Ogni volta che due corpi si trovano a temperature diverse, possiamo prelevare energia termica con una macchina termica. Un caso particolare è costituito dall'oceano, dove un "corpo" è̀ rappresentato dall'acqua calda vicino alla superficie e l'altro è rappresentato dall'acqua fredda che si trova a grande profondità. I mari tropicali, in particolare, possono presentare significative differenze di temperatura tra le acque superficiali riscaldate dal Sole e quelle fredde e buie a 1000 o più metri al di sotto della superficie. Nella figura è mostrato un caratteristico "profilo delle temperature" oceanico, nel quale possiamo vedere una rapida variazione di temperatura, un termoclino, tra le profondità di $400 \mathrm{e} 900 \mathrm{~m}$ circa.
Andamento della temperatura in funzione della profondità nelle acque tropicali
Lidea di utilizzare questa potenziale fonte di energia è stata accarezzata per lungo tempo. Nel 1870, ad esempio, il Capitano Nemo, nel romanzo di Jules Verne Ventimila leghe sotto i mari, esclamava: "Io devo tutto all'oceano; esso produce elettricità e l'elettricità fornisce calore, luce, movimento $\mathrm{e}$, in una sola parola, la vita del Nautilus". Appena 11 anni dopo, il fisico francese Jaques Arsene d'Arsonval propose un sistema concreto, chiamato Conversione dellenergia termica dell'Oceano (OTEC), e nel 1930 Georges Claude, uno degli studenti di d'Arsonval, costruì e mise in funzione il primo sistema sperimentale OTEC al largo di Cuba.
I sistemi OTEC, che in linea di principio sono a basso costo e non richiedono carburanti, possono fornire non solo elettricità, ma anche acqua desalinizzata come parte del processo. In effetti, un impianto OTEC che generi 2 MW di elettricità, dovrebbe produrre oltre 400 metri cubi di acqua desalinizzata al giorno.
Il National Energy Laboratory of Hawaï Authority (NEL.HA) ha effettuato, tra il $1992 \mathrm{e}$ il 1998 , i primi test vicino a Kona, alle Hawaii. Il primo impianto su larga scala da $16 \mathrm{MW}$ di potenza è stato progettato in Europa e installato al largo di Martinica, per fornire all'isola caraibica 10,7 MW di potenza netta.
1 Supponi che un sistema OTEC operi con acqua superficiale a $22{ }^{\circ} \mathrm{C}$ e acqua profonda a $4,0{ }^{\circ} \mathrm{C}$.
Qual è il massimo rendimento che può avere questo sistema?
2 Stima, osservando il grafico, il massimo rendimento del sistema OTEC che opera con acqua superficiale a $27^{\circ} \mathrm{C}$ e acqua intorno ai $500 \mathrm{~m}$ di profondità.
3 Se raffreddi $1500 \mathrm{~kg}$ di acqua a $22^{\circ} \mathrm{C}$ portandola a $4,0^{\circ} \mathrm{C}$, quanta energia viene ceduta? Confrontala con l'energia ceduta quando si brucia un litro di benzina, pari a $3,4 \cdot 10^7 \mathrm{~J}$.
4 Considerando un consumo medio di energia di $1000 \mathrm{GWh}$ per lisola di Martinica, che percentuale di energia apporterrebbe questa fonte rinnovabile?
$\left[1,0,06 ; 2,0,007 ; 3.1,1 \cdot 10^4 \mathrm{~J} ; 4,4 \%\right]$
mi aiutereste a risolvere questo problema grazie
