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Van der Waals (Equazione di stato di)
La legge di van der Waals è una legge fisica che descrive il comportamento dei gas reali. Rappresenta un'estensione della legge dei gas perfetti, rispetto alla quale consente una migliore descrizione dello stato gassoso per le alte pressioni e in prossimità del punto di ebollizione. La legge prende il nome dal fisico olandese Johannes Diderik van der Waals (1837-1923), che la propose in un lavoro del 1873; per la formulazione di questa legge lo studioso fu insignito del premio Nobel per la fisica nel 1910. La legge di van der Waals è una equazione di stato che estende la legge dei gas perfetti:

con l'introduzione di due valori a e b (dette costanti di van der Waals) che dipendono dalla sostanza in esame. La formulazione della legge di van der Waals è la seguente:

Dove p è la pressione del gas, n la quantità di sostanza (numero di moli),V il volume occupato, R la costante universale dei gas e T la temperatura assoluta. Sostituendo eventualmente il volume totale del gas V con il volume molare Vm, si ottiene una espressione più generica priva del fattore n

Quando le molecole si trovano molto vicine tra di loro, cioè praticamente a contatto, risentono delle forze repulsive dei rispettivi elettroni (che come è noto orbitano intorno ai nuclei e sono carichi negativamente). Le molecole si comportano quindi approssimativamente come delle sfere rigide che non possono avvicinarsi a distanza minore di 2r (dove r è il raggio delle sfere). Quando due molecole si urtano escludono un volume pari ad una sfera di raggio 2r, cioè 32 π r³/3; il volume escluso dalle due molecole e 8 π r³/3. La presenza di forze repulsive viene descritta semplicemente sostituendo al volume V il "volume libero" V - n b, dove b è il volume molare "escluso" (detto covolume), cioè il volume propriamente occupato dalle molecole di una mole di gas. Nel gas perfetto non esiste volume escluso, ovvero le molecole sono immaginate come puntiformi.A basse pressioni tale volume è trascurabile rispetto a quello in cui si muovono le molecole, mentre non lo è più a pressioni molto elevate. Se la pressione del gas non è troppo elevata, il modello di Van der Waals e il modello di gas perfetto non differiscono di molto. Ciò è dovuto al fatto che:

• il volume escluso b è trascurabile rispetto V; a esempio, nel caso di CO2, b= 43 cm³, mentre il volume molare standard (a 0°C e 1 atmosfera) è pari a 22. 414 cm³;
• le distanze tra le molecole sono abbastanza grandi da rendere il termine a/V² sostanzialmente nullo. Sempre nel caso di CO2 il termine a/V² rappresenta solo il 7 per mille della pressione atmosferica.

In questi casi l'equazione di stato dei gas perfetti rappresenta una buona approssimazione del gas "reale".

Confronto tra legge dei gas perfetti (in verde) e legge di Van der Waals (in rosso) per il biossido di carbonio (CO2). Legenda: p = pressione; V = volume; T = temperatura; R = costante dei gas; A = zona delle forze repulsive; B = zona delle forze attrattive.

Se la pressione del gas è più elevata si osservano invece differenze significative tra i due modelli):

• nella zona delle medie pressioni, tra 5 e 15 MPa (50-150 atm) il volume V diminuisce sufficientemente da fare sentire il peso del termine a/V²; questo significa che le forze di attrazione tra le molecole non sono più trascurabili ed hanno l'effetto di ridurre la pressione rispetto all'ipotetico gas perfetto in cui le molecole non interagiscono.
• Nella zona delle alte pressioni, maggiori di 15 MPa, il volume si è ridotto al punto che b non è più trascurabile rispetto a V; in questo modo l'espressione V - nb nel denominatore dell'equazione (3) diventa un numero significativamente minore di V, con relativo aumento di pressione e "sorpasso" della curva di Van der Waals rispetto a quella dei gas perfetti.

