Sesion 03 materia y energia
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Este documento trata sobre materia y energía. Explica que la materia es todo aquello que tiene masa y ocupa un espacio, mientras que la energía se refiere a las transformaciones que tienen lugar en la materia. También describe que la materia y la energía interactúan constantemente, donde la materia es pasiva y la energía es activa al modificar el estado de la materia.
Sesion 03 materia y energia
- 1. MATERIA Y ENERGÍA CRISTHIAN Y. HILASACA ZEA
- 2. INTRODUCCIÓN La Materia es todo aquello que tiene masa y ocupa un lugar en el espacio. Las transformaciones de la Energía tienen lugar en la alimentación de los seres vivos, en la dinámica de nuestra atmósfera y en la evolución del Universo. Todos los procesos naturales que acontecen en la materia pueden describirse en función de las transformaciones energéticas que tienen lugar en ella. La materia y energía interactúa entre sí de forma continua. De hecho, la materia estaría en un estado estático de forma estable si no fuera por la energía. De esta forma, materia y energía están interactuando entre sí constantemente, donde la materia sería el sujeto pasivo que padece la acción de la energía, mientras que la energía sería el sujeto activo que modificaría el estado de reposo o movimiento de la materia.
- 3. Es todo aquello que tiene masa y ocupa espacio.
- 6. DIVISIÓN DE LA MATERIA
- 7. DESCOMPOSICIÓN DE LA MATERIA BIÓTICA ABIÓTICA La descomposición es un proceso común en biología y química. En biología, el término descomposición refiere a la reducción del cuerpo de un organismo bióticos o abióticos a formas más simples de materia (biodegradación). Significa la ruptura metabólica de materiales en componentes simples por ejemplo fermentación, putrefacción, fosilización. degradación significa: reducción de una sustancia por proceso físico o químico; ejemplo: golpes, dilatación, calor, fuego, etc. Puede ser
- 8. Es la que no esta mezclada con otras diferentes, tales como el agua, el oro, la sal, el azúcar. son materias formadas por dos o más sustancias, las cuales pueden separarse fácilmente por medios físicos. simples Agregados Suspensione s Coloides Llamados elementos químicos,están constituidos por átomos iguales.. Ejem. Oro, oxigeno y todos los metales compuestas Llamados compuestos químicos,están formados porla unión de átomos diferentes. Ejem. El agua Homogéneas o soluciones Son aquellas que tienen un aspecto uniforme, es decir sus partes no se distinguen con la vista. Ejem. El agua azucarada,el vino, el aire. Heterogéneas Son aquellas mezclas cuyos componentes se pueden distinguir con la vista. Ejem. El agua con aceite, una ensalada de frutas, la leche, etc. Partículas sólidas y grandes Sustancia líquida y sólida insolubles y se asientan Sus partículasno se asientan.
- 9. ✓ No tienen forma ✓ Tienen volumen fijo ✓ Fluyen ✓ Tienen forma definida. ✓ Tienen volumen fijo ✓ No se pueden comprimir ✓ No tienen forma ✓ Se expanden ✓ Se comprimen ✓ Se difunden En el estado sólido, las moléculas que lo componen se hallan unidas entre sí tan fuertemente. Por eso los sólidos conservan su volumen y su forma. En el estado líquido, las moléculas que lo componen no se hallan unidas entre sí tan fuertemente como en el estado sólido. Por eso los líquidos conservan. Su volumen pero no su forma y adoptan la del recipiente que los contiene. En el estado gaseoso las moléculas se hallan separadas entre sí. Por ello los gases carecen de forma y volumen propios y, si los colocamos en un recipiente Cerrado, se distribuyen por todo el interior del mismo. SÓLIDO LÍQUIDO GASEOSO ESTADOS DE LA MATERIA
- 10. FA > FR FA = FR FA < FR
- 11. Solido Masa y volumen fijos porque las partículas están firmemente unidas Las partículas pueden vibrar un poco, pero no desplazarse ✓ Las partículas tienen poca energía cinética, por lo que se encuentran muy cerca unas de otras. ✓ Ocupan posiciones fijas, por lo que los sólidos son rígidos. ✓ Las partículas solo vibran en su lugar, no se desplazan. ✓ Los sólidos tienen una forma definida.
