Unidad 4
194
-
Upload
luisa-garcia -
Category
Documents
-
view
217 -
download
0
description
Materia y Energia 2º ESO
Transcript of Unidad 4
1 ¿A qué se llama materia?
Piensa y deduce
a) Si te preguntasen por qué
resulta más difícil mover
una roca que un ladrillo,
¿cuál de las siguientes
respuestas elegirías?
Porque la roca es más
grande
Porque la roca es más
pesada
Porque la roca, al ser más
grande, siempre será más
pesada.
?
Piensa por un momento en las cosas materiales que tenemos en casa
La maceta
Los cuadros
El equipo de música
La papelera
La TV
La pared
La maceta
La planta
Piensa por un momento en las cosas materiales que tenemos en casa
El suelo
Todos los objetos
perceptibles a simple
vista son materiales.
Las paredes, las
casas, los muebles,
los seres vivos, las
piedras y las rocas,
el aire los mares, el
Sol, la Luna, los
planetas… son
materia. Pero ¿qué
se entiende por este
concepto?
Un cuerpo material es toda
forma de materia que tiene
límites propios bien
definidos, como una roca.
Recuerda
Un sistema material es toda
forma de materia que carece de
morfología propia o cuyos límites
son imprecisos, ya sea por su
naturaleza o por su extensión.
Las nubes constituyen un
ejemplo de sistema material.
Cuanta más inercia tiene un objeto, más esfuerzo cuesta moverlo
La forma más apropiada de definir qué es la materia consiste en describir
las propiedades que esta presenta:
Tiene dimensiones, es decir, ocupa un lugar en el
espacio.
Presenta inercia, que se define como la resistencia
que opone la materia a modificar su estado de reposo
o de movimiento. Dicha inercia es tanto mayor cuanto mayor es la cantidad de materia
presente. Así, la inercia de una pelota de ping-pong es muy pequeña,
pues cuesta muy poco ponerla en movimiento, mientras que, por el
contrario, la inercia de un camión es grande.
La inercia.
La inercia de tu cuerpo te desplaza hacia delante cuando hay un choque o un frenazo.
Inercia
La inercia de tu cuerpo te desplaza hacia delante cuando hay un choque o un frenazo.
Inercia
La inercia de tu cuerpo te desplaza hacia delante cuando hay un choque o un frenazo.
La inercia.
La inercia de la pesada bola empuja a Homer Simpson, al haberse atascado los dedos…
La materia es la causa de la gravedad o gravitación, que
consiste en la atracción que actúa siempre entre objetos
materiales aunque estén separados por grandes distancias.
La gravedad es la
responsable de que los
objetos caigan al suelo,
de la existencia de las
mareas, de que los
planetas se muevan en
torno al Sol y, en
definitiva, de la estructura
del universo.
Como la masa de la Luna es menor que
la de la Tierra, la gravedad allí es menor
La masa como medida de la materia
La cantidad de materia presente en un cuerpo se
caracteriza mediante la masa.
Recuerda
La unidad de masa en el sistema
internacional es el kilogramo (Kg),
que equivale a 1000 gramos.
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.
Los múltiplos y submúltiplos del kilogramo son los indicados en la
siguiente tabla:
Nombre
Abreviatura
Equivalente
en kg
Equivalente en g
Tonelada
Tm
1.000 kg
1.000.000 g
kilogramo
kg
1 kg
1.000 g
gramo
g
0'001 kg
1 g
decigramo
dg
0'0001 kg
0'1 g
centigramo
cg
0'00001 kg
0'01 g
miligramo
mg
0'000001 kg
0'001 g
La cantidad de materia presente en un cuerpo se
caracteriza mediante la masa.
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.
¿y qué significa esta definición?
¡es fácil! ¡veámoslo!
La masa como medida de la inercia.
Un cuerpo de 10 Kg tiene el doble de inercia que otro de 5 Kg.
Es decir, para conseguir que los dos se muevan de la misma
forma , será preciso ejercer el doble de fuerza en el primero
que en el segundo. Por tanto, la masa indica la inercia de un
cuerpo.
Para mover dos cajas, se necesita el doble de fuerza que para mover una.
La masa como medida de la acción gravitatoria.
La masa del planeta Júpiter es unas 310 veces mayor que la
del planeta Tierra. Esto quiere decir que si situáramos un
objeto a mitad de camino entre ambos planetas, Júpiter lo
atraería con una fuerza 310 veces mayor que la Tierra.
Planeta
Tierra
Planeta Júpiter
Errores frecuentes en relación con el concepto de masa
¿Los cuerpos más grandes tienen siempre más masa?
?
A veces sí ¡Pero no siempre!
Ya sabéis
que, a veces,
dos objetos
de parecido
tamaño
pueden tener
pesos muy
diferentes
Este trozo de
madera y la
esponja tienen
exactamente el
mismo volumen:
250 cm3
Pero no pesan
lo mismo: el
trozo de madera
pesa más
¿Es posible que un
trozo de madera
pese lo mismo que
uno de esponja?.
Sí, pero no tendrían
el mismo tamaño
(volumen)
La densidad de una sustancia es la relación que
existe entre su masa y el volumen que ocupa
masa
volumen densidad =
Densidad del
mercurio = 13,6 Kg/L
Densidad del
alcohol = 0,8 Kg/L
Densidad del
aceite = 0,9 Kg/L
¿Recuerdas qué es la densidad?
Una botella de 1 L,
llena de mercurio,
pesa en la balanza
13,6 kg
Una botella de 1 L, llena
de alcohol, pesa en la
balanza 0,8 kg
Una botella de 1 L,
llena de aceite, pesa
en la balanza 0,9 kg
¿Recuerdas qué es la densidad?
Plata 10,5 g/cm3
Plomo 11,3 g/cm3
Oro 19,3 g/cm3
Aluminio 2,7 g/cm3
Cuarzo 2,6 g/cm3
Cobre 8,9 g/cm3
Hierro 7,8 g/cm3
Densidades de algunas sustancias
Aceite 0,9 g /cm3 Agua 1 g/cm3
Diamante 3,5 g/cm3
Nombre Abreviatura Equivalente en m3
Equivalente en l
Hectómetro cúbico Hm3 10.000 m3 10.000.000 l
metro cúbico m3 1 m3 1.000 l
Hectolitro hl 0'1 m3 100 l
decímetro cúbico dm3 0'001 m3 1 l
centímetro cúbico c.c. o cm3 0'000001 m3 0'001 l
decilitro dl 0'0001 m3 0'1 l
centilitro cl 0'00001 m3 0'01 l
mililitro ml 0'000001 m3 0'001 l
Recuerda
Los múltiplos y submúltiplos del m3 y la relación entre
las unidades de volumen y capacidad son:
dcorcho blanco= 0,11 g/ml
dplomo = 11,30 g/ml
daluminio = 2,70 g/ml
dhierro = 7,87 g/ml
CORCHO BLANCO
ALUMINIO HIERRO PLOMO
Todas las esferas siguientes tienen la misma masa (1 kg). Escribe
debajo de cada uno el material de que podría estar hecho (de entre
los siguientes): Corcho blanco, plomo, aluminio, hierro.
dcorcho = 0,11 g/ml
dplomo = 11,30 g/ml
dcobre = 8,90 g/ml
dagua = 1,00 g/ml
1000 g 8500 g 11300 g 250 g
Todos los objetos siguientes tienen el mismo volumen (1dm3) pero están
hechos de distintos materiales. Escribe debajo de cada uno la masa que podría
tener (de entre las siguientes): 1000 g; 8500 g; 250 g ; 11300 g.
Una medalla de oro tiene una masa de 3 g y una densidad de 19.3 g/cm3.
Calcula: El volumen de la medalla. Su densidad en el SI (Kg/m3).
Solución: 0.019 g/cm3.
Una esfera de cierto material tiene 4 cm de radio y una masa de 5 g.
Calcula su densidad.
Solución: 0.155 cm3; 19300 kg/m3.
33
3
3
3
3
193001
1000000
1000
13,19
155.0
3,19
3
m
Kg
m
cm
g
Kg
cm
g
cm
cm
g
gmV
V
m
33
333
019,095,267
5
95.267414,33
4
3
4
cm
g
cm
g
cmrV
V
m
¿Es lo mismo masa que peso?
?
NO ES LO MISMO
La masa de un objeto mide su inercia,
mientras que el peso de ese objeto, en la
Tierra, es la fuerza con que esta lo atrae
hacia sí. Por consiguiente, un objeto en el
espacio, en estado de ingravidez, no
pesaría, pero su masa y su inercia seguirían
siendo idénticas.
No te confundas: MASA y PESO no significan lo mismo. Estos astronautas no
pesan nada en “gravedad cero”, pero siguen teniendo una masa (kg)
David
78 Kg
Michael
82 Kg
Eric
74 Kg
No te confundas: MASA y PESO no significan lo mismo.
El peso es la fuerza que hace que caigan las cosas, debido a la Gravedad.
No pesamos lo mismo en la Tierra que en otros planetas.
Tu peso en
otros
planetas
sería distinto.
