1. ¿A qué se llama
materia?
Se llama materia a todo
aquello que tiene dimensiones, presenta inercia y origina gravitación. Veamos
con más detalle estas propiedades básicas de la materia:
La masa como medida de la
materia :La masa se relaciona con la cantidad de materia y su valor mide la
inercia de un cuerpo, así como la acción gravitatoria que este ejerce. Por
ejemplo un cuerpo de 10 kg tiene el doble de inercia que un cuerpo de 5 kg, es
decir, para conseguir que los dos se muevan de la misma forma, será preciso
ejercer el doble de fuerza sobre el primero que en el segundo.
Errores frecuentes en relación
con el concepto de masa:
¿Los cuerpos más grandes tiene
siempre más masa? No hay relación directa entre el tamaño y la masa, ya que la
masa de un cuerpo puede estar mas o menos compactada y ocupar más o menos
volumen. La relación entre la masa de un cuerpo y su volumen (tamaño) viene
determinada por la densidad.
¿Es lo mismo masa que peso? No es
lo mismo, la masa de un cuerpo mide su inercia, mientras que el peso mide la
fuerza con la que el objeto es atraído por la Tierra.
2. Escalas de
observación del mundo material
La escala de observación
macroscópica es aquella que podemos percibir a través de nuestros ojos. La
escala de observación microscópica es aquella que no podemos ver con
nuestros ojos y se basa en la observación directa y la observación
indirecta. Veamos estos dos métodos de observación:
-
La observación directa
requiere la utilización de instrumentos adecuados, como microscopios ópticos,
electrónicos, etc.
Ley de gravitación
universal.
Diversidad de tamaños de la
materia: los órdenes de magnitud
La observación de la materia nos
permite reconocer tamaños muy variados que van desde el tamaño mas pequeño que
es el del núcleo de un átomo (0,000 000 000 000 001 m) al tamaño mayor que es el
del diámetro del universo (100 000 000 000 000 000 000 000 000 m). Para
simplificar la escritura y la lectura de estos números se emplea la notación
científica, que consiste en escribirlos como potencias de diez.
El mundo material se organiza en
ordenes de magnitud, así pues se pueden establecer comparaciones de la siguiente
manera:
-
Un sistema material A es un orden
de magnitud mayor que B, lo que significa que A es unas diez veces mayor que B.
-
Un sistema material A es dos
órdenes de magnitud mayor que B, es decir, A es unas cien veces mayor que B.
Un cuerpo o sistema material es
tantos órdenes de magnitud mayor que otro como indica el exponente de la
potencia de diez que resultaría de dividir sus respectivos tamaños.
3. Transformaciones en
el mundo material: La energía
Para que un cuerpo o sistema
material sufra transformaciones, tiene que interaccionar con otro.
El calor transferido entre dos
cuerpos o sistemas materiales a distinta temperatura es un agente físico
capas de producir transformaciones en la materia.
Cambios de estados
provocados por el agente físico calor.
Se realiza trabajo sobre un
cuerpo cuando este se desplaza bajo la acción de la fuerza que
actúa total o parcialmente en la dirección del movimiento.
El calor y el trabajo
son los agentes físicos que producen transformaciones en la materia.
Para mover el bloque el
individuo debe realizar un trabajo sobre él
Una transformación es cualquier
cambio de las propiedades iniciales de un cuerpo o sistema material. Por
ejemplo, una cambio de posición, aumento o disminución de la temperatura,
deformación o cambio de forma, cambio de volumen, etc.
La energía es la capacidad que
tienen los cuerpos o sistemas materiales de transferir calor o realizar un
trabajo, de modo que, a medida que un cuerpo o un sistema transfiere calor o
realiza un trabajo su energía disminuye.
El café pierde energía y la
trasfiere al hielo, que gana energía. En conjunto la energía total sigue siendo
la misma
4. Las variaciones de
energía en los sistemas materiales
Las
transformaciones que suceden en los sistemas materiales pueden describirse
mediante los cambios que se producen en la energía de dichos sistemas.
Transformación de la
energía
Las diversas formas de energía que
conocemos son las siguientes:
-
Energía potencial: es la que
tienen los cuerpos cuando están en una posición distinta a la de equilibrio
-
Energía cinética: es la que
tienen los cuerpos por el hecho de moverse a cierta velocidad.
-
Energía térmica: es la que
tienen los cuerpos en función de su temperatura.
-
Energía química: es la que
se desprende o absorbe en las reacciones químicas
En todas las transformaciones de
energía se cumple el principio de conservación de la energía: La energía
puede transformarse de unas formas en otras o transfiere de unos cuerpos a
otros, pero, en conjunto, permanece constante.
La energía y sus formas:
-
Energía mecánica: Es la que poseen
los cuerpos por el hecho de moverse a una determinada velocidad (cinética) o de
encontrarse desplazados de su posición (potencial).
-
Energía térmica: Esta energía se
debe al movimiento de los átomos o moléculas que componen un cuerpo. La
temperatura es la medida de esta energía.
-
Energía eléctrica: Es la que
produce por ejemplo una pila o una batería de un coche.