- 12. Líquido ✓ Las partículas tienen más energía cinética que en los sólidos y están unidas por fuerzas de mediana intensidad, por lo que se encuentran un poco más separadas, logrando deslizarse unas entre otras. ✓ Los líquidos se adaptan a la forma del recipiente que los contiene y fluyen con facilidad. Las partículas también están unidas, pero no tan fuertemente como en los sólidos. Las partículas pueden desplazarse, por lo que los líquidos pueden fluir y adoptar cualquier forma.
- 13. Gaseoso ✓ Las partículas están muy separadas, debido a su elevada energía cinética. ✓ Las fuerzas de atracción entre las partículas son muy débiles, permitiendo que se muevan en forma independiente. ✓ Los gases ocupan todo el espacio ✓ disponible y se adaptan a la forma del recipiente. Las partículas están muy separadas unas de otras y se mueven libremente a gran velocidad; por eso ocupan todo el espacio disponible y no tienen volumen ni forma fijos.
- 14. Es un gas ionizado, es decir que los átomos que lo componen se han separado de algunos de sus electrones. De esta forma el plasma es un estado parecido al gas pero compuesto por aniones y cationes (iones con carga negativa y positiva, respectivamente), separados entre sí y libres, por eso es un excelente conductor. Un ejemplo muy claro es el Sol. Conducen la electricidad y son fuertemente influidos por los campos magnéticos. Plasma
- 16. Cambios de estado de la materia Cuando una sustancia sufre un cambio de estado, experimenta un cambio en el ordenamiento de sus partículas, pero sigue siendo la misma sustancia. Los cambios de estado se producen por absorción o liberación de energía, generalmente en forma de calor
- 17. Vaporización • El proceso de transformación de un líquido al estado gaseoso se denomina vaporización y se produce de dos maneras: por evaporación o por ebullición. • En la evaporación del agua, el cambio de estado se produce lentamente, a cualquier temperatura entre los 0 ºC y 100 °C. • En la ebullición del agua, el cambio de estado se produce rápidamente a una temperatura específica (llamada punto de ebullición) y con gran agitación de las partículas. En este proceso todas las partículas adquieren la energía cinética suficiente para convertirse en gas.
- 18. Condensación • La transformación de un gas a estado líquido es el proceso contrario a la vaporización y se denomina condensación. • Esta transformación sucede cuando las partículas de un gas pierden energía cinética y no logran vencer sus fuerzas de atracción, lo que provoca que se acerquen hasta formar pequeñas gotas.
- 19. Solidificación • Corresponde a la transformación de una sustancia en estado líquido al estado sólido. • Cada sustancia líquida tiene una temperatura específica en la que experimenta la solidificación, llamada punto de solidificación de un líquido.
- 20. Fusión • Las partículas de un cuerpo en estado sólido, a pesar de estar muy juntas, tienen movimiento. Sin embargo, no tienen la suficiente energía cinética como el estado líquido y, por lo tanto, solo vibran en su posición. • Para que un sólido pase a estado líquido, es necesario proveer energía para que sus partículas aumenten su energía cinética y cambien de estado. Este proceso se conoce como fusión y ocurre a una temperatura específica para cada sólido, llamada punto de fusión de un sólido.
- 21. Sublimación • La sublimación es el proceso en el que una sustancia sólida cambia directamente al estado gaseoso sin pasar por el estado líquido. • Un ejemplo es la sublimación de la escarcha que se forma sobre el pasto y los árboles en el invierno. Cuando amanece, parte de ella se funde formando agua y otra se sublima, transformándose directamente de hielo sólido a vapor de agua. • La naftalina y el yodo también pueden transformarse directamente de sólido a gaseoso sin tener que pasar por el estado líquido.