El Sistema Solar: comparación de diámetros
Urano
51.118 Km
Mercurio
4.880 Km
Venus
12.104 Km
Tierra
12.756 Km
Marte
6.792 Km
Neptuno
49.532 Km
Luna
3.476 Km
Plutón
2.296 Km
Saturno
120.536 Km
Con anillos
273.600 Km
Júpiter
142.984 Km
En cada planeta, tendrías un peso distinto, pero tu
masa sería la misma
Mercurio: tu peso aquí sería
0,37 veces tu peso en la Tierra
La gravedad es
muy baja aquí.
¡Y el sol
abrasa!
Es el planeta más próximo al Sol. Como
no tiene atmósfera, el cielo se ve negro
desde este planeta, incluso de día.
¡Qué
poco
pesamos
aquí!
Venus.- El segundo planeta. Su atmósfera es muy densa,
formada por dióxido de carbono y nubes de ácido sulfúrico.
La temperatura superficial es
la más elevada de todos los
planetas del Sistema Solar.
Aquí tu peso sería 0,88 veces
tu peso en la Tierra.
La gravedad es
algo menor que en
la Tierra. ¡No veo el
Sol, pero el calor
es insoportable!
Júpiter
De enorme
tamaño en
comparación
con la Tierra,
este “gigante
gaseoso” está
formado por
hidrógeno
(90%) y helio
(casi 10%).
Tierra
12.756 Km
142.984 Km
Aquí tu peso sería
2,64 veces tu peso
en la Tierra.
2 Escalas de observación
del mundo material
Muchas cosas podemos verlas a simple vista…
Espejo
Lente objetivo
Revólver
Pinza
Lente ocular
Preparación
Observando lo
invisible Gracias a los microscopios
es posible conocer los más
pequeños detalles del mundo
que nos rodea. El
microscopio óptico o de luz
tiene dos lentes principales:
el objetivo y el ocular.
La preparación debe ser muy delgada para que la luz pueda atravesarla.
Luz
La imagen se ve
muy aumentada
Alga microscópica
Ladilla
Pulga
Piojo
Pulga
La Daphnia o pulga de agua dulce, observada con un microscopio
Bacterias
Todo este diminuto mundo
material, invisible a simple vista,
constituye lo que se llama escala
de observación microscópica.
Todo aquello que podemos
percibir a simple vista constituye
la escala de observación
macroscópica.
Recuerda:
Micro = Pequeño
Macro = Grande
Átomo de Helio (He)
Protones
Neutrones
Electrones
Núcleo
Pero, si no se pueden ver ni con un microscopio, ¿cómo se sabe que existen?
Hay cosas materiales tan pequeñas que ni
siquiera pueden verse con el microscopio de
más aumentos: los átomos.
Por observación indirecta.
Gracias a la
investigación
científica, a
experimentos que
llevan a Teorías
Recuerda: En 1º de E.S.O. vimos la Teoría Cinética de las Partículas
(En 1º de E.S.O. lo vimos)
La teoría cinética de las partículas comprende
dos leyes fundamentales:
1. La materia está formada por partículas.
2. Las partículas se hallan en continuo
movimiento.
Las partículas de permanganato
de potasio (KMnO4) se distribuyen
por todo el vaso de agua, debido
al movimiento browniano.
Sólido Líquido Gas
Las partículas se mueven más o menos
libremente dependiendo del estado.
Cuanto más rápido se mueven, mayor
es la temperatura de la sustancia.
Aumento del movimiento de vibración de las partículas
La materia está formada por partículas que se hallan más o menos unidas
dependiendo del estado de agregación en que se encuentre.
Diversidad de tamaños de la materia:
los órdenes de magnitud
Lo más pequeño y lo mas grande de la Naturaleza es:
- El núcleo de un átomo 0,000 000 000 000 001 m
- El Universo 100 000 000 000 000 000 000 000 000 m
¿Quieres
saber una
manera de
no poner
tantos ceros?
Potencias de diez positivas
102 = 10.10 = 100
1.102 = 1.10.10 = 100
Veámoslo paso a paso. Seguro que comprendes que
¿Sí? Entonces comprenderás que…
Potencias de diez positivas
103 = 10.10.10 = 1000
1.103 = 1.10.10.10 = 1000
¿Sí? Entonces comprenderás que…
Potencias de diez positivas
104 = 10.10.10.10 = 10 000
1.104 = 1.10.10.10.10 = 10 000
¿Sí? Entonces comprenderás más cosas…
Potencias de diez positivas
70 0000 = 7.10.10.10.10.10 = 7.105
Cinco ceros
Fíjate entonces como se puede poner un número grande, por ejemplo, 70 000
10 elevado a la quinta potencia
Potencias de diez positivas
800 000 000 000
11 ceros
¿Cómo pondrías en notación científica o potencia de 10 este número?
8 por 10 elevado a 11
= 8.1011
Potencias de diez positivas
35 000
tres ceros
¿Y este número?
También suele ponerse así
= 35.103 = 3,5.104
Potencias de diez positivas
Los científicos piensan que el diámetro del Universo
mide 1026 m = 1023 Km
100 000 000 000 000 000 000 000 Km
Albert Einstein Albert Einstein
Vale, ¿Y cómo se ponen los números muy pequeños?
Potencias de diez negativas
10.10.10.10 = 0,0001
1
0,0001 = 10-4
Diez elevado
a menos 4 Así se expresa
Potencias de diez negativas
10.10.10 = 0,005 = 5.10-4
5
Cinco por
diez elevado
a menos 4 Así sería 0,005
Potencias de diez negativas
0,000000003 = 3.10-9
Fíjate en esto
Nueve ceros Tres por diez
elevado a
menos nueve
Potencias de diez negativas
El núcleo de un átomo mide 10-15 m = 10-18 Km
Diez elevado a
menos 15 m
0,000 000 000 000 001 m
Organización del mundo material
en órdenes de magnitud
Veamos este ejemplo:
Tamaño del Sol
Tamaño de
la Tierra
El diámetro del Sol es
unas 100 veces mayor
que el de la Tierra
DSol = 100 . DTierra = 102 . DTierra
“El tamaño del Sol es dos órdenes
de magnitud mayor que la Tierra”
Organización del mundo material
en órdenes de magnitud
La frase Significa que A es un orden de magnitud mayor que B A es 10 veces mayor que B
A es dos órdenes de magnitud mayor que B A es 100 veces mayor que B
A es tres órdenes de magnitud mayor que B A es 1000 veces mayor que B
A es cuatro órdenes de magnitud mayor que B A es ……….. veces mayor que B
A es …………. órdenes de magnitud mayor que B A es 100 000 veces mayor que B
A es …………. órdenes de magnitud mayor que B A es ……….. veces mayor que B
A es …………. órdenes de magnitud mayor que B A es ……….. veces mayor que B
A es …………. órdenes de magnitud mayor que B A es ……….. veces mayor que B
A es …………. órdenes de magnitud mayor que B A es ……….. veces mayor que B
A es …………. órdenes de magnitud mayor que B A es ……….. veces mayor que B
A es …………. órdenes de magnitud mayor que B A es ……….. veces mayor que B
cinco
10000
seis
siete
ocho
nueve
diez
once
106
107
108
109
1010
1011
Un cuerpo o sistema material es tantos órdenes de magnitud
mayor que otro como indica el exponente de la potencia de
diez que resulta de dividir sus respectivos tamaños.
La notación científica consiste en escribir las cantidades con
una cifra entera seguida o no de decimales y la potencia de diez
adecuada: A‚B 10c.
Uso de la tecla exponencial (EXP). La
tecla EXP significa «10 elevado a».
Para hacer 5 · 103
Para hacer 9 · 10-4
LA NOTACIÓN CIENTÍFICA
Y LA CALCULADORA
5 EXP 3 =
4 EXP 9 _ =
Un factor de conversión es una fracción que tiene en su numerador y en su
denominador la misma cantidad, pero expresada en distintas unidades.
Anota la cantidad que quieres cambiar de
unidad.
Escribe a su lado una fracción que contenga esta
unidad (nm) y la unidad en la que la quieres
convertir (m). Escríbela de manera que se
simplifique la unidad de partida (nm).
Al lado de cada una de estas unidades añade la
equivalencia con la otra. Recuerda la tabla de
prefijos y sufijos.
Simplifica la unidad inicial y expresa
el resultado final.
0,85 nm
0,85 nm · nm
m
0,85 nm · nm
m 10-9
1
0,85 nm · nm
m 10-9
1 = 0,85 · 10-9 m
El radio de un átomo es 0,85 nm. Exprésalo en m:
Sistema Internacional de Unidades
Utilizando la notación científica realiza los siguientes cambios o
conversiones de unidades
3 Transformaciones en el
mundo material: la energía
Piensa y deduce
237 g 237 g 48 g
Hielo
Agua líquida
Hielo Agua líquida
237 g 237 g 237 g
Tapadera
Ha habido una transformación de la materia:
lo que antes era hielo ahora no lo es.
