1832-1891) e datatanel 1876 o nel 1877. Il suo motore a quattro tempi inizialmen-te era alimentato dal gas di carbone. In realtà molti altri tec-nici nei decenni precedenti contribuirono a rendere possibilel'invenzione. Intorno al 1890 erano presenti nel mondo oltre30.000 motori “Otto”, ancora alimentati a gas. Il motore abenzina fu brevettato da Gottlieb Daimler nel 1885 e si affer-mò con maggiore difficoltà.

Tecniche e invenzioni

L'invenzione della macchina a vapore e, più tardi, del moto-re a scoppio, non sarebbero state possibili senza il preceden-te sviluppo delle tecniche per la lavorazione dei metalli e dialtre tecniche.Le prime macchine di Watt erano difettose dal punto di vistameccanico perché cilindro e pistone non aderivano e si ave-vano perdite di vapore. Fu il nuovo trapano (figura in basso)di Wilkinson che contribuì a migliorarle.

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John Wilkinson (1728-1808),giustamente ritenuto il padredell'industria meccanica,costruì torni, trapani, alesatricie laminatoi molto più accuratidi quelli fino allora disponibili.

Automezzi

La macchina a vapore, largamente impiegata nell'industria enelle ferrovie, mal si adattava alla trazione di piccoli veicoli sustrada, anche per il suo peso considerevole. Il motore a com-bustione interna superò questa difficoltà.Il primo motore a scoppio costruito nel 1866 da NikolausAugust Otto (1832-1891) era poco potente e ingombrante.Solo una ventina di anni dopo, in seguito a migliorie apporta-te da Gottlieb Daimler (1834-1900), fu installato su una bici-cletta. Dal 1896 fu installato nei camion, quindi nelle automo-bili. Nell’illustrazione viene riportato il Motorwagen di Benzdel 1896. Tuttavia la scena dei trasporti fu dominata da caval-li e ferrovie fino alla prima Guerra Mondiale.

Gas di carbone, illuminazione a gas

Riscaldando il carbone in assenza di aria, quindi di ossigeno(distillazione), si ottiene un carbone spugnoso quasi privo diimpurezze (il coke), un gas infiammabile (gas di carbone) e unresiduo oleoso che contiene una miscela di idrocarburi. Ilgas di carbone fu impiegato nell'illuminazione all'iniziodell'Ottocento e in seguito come gas domestico.

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Distillazione: processo che consiste nelriscaldare (900-1000°C) fuoridal contatto dell'aria la materiaprima (il carbon fossile del tipo"grasso" a lunga fiamma:litantrace). Riscaldatoprogressivamente il fossilecede prima l'umidità checontiene (vapore acqueo) esuccessivamente le sostanzevolatili di più elevato poterecalorifero (idrocarburi), quindiquelle meno ricche, fino aridursi ad una massaspugnosa, il carbon coke,utilizzato per il riscaldamentodomestico e nell'industriasiderurgica.

Idrocarburi: composti organici costituitisolamente da carbonio eidrogeno. Sono i costituentifondamentali del petrolio e deigas naturali e si possonopresentare allo stato gassoso(metano), liquido (petrolio,benzene) o solido (paraffine).

William Murdoch ed il gas illuminante

Fu alla fine del XVII secolo che si applicò il processo delladistillazione, già conosciuto dal Medioevo, al carbon fossilead opera di Thomas Shirley (1664) e John Clayton (1667), iquali notarono che le sostanze volatili (gas) così ottenute sipotevano accendere. Esperimenti simili furono condottianche da Robert Boyle e da Stephen Hales. Alla metà delXVIII secolo risalgono gli studi dell'olandese Jan PeterMinckelers, il quale, cercando un gas in grado di sollevare lemongolfiere più economico dell'idrogeno, individuò le pro-prietà illuminanti del gas dalui prodotto con la distilla-zione del carbon fossile.Nell'ultimo decennio delXVIII secolo si ebbero i primiesperimenti organici di pro-duzione di gas per l'illumi-nazione ad opera diPhilippe Lebon in Francia edi William Murdoch (1754-1839) in Inghilterra, i qualiagirono del tutto indipen-dentemente l'uno dall'altro.I procedimenti adoperati daidue inventori erano sostan-zialmente uguali, diverse le loro finalità. Murdoch cercava direalizzare un sistema di illuminazione economico ed efficaceper gli stabilimenti industriali sorti in Inghilterra durante laRivoluzione Industriale. Lebon, invece, si indirizzò verso unsistema di illuminazione e di riscaldamento domestico.Allo scozzese William Murdoch (1754-1839) si deve, inoltre, ilmiglioramento della macchina a vapore, ottenuto lavorandonell'officina di Boulton e Watt.