- 22. CAMBIOS DE LA MATERIA FÍSICOS QUÍMICOS Son aquellos que alteran la composición de la s sustancias, es decir, al final se obtienen sustancias diferentes. Son irreversibles; quiere decir que no pueden volver a sus estado original. Son aquellos que no alteran la composición de las sustancias, es decir, la sustancia inicial y la fina son iguales, son reversibles (pueden volver a su estado original). ➢Hielo a agua ➢Agua a vapor ➢Vapor a agua ➢Agua a hielo ➢ La combustión de la gasolina ➢ Cuando quemamos madera y se vuelve ceniza, ya puede volver a ser madera nuevamente
- 23. ALOTROPÍA
- 26. ❑ El grafito es un material refractario y se emplea en ladrillos, crisoles, etc. ❑ Al deslizarse las capas fácilmente en el grafito, resulta ser un buen lubricante sólido. ❑ Se utiliza en la fabricación de diversas piezas en ingeniería, como pistones, juntas, arandelas, rodamientos, etc. ❑ Este material es conductor de la electricidad y se usa para fabricar electrodos. También tiene otras aplicaciones eléctricas. ❑ Se emplea en reactores nucleares, como moderadores y reflectores. ❑ El grafito mezclado con una pasta sirve para fabricar lápices. ❑ Es usado para crear discos de grafito parecidos a los de discos vinilo salvo por su mayor resistencia a movimientos bruscos de las agujas lectoras.
- 27. DIAMANTE
- 28. El diamante es la segunda forma alotrópica del carbono mas estable. Es la sustancia con mayor dureza en el planeta por la forma de sus enlaces que son todos extremadamente fuertes. La mayoría de diamantes naturales se forman a condiciones de presión alta y temperatura alta, existentes a profundidades de 140 km a 190 km en el manto terrestre. Los minerales que contienen carbono proveen la fuente de carbono, y el crecimiento tiene lugar en períodos de 1 a 3,3 mil millones de años. Cuando tiene una hibridación SP 3, elemento con mucha dureza. Se Tiene una estructura tetraédrica. Es un aislante eléctrico y también es un semiconductor.
- 30. ✓El fósforo blanco es tóxico y altamente inflamable, sus moléculas son tetraédricas ✓El fósforo rojo se produce al calentar el fósforo blanco a temperaturas de 270-300 ºC, es menos tóxico y reactivo que el fósforo blanco. Éste es el fósforo que se usa para la fabricación de cerillas. ✓El fósforo violeta se obtiene disolviendo fósforo blanco en plomo fundido, se deja solidificar éste y se disuelve el plomo en ácido nítrico diluido. ✓El fósforo negro o metálico se obtiene calentando fósforo blanco a 220 ºC y bajo una gran presión.
- 32. O2 (dioxígeno). O3 (ozono) que de todos es conocido su importancia para proteger la Tierra de la radiación ultravioleta procedente del sol. TENEMOS
- 33. La Energía
- 34. ¿Qué es la energía? La palabra energía proviene del griego: ἐνέργεια = actividad, operación ἐνεργóς = fuerza de acción o fuerza trabajando En física, “energía” se define como la capacidad para realizar un trabajo. En tecnología y economía, “energía” se refiere a un recurso natural que se extrae, se transforma, y luego se le da un uso industrial o económico.
- 35. Al mirar a nuestro alrededor se observa que las plantas crecen, los animales se trasladan y que las máquinas y herramientas realizan las más variadas tareas. Todas estas actividades tienen en común que precisan de energía. ¿Qué es la energía?
- 36. La energía es una propiedad asociada a los objetos y sustancias y se manifiesta en las transformaciones que ocurren en la naturaleza. Cataratas del Iguazú Aerogeneradores ¿Qué es la energía?
- 37. La energía se manifiesta en los cambios físicos, por ejemplo, al elevar un objeto, transportarlo, deformarlo o calentarlo. Tranvía de Bilbao Presa de Aguayo
- 38. La energía está presente también en los cambios químicos, como al quemar un trozo de madera o en la descomposición de los átomos, explosión nuclear. Quema de madera Explosión nuclear
- 39. Tipos de Energía Energía Química La Energía química es la que se produce en las reacciones químicas. Una pila o una batería poseen este tipo de energía. Otros ejemplos: La que posee el carbón y que se manifiesta al quemarlo; la que posee la gasolina y aprovecha un vehículo para funcionar..
- 40. Energía Térmica La Energía térmica o calorífica se debe al movimiento de las partículas que constituyen la materia. Un cuerpo a baja temperatura tendrá menos energía térmica que otro que esté a mayor temperatura.
- 41. Energía Mecánica La Energía mecánica es la que poseen los cuerpos en movimiento. También es la que poseen los vehículos al circular o el martillo del carpintero.