Hielo Agua líquida
237 g 237 g
Tapadera
La transformación de la materia ha sido posible gracias a la
participación de un agente físico: el calor transferido desde
el ambiente a mayor temperatura.
Hielo Agua líquida
237 g 237 g
Tapadera
C a l o r
C a l o r
C a l o r
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 capaz
de producir transformaciones en la
materia.
(*) Interacción: acción o influencia
recíproca entre dos o más sistemas
Aire (mayor
temperatura)
El hielo y el aire
interaccionan
Piensa y deduce Se pueden fundir dos bloques de hielo haciendo un
movimiento continuado de fricción de uno sobre otro,
incluso cuando el ambiente exterior y los materiales en
contacto con el hielo estuvieran a una temperatura
inferior a cero grados centígrados.
a) ¿Qué agente físico ha hecho posible la
transformación del hielo?
b) ¿Se habría fundido el hielo sin el movimiento?
El agente físico que ha
hecho posible la
transformación del
hielo en agua líquida
se llama TRABAJO
Se realiza trabajo sobre un cuerpo cuando este se desplaza bajo la acción de una fuerza que actúa total o parcialmente en la dirección del movimiento.
TRABAJO
11
Se realiza trabajo sobre un cuerpo cuando este se desplaza bajo la acción de una fuerza que actúa total o parcialmente en la dirección del movimiento.
TRABAJO
Sí se realiza un trabajo
No se realiza un trabajo (no hay movimiento)
El calor y el trabajo son los
agentes físicos que producen
transformaciones en la materia.
El trabajo realizado por el leñador ha contribuido a la
transformación del tronco del árbol en tablas y tablones.
¿Qué entendemos por “transformación”
en un sistema material?
Una transformación es
cualquier cambio de las
propiedades iniciales de un
cuerpo o sistema material.
Un cambio de posición. Un aumento o una disminución
de la temperatura. Una deformación o cambio de
forma. Un cambio de volumen
Este cambio puede ser:
Experimenta
La energía como propiedad ……..
de los sistemas materiales.
En un vaso de café caliente introduce unos cubitos de hielo.
Piensa sólo en el café y el hielo (no tengas en cuenta el aire).
a) ¿Qué le ocurre al hielo? ¿Y al café?.
b) ¿Sería posible que tanto el café como el hielo
aumentaran su temperatura al entrar en contacto?
¿Por qué?.
El café “pierde calor” y el hielo “gana” hasta fundirse y transformarse en agua líquida. Al final acaban igualando sus temperaturas
Uno “gana” y otro “pierde”
¿Qué crees que ocurre cuando mezclamos agua caliente y agua fría?
La caliente pierde calor
La fría gana calor
Al final acaban igualando
sus temperaturas
Uno “gana” y otro “pierde”
Piensa y deduce
Este coche de juguete tiene un resorte que hace posible su desplazamiento.
Primero lo empujamos hacia atrás
Al soltarlo avanza solo
Piensa y deduce
a) ¿Si el resorte no se hubiera tensado, se habría puesto en movimiento el coche?
b) ¿Por qué se mueve el coche al soltarlo? c) ¿Qué ocurre con el resorte cuando el
coche ya está en movimiento?
Las ruedas traseras van
unidas a un resorte
metálico en espiral que
se arrolla a medida que
el coche se mueve
hacia atrás.
Las ruedas traseras van
unidas a un resorte
metálico en espiral que
se arrolla a medida que
el coche se mueve
hacia atrás.
El coche “gana movimiento” a medida
que el resorte “pierde tensión”
Uno “gana” y otro “pierde”
Hay una palabra
que explica esto:
Uno “gana” y otro “pierde”
El café pierde energía y la transfiere al hielo, que gana energía. En conjunto, la energía total sigue siendo la misma.
El resorte pierde energía y la transfiere al coche, que gana energía. En conjunto, la energía total sigue siendo la misma.
Mire, jefe: yo sigo siendo el mismo a pesar de mis disfraces
¡Como la energía!
La ENERGÍA
también puede
“disfrazarse”
de muchas
formas, pero
permanece
invariable
Uno “gana” y otro “pierde”
El café tiene la capacidad de transferir calor al hielo.
El resorte tensado tiene la capacidad de realizar un trabajo.
A medida que el café transfiere
calor, su temperatura disminuye
y, con ella, su propia capacidad
para transferir calor.
A medida que se realiza el
trabajo, la tensión del
resorte disminuye y, con
ella, la capacidad de seguir
realizando un trabajo.
Ya sabes que unas pilas nuevas tienen energía. Esta energía puede realizar un trabajo: por ejemplo hacer que el conejito ande y toque el tambor.
A medida que las pilas
transfieren su energía,
van perdiendo su
capacidad para hacer
un trabajo.
Ya sabes que la electricidad puede calentar muchos de los electrodomésticos que tenemos en casa.
La energía es la capacidad que
tienen los cuerpos o sistemas
materiales de transferir calor o
de realizar un trabajo, de modo
que, a medida que un cuerpo o
sistema transfiere calor o realiza un
trabajo, su energía disminuye.
¡Pero si no estamos hablando de meses!
La energía se mide en una unidad del Sistema Internacional (SI) llamada julio (J).
También el calor y el trabajo se miden en julios (J)
¿Y no puede medirse en otro mes?
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.
Veamos qué significa esto con un ejemplo
4
Piensa y deduce
¿Sabrías explicar cómo funciona este “encendedor mecánico de cerillas”?
Bola a cierta altura
Plano inclinado
Cerilla
Rueda o molinillo
Aspas Lija
Piensa y deduce
¿Podría encenderse la cerilla sin el movimiento de la rueda?
Piensa y deduce
¿Podría moverse la rueda si la bola permaneciera inmóvil?
Piensa y deduce
¿Podría empezar a moverse la bola si no estuviera a cierta altura del suelo?
Piensa y deduce
¿Qué es, en definitiva, lo que provoca que la cerilla pueda encenderse?
La causa
última de
que la
cerilla
encienda es
que la bola
estaba a
cierta altura
del suelo Las transformaciones que suceden en los
sistemas materiales pueden describirse
mediante los cambios que se producen en
la energía de dichos sistemas.
La cerilla ha encendido
porque
su cabeza roza con la lija porque
las aspas se mueven
porque
la bola se mueve
porque
la bola está en alto
Energía
cinética: la bola se
mueve
Energía
cinética: las aspas se
mueven
Energía
potencial: bola a cierta
altura
Energía
térmica por el
rozamiento
En
erg
ía
qu
ímic
a
E. té
rmic
a
1
2
3 4
5 6
Unas formas de energía se
van transformando en otras
Unas formas de energía se
van transformando en otras
Energía potencial: es la que
tienen los cuerpos cuando están en
una posición distinta a la del
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 química.
La energía “se disfraza”
Esta aseveración indica que la cantidad total de energía que
hay en el Universo se mantiene constante.
La Ley de Conservación de la Energía: La energía se conserva siempre.
La energía no se crea ni se destruye;
solamente cambia de forma.
No se crea ni se destruye energía
durante los procesos químicos
es decir
Formulada por Von
Mayer (1814-1878)
En las diferentes transformaciones energéticas, una parte de la energía se transfiere
en forma de calor con el entorno, de manera que esta no se puede aprovechar en
nuevas transformaciones. Así se introduce el concepto de rendimiento energético.
Una bombilla nos alumbra, nos da luz gracias a la energía eléctrica, pero esa misma
bombilla se caliente mucho y ese calor no se puede aprovechar. Por ello es
imprescindible ahorrar energía.
100_
_
aportadaEnergía
obtenidaEnergíaR
5 Fuentes de energía aprovechable
Fuentes de energía no renovables
Fuentes de energía renovables
Combustibles fósiles (petróleo, carbón y gas natural) Energía nuclear
Energía geotérmica Energía hidráulica Energía solar Energía eólica Energía maremotriz Energía de la biomasa
Incluyen a todas aquellas sustancias que proporcionan energía.
Pueden ser convencionales, si se conocen desde hace tiempo y
se obtienen de manera sencilla (carbón, petróleo, gas, energía
hidroeléctrica y energía nuclear) y alternativas, que incluyen a
todas aquellas que además de ser limpias y respetuosas con el
medio, constituyen una alternativa para resolver el agotamiento
de las fuentes de energía convencionales (solar, eólica,
geotérmica, biomasa y mareomotriz).
Además también podemos clasificar a los recursos energéticos
en renovables, si su tasa de renovación está dentro de los límites
de la vida humana y tienen su origen en los procesos naturales,
tales como el movimiento de las masas de aire, la radiación solar,
las corrientes de agua y la actividad fotosintética de los vegetales,
etc.. y no renovables, cuando constituyen recursos energéticos
limitados generadas por largos procesos geológicos a lo largo de
la historia de la Tierra.
Independientemente del tipo de energía desde que se obtiene
hasta que llega al consumidor, pasa por una serie de etapas que
incluyen la transformación, el transporte y el consumo final.