Vapore
In fisica è uno stato fisico della materia, definibile come stato gassoso a temperatura inferiore alla propria temperatura critica. Nel linguaggio comune, vapore è utilizzato come sinonimo di vapore acqueo, anche detto vapore d'acqua. Dal punto di vista fisico gas e vapore si distinguono perché il gas non può in alcun modo essere condensato (ridotto allo stato liquido) se non dopo essere stato portato a temperatura inferiore a quella critica. A esempio l'aria può essere compressa sino a migliaia di atmosfere di pressione rimanendo gas; per renderla liquida è necessario che la sua temperatura sia minore di circa - 150 °C. Data la caratteristica dei composti puri di avere una evaporazione isotermica, un vapore può trovarsi in equilibrio con la fase liquida (ossia alla temperatura di ebollizione del composto alle condizioni di pressione date) : si parla in tal caso di vapore saturo. Se la temperatura del vapore è superiore a quella di ebollizione, si parla di vapore surriscaldato.
Vapore saturo
E' un vapore che si trova in uno stato di equilibrio con la fase liquida, in cui il numero di particelle che dalla fase liquida passano alla fase gassosa è uguale al numero di quelle che si condensano nel liquido; contrapposto al vapore surriscaldato che invece, portato a temperature più elevate, è puramente gassoso. A seconda del titolo può essere distinto in vapore saturo secco (titolo uguale a 1) o vapore saturo umido (titolo minore di uno). È il comune vapore che si può osservare in cucina ed è quello che viene generalmente prodotto nelle caldaie a tubi di fumo (vedi). Il vapore saturo è meno efficiente dal punto di vista termodinamico e può presentare fenomeni di condensazione del vapore nella fase di espansione dello stesso nei cilindri. Nel caso di liquido + vapore in condizione di vapore saturo la pressione esercitata dal vapore sul liquido prende il nome di tensione di vapore. Da un punto di vista molecolare l'evaporazione consiste nella fuga di molecole veloci dalla superficie di un liquido. Quando il liquido si trova alla temperatura di TK (Terakelvin), le molecole hanno energia di traslazione che in media è uguale a 3/2kT. Se il vapore viene continuamente soffiato via,il processo di evaporazione procede in tempi molto rapidi, poiché le molecole veloci vengono sottratte al liquido e l'energia cinetica delle molecole restanti diminuisce. Quando invece il vapore rimane sopra il liquido alcune molecole allo stato di vapore riescono a tornare indietro. Se l'evaporazione avviene in un ambiente chiuso,all'inizio vi sarà una grossa fuoriuscita di molecole dal liquido. L'ambiente diventa saturo di vapore, vale a dire che il vapore ha raggiunto la massima concentrazione permessa per la temperatura a cui si trova.
Vapore surriscaldato
S i dice del vapore portato alla temperatura superiore a quella corrispondente a quella di vaporizzazione °C, cosa che comporta la completa vaporizzazione dell'acqua, al fine di migliorare il rendimento termodinamico dell'intero motore a vapore. Il surriscaldamento si ottiene prelevando in caldaia il vapore saturo e facendogli percorrere il surriscaldatore, un insieme di tubi che vengono investiti direttamente dai gas di combustione.Rispetto al vapore saturo nel vapore surriscaldato aumentano, a parità di pressione, temperatura ed entalpia (ossia il contenuto termico). Il miglioramento del rendimento che si ottiene è paragonabile a quello dato dalla doppia espansione, almeno sulle locomotive a vapore, ma con una notevole semplificazione della macchina a vapore.
Vegetazione urbana.
Vedi articolo dedicato all'argomento.
Velocità di deriva o di drift di portatori carichi.
Nella definizione di densità di corrente ci si trova di fronte ad una velocità dei portatori di carica. Questa velocità non è la velocità propria degli elettroni o dei portatori di carica positiva (ioni o altro). La velocità di agitazione termica delle particelle entro un conduttore o un gas è dovuta all'agitazione termica e ubbidisce alle distribuzioni statistiche e al principio di equipartizione dell'energia ed è dell'ordine di 105m / s. In effetti si può facilmente stimare:

dove è la massa di un elettrone, è la costante di Boltzmann e

è la temperatura ambiente assoluta. Risulta, pertanto:

.