- 42. Energía Eléctrica La Energía eléctrica es causada por el movimiento de las cargas eléctricas en el interior de los materiales. Esta energía produce fundamentalmente 3 efectos: luminoso (luz), térmico (calor) y magnético (magnetismo o atracción). Ejemplos: la transportada por la corriente eléctrica en nuestras casas o ciudades y que se manifiesta al encender las bombillas.
- 43. Energía Sonora La Energía sonora es la que permite moverse el sonido por el aire o a través de los materiales. Ejemplo: un avión a baja altura, cuyo intenso ruido provoca la ruptura de cristales o de tímpanos en humanos
- 44. Energía Luminosa La Energía luminosa es la que posee la luz. Ejemplos: un panel solar que calienta el agua de una vivienda o la luz aprovechada por las plantas para desarrollarse.
- 45. Energía Nuclear La Energía nuclear es la energía almacenada en el núcleo de los átomos y que se libera en las reacciones nucleares de fisión y de fusión. Ejemplo: la energía del uranio, que se manifiesta en los reactores nucleares.
- 46. Energía Radiante La Energía radiante es la que poseen las ondas electromagnéticas como la luz visible, las ondas de radio, los rayos ultravioleta (UV), los rayos infrarrojo (IR), etc. La característica principal de esta energía es que se puede propagar en el vacío, sin necesidad de soporte material alguno. Ejemplo: La energía que proporciona el Sol y que nos llega a la Tierra en forma de luz y calor.
- 47. La Energía se transfiere La Energía puede pasar de unos objetos a otros. Un jugador de tenis golpea con la raqueta la bola para sacar, mediante energía mecánica, y transfiere esa energía a la pelota que adquiere también energía mecánica, que la lleva al campo contrario. PROPIEDADES DE LA ENERGÍA
- 48. La Energía se puede almacenar Algún tipo de Energía se puede almacenar. Ejemplos: un pantano retiene el agua de la lluvia y almacena energía mecánica en el agua embalsada; una batería de coche almacena energía también para que el coche arranque.
- 49. La Energía se transporta La Energía se puede trasladar de unos sitios a otros. Por ejemplo, la electricidad se transporta mediante cables del lugar de producción a los de consumo; la gasolina se distribuye por ferrocarril y carretera hacia las gasolineras
- 50. La Energía se transforma La Energía se transforma de un tipo a otro. Ejemplos: la energía mecánica del agua se transforma en energía eléctrica; la energía química de la gasolina se transforma en energía mecánica que mueve un camión; la energía eléctrica se transforma en energía lumínica (bombillas), calorífica (tostador de pan) o sonora (reproductor mp3)
- 51. El Calor y la Temperatura El calor El calor es una forma de Energía. El calor provoca cambios en los materiales. Ejemplos: con calor se cocina un flan; con calor se evapora el agua; al frotarnos las manos sentimos calor.
- 52. La temperatura La sensación de calor es distinta para cada persona, por ello se mide la temperatura mediante termómetros para saber con certeza la temperatura real de un objeto o de un espacio. Cuando vertemos leche caliente en una taza, ambos elementos buscan el equilibrio; el calor de la leche se transfiere a la taza fría, que absorbe el calor.
- 53. La transmisión del calor Al cocinar, el calor de la cocina pasa al recipiente y de ahí a los alimentos que están en su interior. Este paso del calor se lleva a cabo porque los materiales tienen la propiedad de transferir, de dejar pasar el calor de uno a otro; siempre del que tiene más calor al que tiene menos, hasta equilibrarse, igualarse. Materiales conductores: transmiten el calor con rapidez; los metales son buenos conductores de calor, por eso la mayoría de cacharros de cocina son metálicos Materiales aislantes: transmiten el calor lentamente; son aislantes del calor el corcho, la lana, la madera, los plásticos o el vidrio.