I. Fuentes No
Renovables
(agotables)
II. Fuentes
Renovables
(inagotables)
Combustibles
Fósiles
Combustibles
Nucleares Energía
Nuclear
• Energía Hidráulica
• Energía Solar
• Energía Eólica
• Energía Térmica
• Energía de la Biomasa
• Energía maremotriz
Fisión
Fusión
Carbón
Petróleo
Gas Natural
Energías no renovables
Combustibles Fósiles
Bajo este término se agrupan a los depósitos geológicos de materiales orgánicos combustibles que se encuentran enterrados y que se formaron por la descomposición de plantas o animales. Incluyen al petróleo, carbón y gas natural.
Son fáciles de extraer y tienen un elevado poder calorífico, sin embargo terminaran por agotarse y contaminan el medio ambiente en sus diferentes procesos de transformación.
MINA ENMA de CARBÓN (Puertollano)
Energía nuclear
Incluye a la energía obtenida por procesos de fisión (rotura de núcleos atómicos) en las centrales nucleares. El combustible utilizado habitualmente es uranio, que debe ser previamente enriquecido.
Aunque es una energía limpia, que reduce la dependencia de otros combustibles fósiles, requiere un tratamiento especial de los residuos en centros de seguridad y puede producir importantes lesiones en los seres vivos.
CENTRAL NUCLEAR de TRILLO (Guadalajara)
Fuentes de energía no renovables
El Carbón: • Combustible fósil, de alto poder calórico. • Sustancia de origen vegetal, procedente de la transformación
de vegetales que vivieron durante el periodo carbonífero (hace 280 a 385 millones de años)
• La forma de energía que poseen los combustibles fósiles es energía interna, que podemos aprovechar a partir de las reacciones de combustión.
INCONVENIENTE DE LA COMBUSTION DEL CARBÓN
Combustible
sucio
SO2 (Dióxido de
azufre)
CO2 (Dióxido de
carbono)
Lluvia
acida
Efecto
Invernadero
causante
causante
Energía de los combustibles fósiles
El Petróleo: • Combustible liquido de color negro oscuro mas ligero que el
agua. • Compuesto químico complejo en el que coexiste partes
solidas, liquidas y gaseosas. • formado por :
•Una mezcla de hidrocarburos •Una pequeña proporción de N, S, O2 y algunos metales
INCONVENIENTE DE LA COMBUSTION DEL CARBÓN
• Agotamiento rápido de las reservas
• Responsables de mayor aumento de
CO2 y de SO2 en la atmosfera.
C4H10
Gas Natural:
• Procede de la fermentación de la materia orgánica acumulado entre los sedimentos.
• Esta compuesto por una mezcla de Hidrogeno, metano, butano, propano y otros gases en proporciones variables.
• Se encuentra en la naturaleza formando bolsas en el interior de la tierra unas veces sólo y otras en compañía de petróleo,
Yacimiento
gasífero
C3H8
BUTANO PROPANO
GAS
NATURAL
CENTRAL TERMOELECTRICA
Estas centrales, la energía mecánica, necesaria para mover las turbinas que están conectadas
al rotor del generador, proviene de la energía térmica (debida al movimiento de moléculas)
contenida en el vapor de agua a presión, resultado del calentamiento del agua en una gran
caldera.
El combustible que se utiliza para producir vapor de agua determina el tipo de central térmica:
de petróleo (fuel), de gas natural o de carbón
Energía por combustibles fósiles
Turbina
Central térmica
Combustión
Vapor Caldera
Agua
líquida
Combustible
Contaminación
atmosférica
Oxígeno
Generador
CO2
ENERGÍA DE LOS COMBUSTIBLES FÓSILES
VENTAJAS DESVENTAJAS
o Facilidad de extracción
o Tecnología bien
desarrollada
o Además de fuente de
energía, en los procesos de
separación, se
proporcionan materias
primas para la industria
química, medicina,
alimentación,...
o Se estima que, las reservas se
agotarán en dentro de 100 años.
o Transporte caro
o Difícil almacenamiento
o Provoca graves problemas
ambientales: efecto invernadero,
lluvia ácida...
ENERGÍA NUCLEAR
• Es la energía que se
desprende los núcleos de
los átomos cuando se
produce una reacción
nuclear.
• La liberación de energía
nuclear se puede realizar
mediante dos procesos:
• La Fisión nuclear
• La Fusión nuclear
Energía nuclear
FISION NUCLEAR:
• Ruptura del núcleo de un átomo mediante
bombardeo de partículas (protones y neutrones)
• Para producir una fisión se necesita átomos
muy pesados y grandes como el Uranio.
• Se libera gran cantidad de energía en forma de
calor y radiaciones, ya que una pequeña parte
de la masa se transforma en energía.
Combustible URANIO
Oxido de
Uranio (UO2)
Elemento U 235
Enriquecimiento
de 235U hasta 4%
FUSION NUCLEAR:
• Es la unión de varios átomos ligeros para
formar otros átomos mas pesados. Como
el átomo de hidrogeno, muy abundante en
la naturaleza.
• Este fenómeno esta acompañado de la
liberación de gran cantidad de energía en
forma de calor y radiación.
ENERGÍA NUCLEAR DE FISIÓN VENTAJAS INCONVENIENTES
• Grandes reservas de
uranio
• Tecnología bien
desarrollada
• Gran productividad.
Con pequeñas
cantidades de se
obtiene gran cantidad
de energía.
• Alto riesgo de contaminación en
caso de accidente
• Producción de residuos
radiactivos peligrosos a corto y
largo plazo
• Alto coste de las instalaciones y
mantenimiento de las mismas
IMPACTOS AMBIENTALES ENERGÍA NUCLEAR
SOBRE
EL CLIMA
SOBRE
EL
SUELO
SOBRE
EL AGUA
Cambio
Climático Efecto
invernadero CO2
Construcción
de la central
Obtención de
combustible nuclear
Destrucción del
suelo fértil
Destrucción del
espacio natural
Explotación a
cielo abierto
Obtención del
combustible
nuclear
Alteración de
ecosistemas de ríos,
mares y lagos
Contaminación de ríos,
mares y lagos
Contaminación térmica al ser
utilizados para la
refrigeración de la central
Los sistemas de lavado de
materiales usados en la
minería
Se
produce
Se
produce
Se
produce
Debido
a
Debido
a
Debido
a
Producido
por
Producido
por
Energías renovables
Solar: Este tipo de energía tiene su origen en el
aprovechamiento de la radiación solar que llega a la superficie
terrestre. Puede ser térmica, cuando la luz se utiliza para
calentar fluidos o fotovoltaica, si se capta por medio de
paneles solares hechos con materiales semiconductores
Eólica: Utiliza la fuerza del viento para producir energía en los
aerogeneradores, que están formados por tres palas unidas a
un punto llamado buje, que a su vez que mueve unos
engranajes donde la energía mecánica se transforma en
eléctrica. Se trata de una energía discontinua que produce
bastante ruido y puede afectar a las rutas migratorias de las
aves.
Biomasa: Se trata un tipo de energía renovable que
aprovecha la materia orgánica formada en algún proceso
biológico (desechos agrícolas, excrementos, maderas,
residuos, basuras) El aprovechamiento de la energía de la
biomasa se hace directamente por combustión, o por
transformación un combustible, el biogás.
Geotérmica: Aprovecha el calor interno generado en la
Tierra, ya sea ligado a procesos volcánicos o el calor residual
(energía geotérmica de baja entalpía). Dicho calor es utilizado
y transformado en electricidad en las plantas geotérmicas.
Maremotriz: Se trata de un tipo de energía que aprovecha la
diferencia de altura entre la pleamar y bajamar, para hacer
girar unas turbinas y generar electricidad.
Hidráulica: Se obtiene de la caída del agua desde cierta altura
a un nivel inferior lo que provoca el movimiento turbinas y la
transformación de energía mecánica en eléctrica. Se trata de
una energía de bajo coste y renovable, sin embargo, los
embalses pueden modificar el caudal de los ríos, los procesos
erosivos aguas abajo y alterar las rutas migratorias de ciertas
especies de peces (lamprea, anguila, salmón).
Fuentes de energía renovables
Inconvenientes
Altas inversiones iniciales (son caras y tardan en amortizarse) Algunas de ellas no se pueden almacenar y deben ser consumidas en el mismo momento en el que se producen (eólica). Existen importantes fluctuaciones en la producción de energía en función de la disponibilidad del recurso.
Potencial reducción del consumo de combustibles fósiles importados.
Aprovechamiento de un recurso que se restablece rápidamente
No es contaminante / disminución impactos al ambiente, que resultan de las actividades de generación de energía con combustibles fósiles,
Oportunidad de acceso a la energía eléctrica en lugares remotos,
Garantizan la seguridad energética en el país, Favorecen el desarrollo económico y social de los
países Mejoramiento de la calidad de vida de las personas
Ventajas
Presa Tuberías
forzadas
Turbina Alternadores
E. potencial E. cinética E. mecánica E. eléctrica
Energía hidráulica
La energía hidráulica se basa en el aprovechamiento de la energía potencial del agua embalsada y su
transformación en energía eléctrica mediante una turbina con un alternador acoplado.