Oltre a questo moto casuale, perché ci sia un flusso di carica, i portatori di carica devono muoversi di un'uguale velocità di deriva o di trascinamento. Gli elettroni di conduzione sono i portatori di carica nei metalli e seguono percorsi irregolari, saltando da un atomo all'altro, ma muovendosi nel complesso nella direzione del campo elettrico. La loro velocità di deriva è circa dell'ordine di cioè frazioni di millimetro al secondo. Possiamo stimare questa velocità usando l'energia:

,

dove <t> è il tempo medio del cammino libero medio tra gli urti di due elettroni. La velocità di deriva si può anche calcolare secondo l'equazione:

dove

è l'intensità di corrente

è il numero di portatori di carica per unità di volume

è l'area della sezione del conduttore

è la velocità di deriva, e

è la carica di ciascun portatore di carica.

Le correnti elettriche nei solidi tipicamente fluiscono molto lentamente. Per esempio, in un cavo di rame di sezione pari a 0,5 mm², con una corrente di 5 A, la velocità di deriva è nell'ordine del millimetro al secondo. Invece, in un tubo catodico, quasi vuoto, gli elettroni si muovono su linee quasi rette a circa un decimo della velocità della luce. Questa bassa velocità non impedisce ai segnali elettrici di trasmettersi a velocità dell'ordine della velocità della luce, poiché quello che si propaga non è la carica elettrica, ma il campo elettrico attraverso il conduttore. Questa ultima considerazione ci permette di vedere che il vettore densità di carica è proporzionale al campo elettrico, infatti:

dove è il cammino libero medio degli elettroni e vt è la velocità di agitazione termica degli elettroni.