- 54. La dilatación de los cuerpos La dilatación es el aumento del tamaño o volumen de un cuerpo cuando aumenta la temperatura. Cuando la temperatura disminuye, de nuevo el volumen o tamaño se reduce; este proceso se llama contracción. La dilatación y contracción son cambios en la materia que a veces resulta complicado apreciar. Donde se puede comprobar bien es en los termómetros Juntas de dilatación en raíles de ferrocarril
- 55. El calor y la transformación de la energía Cuando se produce una transformación de energía, una parte de ella se transforma en calor. Por ejemplo, cuando una bombilla se enciende al llegar la corriente eléctrica, una parte de la energía se transforma en luz y otra en calor. Algo parecido sucede en los vehículos con motor de gasolina; la energía química de la gasolina se transforma en energía mecánica que mueve al vehículo, pero una parte esa energía química se transforma en energía calorífica que calienta el motor, por ello necesita un circuito de refrigeración (ventilador y agua), para el enfriamiento del motor
- 56. Fuentes de Energía Las Fuentes de energía son los recursos existentes en la naturaleza de los que la humanidad puede obtener energía utilizable en sus actividades. El origen de casi todas las fuentes de energía es el Sol, que "recarga los depósitos de energía". Energías Renovables recursos “ilimitados" Energías no Renovables recursos "limitados"
- 57. Energías no Renovables Energía fósil (carbón) En algunas centrales térmicas se quema carbón, en polvo, para obtener calor y calentar agua, para producir vapor, que mueve una turbina, que a su vez mueve un generador que produce electricidad. Son la centrales térmicas más antiguas y que más contaminan el aire: dióxido de carbono, dióxido de azufre, … Son las que más contribuyen al efecto invernadero y a la lluvia ácida.
- 58. Energía fósil (fuel-oil) El petróleo o alguno de sus derivados (fuel-oil) es quemado en centrales térmicas para obtener calor, del mismo modo que sucede con el carbón, para producir electricidad. Tanto las centrales térmicas, como los motores de vehículos, contaminan el aire: dióxido de carbono, dióxido de nitrógeno, dióxido de azufre,… También contribuyen al efecto invernadero y a la lluvia ácida. Pero también otros derivados del petróleo (gasolina, gasóleo, queroseno) son utilizados para poner en funcionamiento motores de muy diferentes medios de locomoción: aviones, coches, camiones, autobuses, trenes, etc. Energías no Renovables
- 59. Energía fósil (gas natural) Otras centrales térmicas utilizan el gas natural para calentar el agua, obtener vapor y producir electricidad. Desde hace poco tiempo se construyen una centrales térmicas llamada de ciclo combinado, que tienen dos turbinas y dos generadores, por lo que obtienen mayor cantidad de electricidad, son más eficientes que las antiguas de carbón o fuel-oil. Actualmente son las centrales térmicas que más electricidad aportan al sistema eléctrico español. Energías no Renovables
- 60. Energía nuclear La energía nuclear es la energía que se libera artificialmente en las reacciones nucleares que se provocan en las centrales nucleares. Consiste en la ruptura controlada de átomos del mineral de uranio, que se utiliza como combustible. El núcleo del átomo es bombardeado por neutrones y se rompe originándose dos átomos más pequeños y liberándose dos o tres neutrones que inciden sobre átomos cercanos, que vuelven a romperse, originándose una reacción en cadena. Los problemas de la energía nuclear son: los residuos radiactivos, los accidentes nucleares o el uso para armamento nuclear. Energías no Renovables
- 61. Energía Hidráulica Se obtiene del aprovechamiento de la energía de la corriente del agua, de los saltos de agua o pantanos y del movimiento de las mareas. Tienen muchas ventajas, aunque los grandes embalses provocan impactos negativos. Molino Energías Renovables Salta de agua
- 62. Energía eólica Es la energía que se obtiene del viento, generado por las corrientes de aire. La energía eólica ha sido aprovechada desde la antigüedad para mover los barcos impulsados por velas o hacer funcionar la maquinaria de molinos al mover sus aspas En la actualidad, la energía eólica es utilizada principalmente para producir energía eléctrica mediante aerogeneradores. La energía eólica es un recurso abundante, renovable, limpio y ayuda a disminuir las emisiones de gases de efecto invernadero. Energías Renovables