El término minihidráulica se aplica a la energía obtenida en las instalaciones que se han construido
directamente en los saltos de agua naturales, o bien en embalses de pequeño tamaño.
Energía hidráulica
Turbina
Generador
Salida
Central
hidroeléctrica
Presa Embalse o pantano: el agua acumulada a
cierta altura tiene
Energía Potencial
Entrada del agua
Energía Hidráulica o hidroeléctrica
VENTAJAS INCONVENIENTES
Es una energía limpia
Su transformación es
directa
No contaminante
Es renovable
• Imprevisibilidad de las precipitaciones
• Capacidad limitada de los embalses
• Impacto medioambiental en los ecosistemas
• Riesgos debidos a la posible ruptura de la
presa
Centrales españolas mayores de 20 MW. Se indica el
nombre de las 10 centrales mayores de 300 MW. Esquema de funcionamiento de una central
hidroeléctrica
Energía solar
La energía solar, es la que proviene del sol y se transfiere a la superficie terrestre pudiendo ser aprovechada en aplicaciones térmicas (para producir calor) y fotovoltaicas (para generar electricidad)
Puede explotarse de tres formas básicas:
Solar térmica: La radiación solar se capta por medio de unos colectores por los que circula agua en un circuito cerrado. Mediante un intercambiador de calor, el agua puede, a su vez, calentar un fluido que almacena el calor sobrante en un acumulador para cubrir la demanda en horas de baja radiación.
Solar fotovoltaica: A través de unas placas fotovoltaicas compuestas por silicio, la energía
solar se convierte en electricidad gracias a la energía que proporciona el movimiento de
los electrones liberados en la placa.
Chimeneas Solares: La radiación solar se capta por medio de unos paneles invernadero
que calientan el aire, el cual asciende por una chimenea central, generándose una corriente
continúa que mueve unas turbinas donde se obtiene la electricidad
ENERGÍA SOLAR
VENTAJAS INCONVENIENTES
• Limpia
• Sencillez de los principios
aplicados
• Conversión directa
• Empieza a ser competitiva
• Ideal para lugares alejados de la
Red Eléctrica Comercial
• No Requieren Combustible
• Mínimo Mantenimiento
• Sistemas Modulares
• Larga vida útil
• Sistemas Silenciosos
• No Contaminan
• Fácil Transporte e Instalación
• Grandes variaciones en el tiempo
de irradiación.
• Es aprovechable sólo en algunas
partes del planeta.
• Necesidad de grandes superficies
de captación para su
aprovechamiento a gran escala
• Dificultad de almacenamiento
• Alto costo inicial
• Capacidad reducida
• Requiere de un programa de
recuperación y manejo de las
baterías y placas usadas
Energía maremotriz
La energía maremotriz es la que se obtiene aprovechando las mareas, es decir,
la diferencia de altura media de los mares según la posición relativa de la Tierra
y la Luna. Mediante su acoplamiento a un alternador se puede utilizar el
sistema para la generación de electricidad, transformando así la energía
mareomotriz en energía eléctrica, una forma energética más útil y aprovechable
Marea alta
Marea baja
Energía maremotriz
Generador
Turbina
Central
maremotriz
ENERGÍA MAREMOTRIZ
VENTAJAS INCONVENIENTES
• Auto renovable
• No contaminante
• Silenciosa
• Bajo costo de materia prima
• No concentra población
• Disponible en cualquier
clima y época del año
• Impacto visual y estructural
sobre el paisaje costero
• Localización puntual
• Dependiente de la amplitud
de mareas
• Traslado de energía muy
costoso
• Efecto negativo sobre la
flora y la fauna
• Limitada
Energía eólica
La energía eólica es la forma de energía que posee es la energía cinética del
viento, esta energía es captada por las aspas de los aerogeneradores para
hacer girar al alternador que producirá energía eléctrica
Aerogenerador
Aspa
Energía Eólica
VENTAJAS INCONVENIENTES
• Limpia
• Conversión directa
• Empieza a ser competitiva • Se reduce la dependencia de
combustibles fósiles y los niveles de emisiones contaminantes, asociados a su consumo
• Las tecnologías de la energía eólica se encuentran desarrolladas para competir con otras fuentes energéticas.
• El tiempo de construcción es menor con respecto a otras opciones energéticas.
• Intermitencia de los vientos
• Dispersión geográfica
• Generación de interferencias
• Dificultad de almacenamiento
• Dificultan el libre tránsito de las
aves.
• Generan un elevado impacto visual.
• Modifican el microclima de la zona
(al ocasionar perturbaciones en los
vientos).
• Emiten gran cantidad de ruido.
Energía geotérmica
La energía geotérmica es aquella que puede obtenerse mediante el
aprovechamiento del calor del interior de la Tierra. El calor del interior de la Tierra
se debe a varios factores, entre los que caben destacar el gradiente geotérmico,
el calor radiogénico, etc.
El funcionamiento de una central geotérmica es
bastante simple: consta de una perforación
practicada a gran profundidad sobre la corteza
terrestre (unos 5 km), con objeto de obtener una
temperatura mínima de 150º C, y en la cual se han
introducido dos tubos en circuito cerrado en contacto
directo con la fuente de calor.
Desde la superficie se inyecta agua fría a través de
uno de los extremos del tubo, la cual se calienta al
llegar al fondo formando vapor de agua y
regresando a chorro a la superficie a través del otro
tubo. En el extremo de éste está acoplada una
turbina-generador que suministra la energía eléctrica
para su distribución. El agua enfriada es devuelta de
nuevo al interior por el primer tubo para repetir el
ciclo.
ENERGÍA GEOTÉRMICA
VENTAJAS DESVENTAJAS • Es una fuente que evitaría la dependencia
energética del exterior.
• Los residuos que produce son mínimos .
• Sistema de gran ahorro, tanto económico como
energético
• Ausencia de ruidos exteriores
• No está sujeta a precios internacionales, sino que
siempre puede mantenerse a precios nacionales o
locales.
• El área de terreno requerido por las plantas
geotérmicas por megavatio es menor que otro tipo
de plantas. No requiere construcción de represas,
tala de bosques, ni construcción de tanques de
almacenamiento de combustibles.
• La emisión de CO2, con aumento de efecto
invernadero, es inferior al que se emitiría para
obtener la misma energía por combustión.
• Puede producir
contaminación térmica.
• Deterioro del paisaje.
• No se puede
transportar
• No está disponible más
que en determinados
lugares.
Energía de la biomasa
Se denomina biomasa cualquier tipo de materia orgánica
cuyo origen sea el resultado de un proceso biológico.
Este tipo de energía es quizás el más antiguo de los
utilizados por el ser humano y se está potenciando en los
últimos años debido a que se trata de una fuente
inagotable de energía. Los tipos de biomasa más
importantes son:
Biomasa natural. Es la producida en la naturaleza
(leña).
Biomasa residual seca. Procedente de las
actividades agrícolas (la cáscara de almendra, hueso
de la aceituna o la paja).
Biomasa residual húmeda. Tiene su origen en las
actividades ganaderas (purines2).
Biomasa agroenergética. Se basa en la producción
de cultivos energéticos (girasol, colza, etc.) con
objeto de obtener biocombustibles.
La principal aplicación de este tipo de recursos es la
generación de energía térmica por combustión, que es
transformada en energía mecánica para su utilización
directa o para su transformación en energía eléctrica.
Energías renovables
El biodiesel es un aceite obtenido
a partir de semillas de
oleaginosas (cardo, girasol,
colza…) que se utilizan
principalmente como carburante
de automoción.
El bioetanol, es el alcohol etílico
producido a partir de la fermentación
de los azúcares vegetales. Se utiliza
para la fabricación de ETBE (etil ter-
butil éter), un sustituto del plomo
como antidetonante de la gasolina,
aunque su principal uso es como
combustible mezclándolo con
gasolina en diferentes proporciones
ENERGÍA DE LA BIOMASA
VENTAJAS INCONVENIENTES
o Favorece el reciclaje de residuos urbanos
o Contribuye a una mejor limpieza de los
bosques y como consecuencia previene
incendios forestales
o Tiene contenidos de azufre prácticamente
nulos por lo que la emisión de dióxido de
azufre es mínima. El dióxido de azufre, junto
con los óxidos de nitrógeno, son causas de
la lluvia ácida.
o El uso de la biomasa como biocarburante en
motores de combustión interna reduce el
empleo de los motores alimentados por
combustibles fósiles que provocan altos
índices de contaminación.
o Necesidad de grandes superficies de
cultivo
o Tecnología en desarrollo
o El rendimiento de las calderas de
biomasa es inferior al de las que usan
combustible fósil.
o Se necesita mayor cantidad de biomasa
para conseguir la misma cantidad de
energía con otras fuentes.
o Los canales de distribución de biomasa
están menos desarrollados que los de
combustibles fósiles.
LLUVIA ÁCIDA
¿En qué
consiste?
Se considera lluvia ácida cualquier tipo de precipitación especialmente líquida, con pH < 5, aunque también la deposición puede ser en forma de nieve o como sublimado seco.
