Energia termica

L’energia termica è una delle forme fondamentali di energia presenti in natura, ed è strettamente legata al movimento microscopico degli atomi e delle molecole che costituiscono la materia. 
Ha origine principalmente da reazioni chimiche, dall’attrito tra superfici, dalla radiazione solare o da processi nucleari. In natura, il sole rappresenta la principale fonte di energia termica per la Terra. L’energia emessa dal sole raggiunge il nostro Pianeta sotto forma di radiazione elettromagnetica, riscaldando la superficie terrestre, l’atmosfera e i mari.
 

Ogni corpo, sia esso solido, liquido o gassoso, possiede una certa quantità di energia termica, determinata dal grado di agitazione delle sue particelle. Maggiore è la temperatura di un corpo, maggiore sarà la velocità con cui le sue particelle si muovono e, di conseguenza, più elevata sarà la sua energia termica.
L’energia termica è una forma di energia posseduta da un oggetto che ha una temperatura superiore allo zero assoluto (−273,15 °C) ed è associata, in particolare, al movimento delle particelle che costituiscono la materia. Dipende quindi sia dalla temperatura sia dalla quantità di materia presente, ed è una grandezza estensiva, cioè, cresce all’aumentare della massa. 
A livello microscopico, l’energia termica è la somma dell’energia cinetica (movimento) e potenziale (posizione) delle particelle che formano un oggetto o un sistema. 
Questa energia può essere trasferita da un oggetto all’altro, o da un sistema all’altro, attraverso differenti modalità: conduzione, convezione e irraggiamento. Il trasferimento di energia termica è ciò che percepiamo comunemente come "calore", sebbene sia importante sottolineare che, in termini scientifici, il calore rappresenta il trasferimento dell’energia termica e non l’energia stessa.

L’energia termica può essere generata attraverso diversi processi, sia naturali che artificiali. Ecco i principali meccanismi di produzione:

• Reazioni chimiche: Molte reazioni chimiche, come la combustione di combustibili fossili (carbone, petrolio, gas naturale) o biomasse, producono energia termica liberando calore. Questo principio è alla base del funzionamento di camini, stufe, caldaie e motori a combustione interna.
• Attrito: Quando due superfici si sfregano tra loro, parte dell’energia meccanica si trasforma in calore. L’attrito è una fonte significativa di energia termica sia in natura (come l’erosione delle rocce) sia nelle macchine (freni, cuscinetti, ecc.).
• Radiazione solare: Il sole è la principale fonte di energia termica per la Terra. La radiazione elettromagnetica emessa dalla nostra stella viene assorbita dalla superficie terrestre, dagli oceani e dall’atmosfera, riscaldandoli
• Processi nucleari: Le reazioni di fissione e fusione nucleare liberano enormi quantità di energia termica. Nelle centrali nucleari, il calore generato dalla fissione dell'uranio viene utilizzato per produrre vapore che aziona turbine e genera elettricità.
• Geotermia: Il calore proveniente dall’interno della Terra, generato dal decadimento di isotopi radioattivi, può essere sfruttato per produrre energia termica (ad esempio, in centrali geotermiche o per il riscaldamento domestico).

L’energia termica è adoperata in moltissimi aspetti della vita quotidiana e delle attività industriali. In ambito domestico viene utilizzata per il riscaldamento, la produzione di acqua calda sanitaria, la cottura dei cibi. Nell’industria viene utilizzata nella produzione di energia elettrica attraverso centrali termoelettriche ed è inoltre alla base di numerosi processi produttivi, dalla fusione dei metalli alla produzione di vapore per il funzionamento delle turbine nelle centrali elettriche. 
Un ruolo cruciale è svolto anche nella climatizzazione, nei sistemi di raffrescamento e nell’efficienza energetica degli edifici, dove la gestione e il contenimento delle dispersioni termiche risultano essenziali.

L’energia termica offre numerosi vantaggi sia dal punto di vista tecnologico che per la vita quotidiana. Ecco i principali:

• Disponibilità diffusa: Si tratta di una forma di energia presente ovunque e prodotta facilmente attraverso molteplici processi chimici, fisici e naturali.
• Facilità di accumulo e trasporto: Il calore può essere accumulato in serbatoi (acqua calda, materiali a cambiamento di fase, ecc.) e trasportato tramite fluidi (come vapore o acqua calda).
• Applicabilità trasversale: L’energia termica è alla base di moltissimi processi, dalla cottura degli alimenti alla produzione industriale di energia elettrica.
• Utilizzo di fonti rinnovabili: Tramite sistemi solari termici, pompe di calore o impianti geotermici, è possibile produrre energia termica in modo sostenibile, riducendo l’impatto ambientale.
• Efficienza nei processi: In molti ambiti, come nelle centrali termoelettriche o nei sistemi di riscaldamento, l’energia termica consente di raggiungere alte efficienze nella conversione e nell’utilizzo.

L’energia termica è una risorsa versatile e indispensabile. Saperla gestire in modo efficiente è la chiave per affrontare la crisi energetica, ridurre le emissioni e i consumi, oltre a promuovere la sostenibilità ambientale. 
L’adozione di tecnologie intelligenti (come ad esempio smart grid, sensori, automazione), l’impiego di energie rinnovabili, il recupero del calore residuo nei processi industriali, i pannelli solari termici o l’isolamento avanzato degli edifici, consente di ridurre le perdite energetiche e limitare il consumo di risorse non rinnovabili, contribuendo così al rispetto degli obiettivi di decarbonizzazione.