- 63. Energía solar fotovoltaica Los rayos de sol son aprovechados por células fotovoltaicas o panel fotovoltaico, que transforma la energía luminosa del sol en energía eléctrica Se utilizan para producir electricidad para muchas aplicaciones (satélites, parquímetros, relojes, calculadoras, señales de tráfico,...), y para la alimentación de los hogares o en una red pública en el caso de una central solar fotovoltaica. Energías Renovables
- 64. Energía solar térmica Las placas solares térmicas son distintas de la fotovoltaicas; las fotovoltaicas transforman la luz solar en electricidad y las térmicas la transforman en calor directo que calienta un circuito de agua que recorre toda la vivienda. En esta vivienda el panel solar térmico colocado en el tejado calienta el agua que circula por toda la casa: la cocina, el baño, la ducha, la lavadora y el suelo radiante (tubería que se instala debajo del suelo y calienta la vivienda como alternativa a otro sistema calefactor) Energías Renovables
- 65. Energía de la biomasa Procede del aprovechamiento de la materia orgánica, sustancias que forman los seres vivos (plantas, animales, ser humano), o bien sus restos y residuos. Generalmente se aprovecha la energía en la combustión. Se distinguen varios tipos de biomasa, según la procedencia de las sustancias empleadas, como la biomasa vegetal, relacionada con las plantas en general (troncos, ramas, tallos, frutos, restos y residuos vegetales, etc.); y la biomasa animal, obtenida a partir de sustancias de origen animal (grasas, restos, excrementos, etc.). Energías Renovables
- 66. Energía geotérmica Es la energía que puede obtenerse mediante el aprovechamiento del calor del interior de la Tierra. A tan sólo unos metros de profundidad, la tierra goza durante todo el año de una temperatura constante que puede ir de 14º a 18º. Se aprovecha esta temperatura para calentar el agua que después servirá para calefacción del la vivienda y para obtener agua caliente sanitaria. Sólo se necesitarán otro medio durante poco tiempo para calentarla hasta la temperatura necesaria. Energías Renovables
- 67. Energía eólica marina Otros ejemplos de energía renovables menos utilizados: Energía maremotriz Energías Renovables
- 68. Energía undimotriz (olas) Corrientes marinas Otros ejemplos de energía renovables menos utilizados: Energías Renovables
- 69. Consumo excesivo de Energía Solo en España se consume mucha energía, si lo comparamos con el conjunto del mundo. Este consumo excesivo provoca la reducción y agotamiento de las fuentes energéticas, la contaminación, etc. Problemas !!!
- 70. Agotamiento de los recursos El sistema energético actual está fuertemente basado en los combustibles fósiles y el ritmo de consumo es tal que en pocos años la humanidad consume lo que la naturaleza tarda un millón de años en producir, por lo que el agotamiento de las reservas existentes es una realidad que no admite discusión. El enorme consumo hace prever un agotamiento del petróleo y del gas natural a lo largo de este siglo XXI. Se calcula que hacia el año 2025 estarán consumidas casi el 88% de las reservas originales de petróleo y hacia el 2050 estarán agotados el petróleo y el gas natural. Problemas !!!
- 71. Efecto invernadero La gran cantidad de gases emitidos a la atmósfera al quemar combustibles fósiles producen el efecto invernadero y por lo tanto un aumento de la temperatura de la tierra, también conocido como calentamiento global. Problemas !!! El calor de la la radiación solar permite la vida en la Tierra, pero durante el siglo pasado esta temperatura se ha elevado de forma peligrosa y continúa.
- 72. Lluvia ácida La lluvia ácida se produce cuando el dióxido de azufre (SO2) y los óxidos de nitrógeno (NOx) se mezclan con el oxígeno del aire y se disuelven en el agua de lluvia, nieve, etc., formando otras sustancias muy corrosivas, dañinas para el medio ambiente. La lluvia ácida daña las plantas (destrucción de bosques), deteriora los lagos cuyo agua aumenta la acidez (perjudica la vida de los peces y plantas acuáticas) o daña los monumentos (mal de la piedra) Problemas !!!
- 73. Residuos radiactivos Después de un tiempo, tanto el uranio utilizado en las centrales nucleares, como los materiales que han estado en contacto con él, deben ser sustituidos y deben ser alojados en los llamados cementerios nucleares Estos residuos nucleares son muy peligrosos al emitir radiactividad y se clasifican según los años en que la radiactividad permanecen activa: baja o media (menos de 30 años) y alta actividad (de 30 años a miles de años). Pequeñas dosis de radiactividad pueden ser mortales. Las centrales nucleares necesitan fuertes medidas de seguridad. Problemas !!!