• Se forma como producto secundario de
interacciones atmosféricas en las que los
óxidos de nitrógeno y azufre reaccionan con
el radical oxidrilo (procedente de la
fotodisociación del agua), dando lugar a
ácidos nítrico y sulfúrico.
• Ambos ácidos son fácilmente solubles en
agua, de modo que caen con la lluvia a la
tierra, y disminuyen su pH.
422
32
2
2
0
SOHOHSO
HNOOHNO
HOHH
La lluvia ácida puede ser transportada grandes distancias
por los vientos, convirtiéndose en un impacto regional o
global.
¿Cómo se
forma?
6 El problema energético y la necesidad de
ahorro
• La quema de carbón en las centrales térmicas emite SO2. La cantidad emitida de este gas será mayor cuanto peor sea la calidad del carbón.
• La combustión de gasolinas y gasóleos, por parte de los automóviles, en especial el gasóleo, que emite SO2.
• Determinadas industrias como la siderurgia emite a la atmósfera SO2.
• La quema de bosques tropicales que también contribuye al aumento de los NOx.
• El uso de fertilizantes y abonos, y la actividad bacteriana emiten algunos NOx.
• La acidificación de lagos. Un pH <4 es letal para los salmónidos y con pH<3 solo sobreviven algunas especies de plantas e invertebrados.
• La acidificación y pérdida de suelos. Disminuyen su rendimiento agrícola y se vuelven más improductivos.
• La contaminación del agua y ecosistemas acuáticos. La lluvia ácida moviliza algunos metales tóxicos altamente contaminantes como el Cd, Ni, Pb y Hg. Estos metales contaminan el agua y pueden incorporase a las redes tróficas produciendo la muerte de organismos superiores y la aparición de enfermedades y malformaciones.
• La destrucción de bosques: La lluvia ácida quema la corteza y hojas de los árboles, provocando la caída prematura de éstas y en casos extremos la muerte.
• La destrucción de materiales pétreos y obras de arte (mal de la piedra), es otro de los importantes efectos producidos por la lluvia ácida. La mayor parte de las piedras dañadas son calizas o areniscas con cemento calcáreo que se transforman en yeso.
¿Cuáles son sus principales
efectos?
¿Cuáles son
causas?
¿Cómo se puede
disminuir el problema?
• Reducir y eliminar la cantidad de contaminantes, sobre todo de SO2 y NOx vertidos a la atmósfera; utilizando filtros de absorción de gases en las centrales térmicas y disminuyendo la quema de vegetación.
• Utilizar combustibles fósiles menos contaminantes, por ejemplo gas natural frente al carbón.
• Utilizar gasóleos bajos en azufre o biocombustibles obtenidos a partir de vegetales (por ejemplo semillas de oleaginosas).
• Para prevenir el mal de la piedra se están utilizando métodos tanto mecánicos como químicos. Se emplean así agentes de lavado (ácidos o básicos) y procesos de consolidación de la piedra con Ba(OH)2
EFECTO INVERNADERO y CAMBIO CLIMÁTICO
• Consiste en el calentamiento de la atmósfera inferior debido a la presencia en ella de determinados gases, llamados invernadero (CO2, CH4, N2O Y H2O(g)), que absorben parte de la radiación que emite la Tierra hacia el espacio y la devuelve a la superficie terrestre.
• Este fenómeno mantiene la temperatura media de la superficie terrestre en unos 33ºC, evitando que el planeta se congele por la excesiva pérdida de calor y permitiendo la vida sobre el planeta.
¿En que consiste
el efecto
invernadero
natural?
¿En que consiste el
incremento del efecto
invernadero natural?
Efecto Invernadero
Antropogénico
• Es un incremento de la temperatura media de la superficie terrestre (0,6ºC en los últimos 100 años y entre 1,5 y 4,5ºC para el año 2060), como consecuencia del aumento en la atmósfera de gases invernadero (CO2, CH4, CFCs, O3 y N2O)
• El gas que más que contribuye al efecto invernadero es el CO2, cuyas fuentes son la deforestación, los combustibles fósiles y la industrialización
El Incremento del Efecto Invernadero, es el responsable del
CAMBIO CLIMÁTICO GLOBAL, y sus principales consecuencias son:
• Desplazamiento de las actuales zonas desérticas hacia latitudes más altas convirtiéndose en los llamados desiertos invernaderos.
• Este desplazamiento afectaría de lleno a los países del área mediterránea que pasarían a tener climas áridos (con sequías prolongadas y esporádicos diluvios). Al tiempo Centroeuropa pasaría a disfrutar de un clima mediterráneo.
• En resumen se produciría un incremento del riesgo de desertificación en gran parte del mundo
• Incremento en el nivel del mar: Cuantificado en unos 60 cm para finales del siglo XXI. (debida a la fusión del hielo polar y expansión térmica del agua)
• Consecuencias subida nivel del mar: deshielo y retroceso de los glaciares, la salinización de acuíferos costeros, erosión de playas, la inundación de zonas costeras y el desplazamiento de población hacia zonas de interior.
• Los cálculos más optimistas han supuesto que quedarían sumergidos unos 400.000 Km2 de costas en todo el mundo. Los países industrializados, entre los que se encuentran los Países Bajos, podrían hacer frente a esta subida con la construcción de nuevos polders, sin embargo los países en vías de desarrollo quedarían anegados al no disponer de recursos económicos suficientes..
• Cambios en la agricultura, que debería adaptarse a los cambios térmicos y a diferentes cambios relacionados con las distintas tasas de erosión del suelo. Paralelamente las plagas de insectos también se desplazarían hacia el N y S, afectando a zonas en las que actualmente no existen.
• Incremento en el número de inundaciones y desastres naturales, ya que al aumentar la temperatura media de la tierra, aumentará la evaporación y por tanto la nubosidad, lo que traerá más lluvia a determinadas zonas del planeta. Se prevén grandes daños económicos por este tipo de desastres, una estimación apunta a unos 100.000 millones de dólares de pérdidas económicas a nivel mundial en los próximos años.
• Disminución en los recursos pesqueros, ya que las capas oceánicas superficiales perderán la mayor parte del dióxido de carbono disuelto al aumentar la temperatura. Esto limitará la producción primaria en los océanos, con la consiguiente disminución en el fitoplancton, zooplancton y resto de niveles tróficos oceánicos.
• Afección a los ecosistemas, muchas plantas desaparecerían al no resistir el incremento de temperatura. Lo mismo ocurriría con muchas especies animales, ya que no se podrían adaptar a un incremento tan brusco de temperatura en tan solo 100 años. (actualmente ya se esta produciendo el blanqueamiento del coral, un simple aumento de 0,5ºC produce las muerte de los pólipos )
• Desplazamiento de enfermedades, como consecuencia del cambio climático muchas enfermedades, tales como la malaria, el tifus, el cólera o la disentería, relacionadas todas ellas con la ausencia de agua potable y que en la actualidad afectan a países africanos se desplazarían hacia el norte, hacia países en los que en la actualidad están erradicadas. Junto con lo anterior también se acrecentarían los problemas de hambruna en África, Sudeste asiático y otros países subdesarrollados.
• La principal medida para frenar el calentamiento global es disminuir las emisiones de gases invernadero. Los objetivos prioritarios pasan por la reducción de CO2, CH4 Y N2O.
• Junto con lo anterior sería también necesario la aplicación de políticas de desarrollo sostenible que consigan reducir estas emisiones, entre ellas:
– Fomentar la eficiencia energética (mediante sistemas que permitan aumentar el rendimiento energético, o simplemente ahorrando energía en nuestras viviendas o centros de trabajo).
– Fomentar reformas que limiten las emisiones generadas en el sector transporte (potenciar el transporte urbano frente al particular, o bien utilizar formas de energía menos contaminantes, por ejemplo, en el transporte urbano el gas, el hidrógeno o la electricidad).
– Fomentar la reducción de metano mediante la recuperación de residuos.
– Promocionar modalidades agrícolas sostenibles que terminen con la deforestación y la emisión de CH4 a la atmósfera.
– Promover el uso de energías renovables y tecnologías que secuestren el dióxido de carbono atmosférico.
¿Qué medidas pueden
aplicarse para reducir el
efecto invernadero y el cambio
climático?
ANTE EL CAMBIO CLIMÁTICO
El puesto de trabajo, después de
nuestra casa, es el sitio donde más tiempo pasamos cada día, y puesto que muchos de los equipamientos y servicios de los que disponemos consumen energía, el puesto de trabajo se convierte en el lugar idóneo para la aplicación de buenas prácticas en el uso de la energía.
Ahorrar energía es el camino más eficaz para reducir las
emisiones contaminantes de CO2 (dióxido de carbono) a la atmósfera y, por tanto, contribuir en menor medida al calentamiento global del planeta y el cambio climático.
Ahorrar energía es también un deber de solidaridad, si
tenemos en cuenta que cada habitante de los países desarrollados consume, por término medio, la misma energía que 16 ciudadanos del Tercer Mundo, y que los europeos occidentales somos responsables de la emisión de seis veces más cantidad de CO2 que los africanos.