Energia elettrica

Verso la fine dell'Ottocento l'innovazionepiù importante in campo energetico fu ladiffusione dell'elettricità. Essa si deveall'invenzione della dinamo, che trasfor-ma l'energia meccanica (il movimento di

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Boyle, Robert (1627 - 1691). Fisico anglo-irlandese siinteressò delle proprietà deigas

Murdoch, William (1754 - 1839). Meccanico ed inventorescozzese, pioneredell'industria del gas,collaboratore di M.Boulton eJ.Watt. A lui si devononumerose invenzioni, tra cuiquella del gas illuminante, conil quale nel 1792 illuminò lasua casa.

Dinamo: macchina capace di trasformareenergia meccanica in energiaelettrica e viceversa. Sicompone di uno statore oinduttore (parte fissa), che ha ilcompito di realizzare il campoelettromagnetico; di un rotore oindotto (parte mobile) libero dirotare internamente allo statore;e infine di un collettore a lamellesolidale con l'indotto provvistodi spazzole collegate con ilcircuito esterno di utilizzazione.

un corpo rotante) in energia elettrica. L'elettricità trovò benpresto applicazioni in molti campi: illuminazione, elettrochimi-ca, motori elettrici per usi industriali, trazione elettrica, ascen-sori, ecc. La sostituzione della corrente continua con la cor-rente alternata e l'invenzione del trasformatore consentiro-no, nell'ultimo decennio del secolo, il trasporto dell'elettricitàsu lunghe distanze e ne facilitarono la diffusione.

La turbina a vapore

Prima dell'avvento della turbina, le macchine a vapore eranosolo a stantuffo. L'idea di imprimere direttamente un motorotatorio a un appositomeccanismo medianteun getto di vapore èsemplice, ma la realiz-zazione comporta diffi-coltà tecniche: a gran-di velocità di rotazionela ruota deve esserecentrata esattamentee le pale in acciaiodevono essere moltoresistenti.Le prime realizzazionipratiche, alla finedell'Ottocento, sidevono allo svedeseKarl Gustaf de Laval(1845-1913) e all'ir-landese CharlesParson (1854-1931).Nel 1897 la turbina avapore fu montata sudi una piccola nave,pochi anni dopo sulle grandi navi (Lusitania e Mauretania). In seguito, nel novecento, furono sviluppate anche le turbine agas, nelle quali la girante è azionata dal gas ad alta pressioneottenuto bruciando combustibile liquido. Queste furono impie-gate, per la loro leggerezza, soprattutto negli aerei a turboelicae, in seguito, nei turboreattori, nei quali la spinta è data dal gasche sfugge ad altissima velocità dallo scarico.

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Alla scoperta dell’energia

Corrente continua: flusso di cariche elettriche(corrente) che non cambiadirezione (continua). E' prodottatipicamente dalle batterie e dalledinamo e fu soppiantata già apartire dal 1880 per gli usicommerciali dalla correntealternata, perché non eraeconomico produrla agli altivoltaggi necessari per iltrasporto lungo le lineeelettriche. Attualmente lacorrente continua trovaapplicazione nella trazioneferroviaria, nei filobus, negliimpianti elettrochimici e nellecartiere.

Corrente alternata: flusso di cariche elettriche(corrente) che alternativamentee periodicamente fluisce nei duesensi opposti. La c.a. è prodottadagli alternatori. Il suoandamento è periodico, ossia lesue polarità vengonoperiodicamente cambiate, adogni suo ciclo (onda intera),secondo un ritmo denominatofrequenza. La corrente alternataè quella presente nelle casemediante la rete elettrica.

schema di turbina tipo de Laval

schema di turbina tipo Parson

Elettrodomestici e gingilli elettronici

Il grande incremento nel consu-mo di energia elettrica fu dovu-to inizialmente alla diffusionedella lampadina ad incan-descenza, inventata e per-fezionata da T. A. Edison(1847-1931) tra il 1876 e il1880. L'energia elettrica fu poiimpiegata nel riscaldamento. Inseguito furono sviluppati motori elettri-ci industriali e motori di piccole dimensio-ni, che trovarono applicazioni in molti tipi di elet-trodomestici. Oggi l'elettricità trova applicazioni in appa-recchi di uso comune: ferri da stiro, lavatrici, aspirapolveri, fri-goriferi, boiler, condizionatori, forni a microonde, ecc. Questiresero più confortevole la vita nelle nostre abitazioni e favoriro-no lavori domestici. Lo sviluppo dell'elettronica introdusse altrioggetti che arricchirono le possibilità di svago e di lavoro:radio, TV, Hi Fi, computer, CD, cellulari, ecc.