In questo modo dove σ è la conduttività elettrica ed è il fattore di proporzionalità.
Vendita (Società di)
Sono i soggetti autorizzati ad intrattenere rapporti commerciali di vendita con i clienti finali in libero mercato.
Vento
L’energia del vento (eolica), legata ai movimenti delle masse d’aria tra le zone di alta e bassa pressione atmosferica, è diffusa ovunque sulla Terra, ma solo in alcune zone è sufficientemente intensa e regolare da presentare interesse ai fini di una utilizzazione pratica. Lo sfruttamento dei venti per ricavarne energia utile dapprima per la navigazione, poi per l'irrigazione e la lavorazione di prodotti agricoli, risale agli albori della civiltà umana ed è tutt’oggi praticato in vari modi. Più recente, invece, è la conversione dell’energia eolica in energia elettrica. Questo processo avviene con macchine denominate aerogeneratori, che concettualmente derivano dai tradizionali mulini a vento. Un aerogeneratore, infatti, è costituito da un rotore formato da alcune pale (in genere una, due o tre) fissate su un mozzo e progettate per sottrarre al vento parte della sua energia cinetica. Tramite la rotazione delle pale viene azionato il generatore di energia elettrica. In concreto, però, i moderni aerogeneratori hanno davvero ben poco in comune con i tradizionali mulini a vento, poiché si tratta di macchine molto sofisticate, realizzate con materiali idonei a resistere a sollecitazioni che - nel caso delle macchine più grandi - sono confrontabili a quelle delle ali di aeroplani. Le estremità delle pale possono infatti raggiungere velocità superiori anche di cinque volte a quella del vento e, nel caso di raffiche anomale o di tempeste, ai bordi si possono raggiungere velocità quasi supersoniche. La velocità del vento ha, naturalmente, un ruolo determinante sia nella progettazione delle macchine, sia nella valutazione del potenziale eolico di un sito. Ai fini di uno sfruttamento economicamente vantaggioso dell’energia eolica è pertanto fondamentale lo studio delle variazioni della velocità del vento in un determinato sito, che deve essere condotto sulla base di osservazioni di lungo periodo. L’energia eolica è una fonte priva di emissioni: la conversione in energia elettrica avviene, infatti, senza alcun rilascio di sostanze nell’atmosfera. In termini di impatto ambientale, l’unica accortezza che è necessario assumere è quella di un corretto inserimento delle centrali (costituite da un insieme di aerogeneratori, a volte alcune decine) nel contesto paesaggistico circostante. Tra le nuove fonti rinnovabili è inoltre quella tecnologicamente più matura e più vicina alla competitività economica con le tradizionali fonti di produzione elettrica . Ciò spiega il forte sviluppo che sta conoscendo in questi ultimi anni; in particolare nell’ Unione Europea, ove la potenza eolica installata è la maggiore a livello mondiale. Paesi come la Germania, la Spagna e la Danimarca si pongono all’avanguardia in questo settore, ma è rilevante anche lo sviluppo dell’energia eolica in Italia , benché nel nostro Paese siano presenti numerosi fattori che condizionano negativamente lo sviluppo di tale fonte (la scarsa ventosità media, la conformazione in gran parte montuosa del territorio, l’elevata densità abitativa e la diffusa presenza sul territorio di beni culturali e siti archeologici). Il contributo dell’eolico alla produzione nazionale di energia elettrica da fonti rinnovabili non solo è in costante crescita, ma è anzi quello che ha registrato il maggiore incremento nell’ultimo decennio. In particolare, nello scenario nazionale che vede un forte sviluppo di campi eolici nelle Regioni meridionali.
Verso convenzionale dell'energia elettrica
Si assume come verso positivo (o entrante) dell’energia quello in ingresso alla Rtn. Si assume come verso negativo (o uscente) dell’energia quello uscente dalla Rtn.
Vettoriamento
Servizio di trasporto dell'energia elettrica da uno o più punti di consegna ad uno o più punti di riconsegna, come definito dalla Delibera 13/99 dell'Autorità per l'Energia Elettrica e il Gas (AEEG).
Volt (V)
Unità di misura della tensione esistente tra due punti in un campo elettrico. Ai capi di una cella fotovoltaica si stabilisce una tensione di circa 0,5 Volt; circa 17 Volt ai capi di un tipico modulo fotovoltaico (nel punto di massima potenza).
Voltura
Consiste nella risoluzione del contratto esistente e contestuale stipula di un nuovo contratto di fornitura di energia elettrica, da parte di altro intestatario e senza alcun intervento tecnico sul misuratore (a parità di potenza impegnata).
Vuoto quantistico
Vedi articolo specialistico.
Watt (W)
E' l'unità di misura della potenza del Sistema Internazionale. Un watt equivale a 1 joule al secondo (1 J/s) o, in unità elettriche, 1 voltampere. Il watt prende il nome da James Watt per il suo contributo nello sviluppo della macchina a vapore. In elettrotecnica si utilizzano comunemente anche il VA (voltampere) e il VAR (voltampere reattivo) come unità di misura rispettivamente della potenza apparente e della potenza reattiva. Dimensionalmente equivalenti al watt, il loro uso è giustificato dal fatto che indicano grandezze che generalmente non possono essere sommate direttamente. Alcuni dei multipli e sottomultipli più utilizzati del watt, sono:

• milliwatt (mW) = 10-3 W = 0,001 W
• chilowatt (kW) = 103 W = 1.000 W
• megawatt (MW) = 106 W = 1.000.000 W
• gigawatt (GW) = 109 W = 1.000.000.000 W
• terawatt (TW) = 1012 W = 1.000.000.000.000 W

Watt di picco (Wp)
Unità di misura usata per indicare la potenza che un dispositivo fotovoltaico può produrre in condizioni sandard di funzionamento (irraggiamento 1.000 W/m2 e temperatura 25°C).
Wattora (Wh)
E' una misura di energia; corrisponde alla potenza di un watt fornita per un'ora, quindi 3.600 joule. Non appartiene al SI, in quanto contiene la misura del tempo in ore; è comunemente utilizzata per la tariffazione dell'energia. Quindi una lampadina che assorbe 100 W, in due ore consuma 200 Wh (720.000 J).
Zetta
Zetta è un prefisso SI che esprime il fattore 10exp21, ovvero 1000exp7, ovvero 1 000 000 000 000 000 000 000, ovvero mille miliardi di miliardi. È stato adottato nel 1991 dalla CGPM. Deriva dal francese sept e ricorda la settima potenza di 1000. Qualche anno prima, per esprimere lo stesso fattore, era stato introdotto non ufficialmente il prefisso Hepa, apparentemente derivato dalla parola greca, hepta, sette.

Prefissi del Sistema Internazionale