El ahorro energético
• Apaga el monitor del ordenador si vas a estar un rato sin utilizarlo. También puedes aplicar esta práctica en tu casa.
• Cuando dejes de utilizar la fotocopiadora, no te olvides de baja la tapa y pulsa el botón de stand-by.
• A la hora de imprimir, no te olvides de usar el modo económico.
Los equipos que tienen esta etiqueta, ahorran energía al entrar en un periodo de reposo, cuando no están siendo utilizados.
Haciendo un clic en Imprimir> Propiedades> Modo > Predefinido > Económico.
UTILIZA BOMBILLAS DE BAJO CONSUMO
Su eficiencia lumínica es muy superior. Con sólo 11 watios iluminan lo mismo que una de incandescencia de 60 watios.
Aunque son más caras, su vida media útil es muy superior. Unas 12.000 horas, frente a poco más de 1.000 de una convencional.
Sustituir una sola bombilla incandescente de 100 watios por otra de bajo consumo evita la emisión a la atmósfera, de más de media tonelada de C02, durante su vida útil.
• Al venir al trabajo, evita utilizar el coche para viajes de corta distancia, utiliza el autobús o ven andando.
• Si necesitas coger el coche, recuerda que con una conducción eficiente puedes conseguir un ahorro medio de carburante del 15%.
Conduciendo con marchas largas y a bajas revoluciones reduces el consumo, las emisiones, los costes de mantenimiento y aumentas la seguridad y el confort.
• El uso ineficiente de la calefacción y del aire acondicionado consume mucha energía.
En invierno la temperatura de confort en nuestro puesto de trabajo puede estar en los 22-23 ºC.
En verano la temperatura de confort adecuada es 26 ºC.
7 La energía térmica
Experimenta
1. Si pones a calentar un cazo
con agua en el fuego, ¿qué
pasa con su temperatura?.
2. Si espolvoreas una sustancia
finamente pulverizada sobre el
agua, ¿qué sucede a medida
que esta se calienta?.
¿Qué ocurre con el
movimiento de las moléculas
de agua cuando aumenta su
temperatura?.
Para comprender mejor qué es el calor y la temperatura,
recuerda lo que estudiaste en 1º de E.S.O. sobre la TEORÍA
CINÉTICA y los Estados de Agregación de la materia:
Las partículas
están muy juntas,
unidas, y vibran
un poco, pero no
se desplazan.
Las partículas están
algo separadas,
menos unidas, con
más de libertad de
movimiento.
Las partículas
están muy
separadas y no
dejan de moverse
deprisa.
Aumento de la temperatura Mayor temperatura Menor temperatura
Recuerda, además, lo que hemos visto este
curso sobre los cuerpos materiales que se
mueven: t ienen ENERGÍA CINÉTICA
Aumento de la Temperatura Mayor Temperatura Menor Temperatura
Aumento de la Energía Cinética Menor E. Cinética Mayor E. Cinética
Como ves, hay una relación entre la Temperatura y el Movimiento de las partículas (átomos y moléculas) que c o n s t i t u y e n l a s s u s t a n c i a s .
L o q u e l l a m a m o s
“ENERGÍA TÉRMICA” es en
realidad la energía cinética
de los átomos y moléculas.
¿Y qué es la Energía Térmica?
Un cambio de estado es una modificación en
el estado de agregación de la materia, es
decir, en la disposición de las partículas que
la constituyen, no en su tipo (la sustancia
sigue siendo la misma).
Al calentar una sustancia y elevar su temperatura esta cambia de estado.
Estos cambios se pueden representar gráficamente, y para el caso del hielo
vendrían dados por un gráfica como esta:
Punto de fusión: Temperatura a la una sustancia pasa del estado sólido a líquido.
Punto de ebullición: Temperatura a la una sustancia pasa del estado liquido a gaseoso
• PUNTO DE FUSIÓN: Temperatura que permanece constante mientras el sistema cambia de
estado SÓLIDO a estado LÍQUIDO. Depende de la presión del sistema. A 1 atm el hielo funde
a 0ºC
• PUNTO DE EBULLICIÓN: Temperatura que permanece constante mientras el sistema cambia
de estado LÍQUIDO a estado GASEOSO. Depende de la presión del sistema. A 1 atm el agua
hierve a 100ºC
Sustancia Punto de fusión (ºC) Punto de ebullición (ºC)
Agua 0 100
Alcohol -117 78
Hierro 1539 2750
Cobre 1083 2600
Aluminio 660 2400
Plomo 328 1750
Mercurio -39 357
Sólido
Líquido
Gas
FUSIÓN
VAPORIZACIÓN
SOLIDIFICACIÓN
LICUACIÓN O
CONDENSACIÓN
SUBLIMACIÓN
SUBLIMACIÓN
INVERSA
Co
nd
en
sa
ció
n
Va
po
riza
ció
n
Evaporación y Vaporización
Cuando se calienta toda la masa
de un líquido tiene lugar la
vaporización, mientras que si lo
hace su superficie hablamos de
evaporación. En el caso del agua
la evaporación se produce a
temperaturas muy inferiores a los
100ºC y depende de la cantidad
de radiación solar y de la presión
atmosférica.
-20
0
100
T (ºC)
0 4 8 20 12 16 28 24 t (min)
Sólido
Líquido
Gas
Explicación según la teoría cinética
Las partículas pueden vibrar, pero su
movimiento está muy limitado. El calor
que se le comunica hace que las
partículas vibren más y, por tanto, que
aumente la temperatura.
Se produce el cambio de
estado de sólido a líquido.
La temperatura no varía.
Toda la sustancia
está en estado
líquido.
Cambio de estado de
líquido a gas. No varía
la temperatura
Toda la sustancia está en estado gaseoso.
El calor comunicado se invierte en elevar
la velocidad de las partículas. Aumenta
la temperatura de la sustancia. Si el gas se
encuentra en un recipiente cerrado,
(volumen constante), aumentará la presión.
Cambio de estado: calentamiento del agua
8 La temperatura
A medida que aumenta la temperatura de un cuerpo, el
movimiento de las partículas se hace más evidente.
Cuando notamos que algo está a una alta temperatura,
en realidad lo que estamos notando es que sus átomos
y moléculas se mueven más deprisa.
La temperatura es
la medida de la
energía térmica de
una sustancia.
La temperatura se mide con un instrumento
llamado termómetro
TERMÓMETRO
¿Quieres saber cómo funciona un
termómetro?
TERMÓMETRO
¿Sabes qué es la dilatación?
Partículas más
separadas,
moviéndose
más deprisa
Menor
volumen
Aumento de la Temperatura Mayor
volumen
Cuando calentamos un cuerpo material, este SE DILATA,
es decir, aumenta su volumen.
La dilatación se debe a que las partículas se separan:
Partículas
más juntas
El líquido del
termómetro se
dilata y sube
por el interior
del tubo
Por eso existen las “juntas de
dilatación”
Juntas de dilatación
Cuando hace calor las paredes se dilatan. Cuando
refresca se contraen. Con las juntas
pueden dilatarse sin problemas. La casa aguantará más años.
Los sólidos, los líquidos y los gases se dilatan y se contraen.
La dilatación es el aumento de volumen que experimentan los sólidos, líquidos y
gases cuando se eleva su temperatura.
La contracción es la disminución del volumen que experimentan los sólidos, líquidos y
gases cuando desciende su temperatura
Dilatación de un sólido
Dilatación de un líquido Dilatación de un gas
Al chocar las particulas
contra las paredes del
recipiente, los gases
ejercen una presión
De mercurio
Digital
De alcohol
Digital
De aguja
Sirven para ver si
tenemos fiebre.
Hilo de mercurio
Estrechamiento
Bulbo
Al enfriarse se rompe el
hilo de mercurio por el
estrechamiento,
manteniéndose
invariable la lectura (lo
que marca). Por eso
hay que agitar estos
termómetros antes de
cada uso.
Los termómetros clínicos digitales
están sustituyendo a los de mercurio.
Tienen un sensor que se dilata. La
temperatura aparece en una pantalla. sensor
Sirven para
medir la
temperatura
del aire.
Hilo de alcohol
Bulbo
Son ideales para
temperaturas extremas, en
especial las temperaturas
muy bajas, pues el punto de
fusión es muy bajo: -114ºC
(a esa temperatura se
congela).
El alcohol se usa tintado
para facilitar la lectura de
temperaturas (el alcohol
puro es transparente y no se
vería bien).
Los termómetros ambientales digitales
están sustituyendo a los de alcohol.
Se da el valor 0 a la temperatura de
congelación del agua y el valor 100
a la temperatura de ebullición del
agua (ambas medidas con una
presión normal), y dividiendo la
escala resultante en 100 partes
iguales, cada una de ellas definida
como 1 grado Celsius.
El grado Celsius,
denominado también
grado centígrado,
representado como
C, es la unidad
creada por Anders
Celsius. Anders Celsius
1701-1744
Agua hirviendo
100ºC
Fusión del hielo
0ºC
Dividamos esto en
cien partes iguales.