Telegrafo e telefono

L'avvento dell'elettricità rese possibili le rapide comunicazionia distanza: il telegrafo (1837) e il telefono (1876), che inizial-

mente funzionavano a batteria con linee ditrasmissione metalliche. Solo alla finedell'Ottocento furono realizzate le tele-comunicazioni con onde elettromagneti-che, quindi via etere (senza fili): radio,TV, radar, telefoni cellulari.

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Lo sviluppo industriale: dalla macchina a vapore alla bomba atomica

Trasformatore: apparecchio statico, ossiasenza organi in movimento,basato sul fenomenodell'induzione elettromagneticascoperto da M. Faraday.

Laval, Karl Gustaf Patrick de(1845 - 1913). Ingegnere svedese. Tra le suemigliaia di invenzioni, chespaziano dall'illuminazioneelettrica, all'elettrometallurgia,all'aereo e alla fluidodinamica,ricordiamo un separatorecentrifugo (1878) e la turbina avapore che porta il suo nome.

Parson, Charles Algernon(1854 - 1931). Ingegnere inglese. Inventò edapplicò industrialmente laturbina a vapore che porta il suonome per la produzione dienergia elettrica e la propulsionenavale (applicata sul piroscafo“Turbina”, 1897).

Edison, Thomas Alva (1847 - 1931). Inventore statunitenseautodidatta. Migliorò il telegrafo,il telefono di A.Meucciinventando il microfono acarbone (1876) e il fonografo.Tuttavia, tra le migliaia diinvenzioni, quella cui rimanelegata il suo nome è quella dellalampada ad incandescenza(1879). A lui si devono anche ilperiscopio ed il lanciafiamme

Telegrafo: Sistema di trasmissione adistanza di informazioni permezzo di impulsi elettriciusando un alfabetoconvenzionale (alfabeto Morse)

Primi impianti termoelettrici

I primi piccoli impianti per generare l'elettricità impiegavano unamacchina a vapore per alimentare la rotazione della dinamo.Costruiti intorno alla metà dell'Ottocento e inizialmente impie-gati per alimentare i fari dei porti, erano ingombranti (qualchetonnellata) e di bassa potenza (un paio di kW). Essi sono i pro-genitori delle centrali termoelettriche attuali nelle quali, tuttavia,il vapore ad alta pressione è inviato direttamente alla turbinaaccoppiata alla dinamo. La turbina a vapore, brevettata nel1884, è più efficiente e leggera della macchina a vapore. Imoderni turbogeneratori operano ad alte pressioni e tempera-ture. In seguito la dinamo, che genera corrente continua, fusostituita dall'alternatore, che genera corrente alternata. Il tra-sformatore, introdotto nel 1885, consente di trasmettere la cor-rente ad alta tensione dall'impianto di produzione alle zone diutilizzo con poche perdite di energia elettrica, è quindi più con-veniente rispetto a quello di una dinamo, perché consente diridurre le perdite nel trasporto anche a grandi distanze.

Motori a reazione

Nel campo dei motori applicati ai mezzi di trasporto i progres-si più spettacolari si sono avuti nell'aeronautica con l'avventodei motori a reazione. Questi si basano sulla spinta che si ottie-ne dalla espulsione di gas ad alta pressione dall'ugello di unreattore. Gli studi sulla propulsione (spinta) a reazione furonosviluppati soprattutto in Gran Bretagna e in Germania neglianni Trenta; il primo volo a reazione fu di un aereo tedesco(1939) e cinque anni dopo questo tipo di aereo incominciò aessere impiegato nella seconda Guerra Mondiale.