-
Energía electromagnética: Es la que
transportan las llamadas ondas electromagnéticas, como la luz, las ondas de
radio, y TV, las microondas, etc.
-
Energía interna: Bajo esta
denominación se engloban todas las formas de energía existentes en el interior
de un cuerpo.
-
Energía química: Es la energía que
se desprende o absorbe de las reacciones químicas, como, por ejemplo, en una
reacción de combustión.
-
Energía nuclear: Es la que se
genera en los procesos de fisión nuclear (ruptura del núcleo atómico) o de
fusión nuclear (unión de dos o más núcleos atómicos).
Formas de energía
5. Fuentes de energía
aprovechable
Fuentes de
energía no renovables. Proceden de recursos existentes en la naturaleza de forma
limitada. Los más importantes son:
Extracción petrolífera
Esquema de una fábrica
nuclear
Fuentes de
energía renovables. Proceden de recursos naturales inagotables.
-
Energía geotérmica: Aprovecha el
calor interno de la Tierra y se emplea para generar electricidad o para
calefacción.
-
Energía hidráulica: Aprovecha los
saltos de agua de las presas de los pantanos para generar energía eléctrica.
Energía hidráullica
Energía Solar
Energía eólica
Energía maremotriz
-
Energía de la biomasa: Consiste
fundamentalmente en el aprovechamiento energético de los residuos naturales
(forestales, agrícolas,...) o los derivados de la actividad humana (residuos
industriales o urbanos).
Energía de biomasa
6. Energías alternativas
en Andalucía
Se denominan
energías renovables a aquellas fuentes energéticas basadas en la utilización del
sol, el viento, el agua o la biomasa vegetal o animal. No utilizan, pues, como
las convencionales, combustibles fósiles, sino recursos capaces de renovarse
ilimitadamente. Su impacto ambiental en comparación con aquellas es muy escaso,
pues además de no emplear esos recursos finitos, no generan contaminantes.
Una serie de
condiciones claves hacen que la realidad energética andaluza posea unas
características especiales:
El consumo
energético per cápita de Andalucía está en la actualidad por debajo del nacional
y muy lejos del comunitario.
Andalucía
representa una gran dependencia energética de los productos petrolíferos, un
63%. Esta dependencia es análoga a la que representa España y muy superior a la
de la UE.
Andalucía es
una región fuertemente deficitaria de generación de electricidad: produce
aproximadamente un 50% de la electricidad que consume.
El porcentaje
de participación de las energías renovables en su estructura de consumo de
energía finales es en torno al 5%.
Presenta un
porcentaje de autoabastecimiento energético del 8% muy por debajo del español y
del europeo.
Andalucía, que
cuenta con pocos residuos energéticos convencionales, dispone de importantes
recursos en fuentes renovables de energía, principalmente, energía solar, eólica
y biomasa(48).
El fomento del
uso de este tipo de energía es una estrategia que puede jugar un papel decisivo
en la disminución de la contaminación atmosférica generada por fuentes de
energías convencionales.
Entre dichas
fuentes de energías, la de mayor tradición histórica en Andalucía es la
hidroeléctrica, que presenta el segundo componente principal del parque de
generación eléctrica de Andalucía. Junto a lo anterior, el aprovechamiento de
los recursos de la biomasa vegetal puede considerarse también como un sistema
tradicional que cobra cada vez mayor importancia. Otro recurso natural
renovable, el procedente de la energía eólica ha recibido un impulso importante
con la inauguración en 1997 del parque eólico de Enix (Almería) que se convierte
en el segundo en importancia en Andalucía. Finalmente la investigación creciente
en aplicaciones de la energía solar (Plataforma Solar de Almería) permitirá
hacer posible una importante diversificación de usos energéticos.
7. La Tierra: un sistema
material en continua transformación
La Tierra constituye, en su
conjunto, un sistema material abierto: es decir, intercambia materia y energía
con el espacio exterior:
-
La atmósfera terrestre deja escapar
continuamente moléculas al exterior y recibe micrometeoritos (materia).
-
De toda la energía sola que recibe
la Tierra, solo el 51% llega hasta la superficie y es responsable de la mayoría
de los cambios que tienen lugar en ella.
| 
es la masa del electrón, v es la velocidad del electrón en la órbita y r el radio de la órbita.
, del electrón sea un múltiplo entero de 
Esta condición matemáticamente se escribe:
y queda la condición de cuantización para los radios permitidos:
; subíndice introducido en esta expresión para resaltar que el radio ahora es una magnitud discreta, a diferencia de lo que decía el primer postulado.
, número cuántico principal, obtenemos los radios de las órbitas permitidas. Al primero de ellos (con n=1), se le llama radio de Bohr:
en la expresión para la energía de la órbita y obtener así la energía correspondiente a cada nivel permitido:
identifica la órbita inicial y
la final, y
es la frecuencia.
, y donde
es la constante de Rydberg para el hidrógeno. Y como vemos, la expresión teórica para el caso
, es la expresión predicha por Balmer, y el valor medido experimentalmente de la constante de Rydberg (
), coincide con el valor de la fórmula teórica.
consiguió cuantizar las órbitas observando las líneas del espectro.
.
,
,