Haz clic para saber cuál puede ser la temperatura más baja que puede existir…
A – 273ºC los
átomos y
moléculas
dejan de
moverse por
completo.
No puede haber una temperatura más baja que -273ºC porque las partículas no pueden vibrar menos.
Cero absoluto Por encima de 0 K Las partículas
dejan de moverse
por completo.
No puede existir
una temperatura
por debajo de 0 K
Lord Kelvin
(1824-1907)
En la escala Kelvin, la temperatura
de congelación del agua es de 273 K,
por lo que
0ºC = 273 K
Las divisiones de esta escala son
iguales que las de la escala
Celsius, por tanto, la temperatura
de ebullición del agua será:
100ºC = 373 K
De aquí se desprende que:
Para convertir grados
centígrados en kelvin, hay
que sumar 273
T (K) = t (ºC) + 273
Escalas Actualmente se utilizan tres escalas para medir al temperatura, la escala
Celsius es la que todos estamos acostumbrados a usar, la Fahrenheit se usa
en los países anglosajones y la escala Kelvin de uso científico.
5
273
9
32
5
KFC
100
273
180
32
100
KFC
Convierte las siguientes temperaturas Celsius a Fahrenheit: (a) –62,8ºC, la
temperatura más baja registrada en Norteamérica (el 3 de febrero de 1947
en Snag, Yukon); (b) 56,7ºC, la temperatura más alta registrada en EE.UU.
(el 10 de julio de 1913, en el Valle de la Muerte, California); (c) 31,1ºC, la
temperatura media anual más alta del mundo (Lugh Ferrandi, Somalia).
(a) –62,8ºC, la temperatura
más baja registrada en
Norteamérica (el 3 de febrero
de 1947 en Snag, Yukon);
(b) 56,7ºC, la temperatura más
alta registrada en EE.UU. (el
10 de julio de 1913, en el Valle
de la Muerte, California)
(c) 31,1ºC, la temperatura
media anual más alta del
mundo (Lugh Ferrandi,
Somalia).
04,81100
8104
320010011304
)32(1008,62180
180
32
100
8,62
180
32
100
F
F
F
F
FC
06,134100
13406
320010010206
)32(1007,56180
180
32
100
7,56
180
32
100
F
F
F
F
FC
98,87100
8798
32001005598
)32(1001,31180
180
32
100
1,31
180
32
100
F
F
F
F
FC
Si te sientes mal y te dicen que tienes una
temperatura de 105ºF. ¿Qué temperatura
tienes en ºC? ¿Debes preocuparte?
19,7781,195273
27381,195
100
273
100
81,195
100
273
100
K
K
K
KC
El punto de ebullición normal del nitrógeno es –195,81ºC. Calcule esta
temperatura en escala Kelvin.
55,40180
7300
73100180
180
32105
100
C
C
C
Estoy tardando en ir al
médico, puedo estar
incubando un buen virus
o tener alguna infección
9 Calor y equilibrio térmico
Al cabo de un tiempo el café se habrá enfriado, igualando su
temperatura con la del ambiente.
Cuando dos cuerpos o sistemas a distinta temperatura se
ponen en contacto acaban igualando su temperatura. Se
dice entonces que han alcanzado el equilibrio térmico.
Cuando dos sistemas o
cuerpos en desequilibrio
térmico entran en contacto,
el de mayor temperatura
transfiere energía térmica
al de menor temperatura
hasta conseguir el
equilibrio térmico.
El calor es la transferencia
de energía desde un
cuerpo que se halla a
mayor temperatura a otro
de menor temperatura.
Equilibrio térmico
El calor siempre se transfiere desde el cuerpo de
mayor temperatura al de menor temperatura,
independientemente de sus tamaños relativos. . Equilibrio térmico
El calor se transfiere desde el clavo, que está a mayor temperatura, al
agua, que está a menor temperatura.
Si metes un clavo caliente en mucha agua fría, el clavo se enfría.
Esto es porque la energía cinética media (y no la total) de los
átomos del clavo es mayor que la de las moléculas de agua.
Agua fría El agua ha ganado E. Térmica
Clavo caliente
El clavo se
enfría
Vemos
evaporarse agua
porque ésta
gana energía
térmica
El calor se mide en unidades de energía. Por tanto, en
el sistema internacional su unidad es el julio (J) .
Equilibrio térmico
Con frecuencia se usan múltiplos del julio, como el Kilojulio (kJ)
Otra unidad tradicional (antigua) para
medir el calor es la caloría (cal)
1 cal = 4,184 J
¿Cómo se transfiere o transmite el calor?
De tres formas distintas:
Si calientas una varilla de
metal por un extremo, al rato
notarás cómo se calienta por
el extremo opuesto.
El proceso por el que se
transmite calor de un punto
a otro de un sólido se
denomina conducción.
¡Cuidado con
quemarte!. Los
metales son muy
buenos
conductores
térmicos.
Así se produce la conducción
Los átomos se mueven más deprisa y chocan con
los átomos vecinos, transmitiéndoles energía.
La energía térmica se transmite al otro extremo
En la conducción
se transmite
energía térmica,
pero no materia
¿Y por qué te quemas si calientas una varilla
de cobre y no te quemas con un palito
de madera?
Porque la madera es un conductor
térmico muy malo, es decir, es un AISLANTE TÉRMICO
Cada sustancia o material (madera,
metal, cuarzo, agua…) tiene su propia conductividad
térmica.
Cobre:
conductor
térmico
Madera:
aislante
térmico
Sustancia Conductividad
térmica
Plata 0,97
Cobre 0,92
Aluminio 0,49
Acero 0,12
Latón 0,26
Plomo 0,083
Corcho 0,0001
Ladrillo 0,0015
Madera 0,0002
Hielo 0,004
Vidrio 0,002
Los aislantes
térmicos son
aquellas
sustancias que
transmiten
lentamente la
energía térmica.
Sustancia Conductividad
térmica
Plata 0,97
Cobre 0,92
Aluminio 0,49
Acero 0,12
Latón 0,26
Plomo 0,083
Corcho 0,0001
Ladrillo 0,0015
Madera 0,0002
Hielo 0,004
Vidrio 0,002
Cobre:
conductor
térmico
Madera:
aislante
térmico
Los conductores
térmicos son
aquellas
sustancias que
transmiten
rápidamente la
energía térmica.
Equilibrio térmico
Sustancia Conductividad
térmica
Plata 0,97
Cobre 0,92
Aluminio 0,49
Acero 0,12
Latón 0,26
Plomo 0,083
Corcho 0,0001
Ladrillo 0,0015
Madera 0,0002
Hielo 0,004
Vidrio 0,002
En la convección
se transmite
energía térmica
mediante el
transporte de
materia.
Equilibrio térmico
Los convección
es el proceso por
el que se
transfiere energía
térmica de un
punto a otro de
un fluido (líquido
o gas) por el
movimiento del
propio fluido.
Estas flechas indican las
CORRIENTES DE CONVECCIÓN,
que es el fluido moviéndose:
Si pones un termómetro
junto a una lámpara, la
temperatura se eleva.
El aire es muy mal conductor
del calor (es bastante
aislante en comparación con
otras sustancias)…
entonces…
¿Cómo ha llegado tan rápido
la energía térmica al bulbo
del termómetro? … ¿Por el
aire?...
Experimento 1
Si se pone un termómetro en
el vacío (sin aire) junto a una
lámpara, la temperatura se
eleva.
Esto demuestra que no hace
falta aire (materia) para que
se transfiera energía térmica.
Experimento 2
La radiación es el
proceso por el que los
cuerpos emiten energía
que puede propagarse
por el vacío.
Por eso nos llega
Energía Térmica
del Sol: no hay
aire, sino vacío,
entre nuestro
planeta y el Sol.
Recuerda: no hace
falta aire ni otra
materia para que
una radiación se
propague.
Pero la Energía
Térmica no es la
única forma de
Radiación que
existe… haz click
para saber más…
LUZ VISIBLE
RADIACIONES
NO VISIBLES
RADIACIONES
NO VISIBLES
Ondas de
radio y TV
Radiación
Infrarroja
La energía que los cuerpos emiten por radiación se
denomina ENERGÍA RADIANTE
Radiación
Ultravioleta
Rayos X
Rayos
Gamma
Radiación de
microondas
Menos energía Más energía
Onda larga Onda corta
Onda media
Espectro de la luz visible
Brasas Vemos la luz con
nuestros ojos
Percibimos el
calor (radiación
infrarroja) con
nuestra piel.
En un fuego
percibimos
dos
radiaciones:
Con una fotografía infrarroja
podemos ver cómo este
perro emite calor.
Nuestra piel
es capaz de
percibir
ciertas
radiaciones
infrarrojas
como
sensación
térmica de
calor.
Todos los cuerpos absorben radiación, pero también
reflejan parte de ella.
Una
camiseta
blanca
refleja
bastante
radiación
Radiación
reflejada
Una camiseta negra
absorbe bastante
radiación