Il principio di funzionamento del motore a reazione

E' facile osservare che se da una barca non fissata al molo sal-tiamo sulla riva la barca subisce una reazione che l'allontana inverso opposto: sullo stesso principio si basa il funzionamentodel motore a reazione. La combustione della miscela aria-com-bustibile nella apposita camera del reattore genera gas ad alta

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Alla scoperta dell’energia

Ugello: dispositivo che si applica allaparte terminale di un condotto,allo scopo di incrementare lavelocità di uscita del fluido persfruttarne l'energia cinetica e,al tempo stesso, didisperderne il getto; effusore:l'ugello di una turbina, di unreattore; l'ugello delbruciatore, del nebulizzatore.

pressione e temperatura; fuoriuscendo dal-l'ugello ad alta velocità il gas genera sulreattore, in verso opposto, una spinta che ètanto più intensa quanto maggiore è lamassa del gas e la velocità con cui è espul-so. Poiché la massa del gas è limitata dallaquantità di combustibile impiegato, ènecessario che la velocità ad essa impressasia la più alta possibile. Questo richiede chela camera nella quale avviene la combustio-ne resista a temperature e pressioni elevate,il che comporta l'impiego di leghe metalli-che avanzate. Il solo motore, che è in gradodi fornire una potenza superiore a quelladella turbina a gas e dei motori a reazione,è il razzo che alimenta i missili. Nei motoridegli aerei la causa che determina la com-bustione è l'ossigeno dell'aria che il reatto-re aspira dall'atmosfera. Nel razzo l'ossige-no è trasportato dal mezzo stesso insiemeal combustibile (auto-ossidazione); per que-sto i motori dei razzi funzionano anche al di fuori dell'atmosfe-ra. Il principio di funzionamento è lo stesso che agisce nei pic-coli razzi dei fuochi artificiali, noti da lungo tempo.

Razzi e missili

Il progenitore dei moderni razzi spaziali e dei missilimilitari è la V-2 sviluppata dai tedeschi nella secondaGuerra mondiale: con motori ad etanolo trasportava unatonnellata di esplosivo a una distanza di oltre 300 Km e fuimpiegata per colpire Londra (1944). Nella seconda metàdel Novecento furono sviluppati missili potenti per uso mili-tare e razzi per lanciare satelliti artificiali (lo Sputnik è del 1957)e per le imprese spaziali: il Saturno della missione Apollo nel1969 portò l'uomo sulla Luna. Dalle frecce delle balestremedioevali alle bombe atomiche dei missili intercontinentali ilraggio di azione delle armi è cresciuto da 300 metri a moltedecine di migliaia di chilometri. L'energia rilasciata è cresciutadi milioni di miliardi. Ancor oggi, nonostante un parziale disar-mo, in varie parti del mondo sono installati missili a lunga gitta-ta che trasportano testate nucleari.

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Lo sviluppo industriale: dalla macchina a vapore alla bomba atomica

La scoperta della radioattività

Le prime manifestazioni del-l'energia nucleare furonoosservate dagli scienziatiquando ancora non si sapevache l'atomo è formato da unnucleo e da elettroni. Alla finedel 1800 cominciarono a svi-lupparsi alcune ricerche su unanuova energia prodotta da certisali di Uranio che emettonoradiazioni del tutto invisibili, macapaci di annerire una lastrafotografica. Si scoprì poi chequeste radiazioni sono di tretipi, chiamate alfa, beta e gamma. Nei primi due casi si trat-ta di particelle elettricamente cariche, nel terzo di radiazioneelettromagnetica, come i raggi X. Fu così scoperta la radioat-tività naturale. I coniugi Curie scoprirono la radioattivitàdell’Uranio e del Radio. Tali ricerche portarono ad un ricono-scimento prestigioso: un premio Nobel per la fisica adentrambi, assieme a Becquerel, ed un altro per la chimica aMarie; ma a quest'ultima costarono anche la vita, a causadella lunga esposizione a radiazioni ionizzanti. Alcuni decenni dopo (1934) si osservò che lo stesso tipo di feno-meno può essere indotto in laboratorio partendo da elementistabili (non naturalmente radioattivi), bombardati con particellemolto veloci: fu così scoperta anche la radioattività artificiale. In seguito furono prodotte centinaia di elementi - o meglio diisotopi - radioattivi. Alcuni di essi sono utilmente impiegatinelle ricerche fisiche, chimiche e biologiche, nelle terapiemediche, nell'industria. Gradualmente ci si rese conto che laradioattività e i raggi X, soprattutto in dosi elevate, sono noci-vi agli organismi viventi.

La bomba atomica

In Germania a causa del nazismo, al potere dal 1933, inizia-rono le persecuzioni razziali contro gli ebrei e lo stessoEinstein (di origine ebraica) venne insultato in pubblico;come altri scienziati ebrei si rifugiò negli Stati Uniti d'America.

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Alla scoperta dell’energia

Atomo La più piccola porzione dimateria che può definire unelemento e che ne possiedele proprietà chimiche. Laparola "atomo", che derivadal greco átomos,"indivisibile", veniva usatadagli antichi filosofi perdefinire le entità elementari,indistruttibili e indivisibili, checostituivano la materia.L'atomo era considerato lapiù piccola porzione dimateria che potesse essereconcepita, e questa ideaprevalse fino a quando lanatura dell'atomo divenneuno degli argomenti principalidella ricerca scientificasperimentale. Nei secoli XVI eXVII i risultati ottenutinell'ambito della chimicadiedero un notevole impulsoallo sviluppo della teoriaatomica. I primi esperimentimisero in evidenza che lesostanze potevano esseresuddivise nei loro componentiultimi, o in "corpi semplici", eche questi potevanocombinarsi in modo intimoper formare nuovi composticon proprietà del tuttodiverse. In altre parolecominciò a delinearsi ilconcetto di elementochimico.L'atomo è costituito da unnucleo centrale con un certonumero di Protoni (particellecon carica elettrica positiva) edi Neutroni (particelle concarica neutra). Intorno aquesto nucleo di caricapositiva ruotano gli Elettroni(particelle di carica negativa).

Il grande scienziato sconvolse la fisi-ca del Novecento con una teoriageniale, ma potenzialmente pericolo-sa: la sua ricerca portò, infatti allascoperta della bomba atomica.Alla fine del 1938 Otto Hahn e FritzStrassmann in Germania dimostraro-no la possibilità della fissionedell'Uranio-235; ben presto fu chiaroche dalla fissione si poteva ottenere il

rilascio di una grande quantità di energia. In quegli stessi anniiniziava la politica di espansione e di aggressione militaredella Germania nazista e nel settembre del 1939 iniziava laseconda Guerra Mondiale. Preoccupati che gli scienziatitedeschi progettassero la costruzione della bomba atomica,gli scienziati britannici e americani e altri fuggiti dal nazismoe dal fascismo (Enrico Fermi tra loro) studiarono il problema.Alcuni di essi ne valutarono la fattibilità e fecero pressionesul governo degli Stati Uniti affinché il progetto fosse avvia-to; (questo prenderà il nome di Progetto Manhattan). Neldicembre del 1942 Enrico Fermi, emigrato negli Stati Uniti inconseguenza delle leggi razziali, realizzò il primo reattorenucleare, dimostrando che era possibile sfruttare l'enorme

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Lo sviluppo industriale: dalla macchina a vapore alla bomba atomica

Uranio: L'Uranio è un elementometallico radioattivo, disimbolo U, usato comecombustibile nei reattorinucleari Dopo la scopertadella fissione nucleare,l'uranio divenne un metallo diimportanza strategica,utilizzato principalmente perla produzione di energia neireattori nucleari e nelle arminucleari. Durante le treconferenze internazionali pergli usi pacifici dell'energianucleare tenute a Ginevra nel1955, 1958 e 1964, sidiscussero le applicazionipacifiche di questa fonteenergetica.

Isotopi radioattivi:Si dicono isotopi atomi i cuinuclei sono costituiti da unostesso numero di protoni e daun differente numero dineutroni.

densità di energiaracchiusa neinuclei atomici. Il16 luglio del1945 nel desertodel Nevada vennesperimentata la prima“bomba atomica”:in una frazionedi secondo silibera un'ener-gia equivalenteall'esplosionedi oltre 10 ton-nellate di tritolo. Poco dopo due bombe atomiche distrusse-ro le città giapponesi di Hiroshima (6 agosto) e di Nagasaki (9agosto). Iniziò l'era atomica: una nuova, controversa fonte dienergia fu resa disponibile per fini militari e pacifici. In segui-to furono costruite centinaia di migliaia di bombe atomiche ecentinaia di reattori nucleari.

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Alla scoperta dell’energia

Einstein, Albert (1879 - 1955).Fisico teorico tedesco. Notosoprattutto per la teoria dellarelatività (speciale e generale),non vanno, tuttavia,dimenticati i suoi studisull'effetto fotoelettrico (per ilquale ottenne il premioNobel), sul moto browniano esui calori specifici dei solidi.Ebbe un ruolo determinantenella realizzazione dellabomba atomica.

Fissione: scissione di un nucleoatomico pesante (ad es.uranio o plutonio) in due o,molto raramente, tre parti pereffetto di un bombardamentodi neutroni, a cui siaccompagna la liberazione diuna grande quantità dienergia. L'isotopo 235dell'uranio (U 235) fu il primocombustibile per la pilaatomica di Fermi (1942), maanche il primo elementoutilizzato per la bombaatomica che distrusseHiroshima (1945). La bombaall'uranio, “Little Boy”,impiegata a Hiroshima;pesava 4 tonnellate