trabajo de ciencias naturales
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Escuela normal de licenciatura en
educación primaria de calkini
modulo Hopelchen
Ciencias naturales
RESUMEN DE TEMAS
Profesor: JOSE ELEUTERIO MISS DZIB
Alumna: Karla Arely Quintal Rodríguez
Cinthia Elizabeth Moo Tun
TERCER SEMESTRE
Domingo 25 de Enero del 2015
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Introducción
Las Ciencias de la Naturaleza se caracterizan por el estudio empírico de la realidad natural: la materia inerte y los seres vivos en sus múltiples aspectos, niveles de organización y modos de relación. Se contraponen a las ciencias formales, como las Matemáticas o la Lógica, por utilizar la observación y la experimentación para contrastar sus enunciados, y se distinguen de otras ciencias empíricas por su objeto de estudio, que es el medio natural.
A lo largo de este último siglo, las Ciencias de la Naturaleza han ido incorporándose progresivamente a la sociedad y a la vida social, convirtiéndose en una de las claves esenciales para entender la cultura contemporánea, por sus contribuciones a la satisfacción de necesidades humanas. Por eso mismo, la sociedad ha tomado conciencia de la importancia de las ciencias y de su influencia en asuntos como la salud, los recursos alimenticios y energéticos, la conservación del medio ambiente, el transporte y los medios de comunicación. En consecuencia, es conveniente que la educación obligatoria incorpore contenidos de cultura científica, como una parte de la cultura en general, y que prepare las bases de conocimiento necesarias para posteriores estudios, más especializados.
El conocimiento de las Ciencias de la Naturaleza, tanto en sus elementos conceptuales y teóricos como en los metodológicos y de investigación, capacita a los alumnos para comprender la realidad natural y poder intervenir en ella. Facilitar el acceso de los alumnos a las Ciencias de la Naturaleza es un objetivo primordial de la educación obligatoria, que ha de introducirles en el valor funcional de la ciencia, capaz de explicar y predecir fenómenos naturales cotidianos, así como ayudarles a adquirir los instrumentos necesarios para indagar la realidad natural de una manera objetiva, rigurosa y contrastada.
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Índice
UNIDAD I
ECOLOGIA Y BIODIVERSIDAD
1.1 Concepto de ecología
1.2 Niveles de organización ecológica
1.3 componentes del ecosistema
1.4 concepto de ecosistema
Interacción entre factores bióticos y abióticos en los
ecosistemas
Interacción entre los organismos
DINÁMICA DEL ECOSISTEMA 2.1 Niveles tróficos: productores, consumidores y
desintegradores.
2.2 Cadenas, redes alimenticias y pirámides de energía.
2.3 Flujo de elementos esenciales a través de las cadenas
alimenticias: ciclos del carbono, nitrógeno, fósforo y agua.
BIODIVERSIDAD
3.1 ¿Que es y cual es la importancia de la biodiversidad para
México?
3.2 México como país Megadiverso
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DESARROLLO SUSTENTABLE
4.1 ¿Que es el desarrollo sustentable?
PÉRDIDA DE LA BIODIVERSIDAD
5.1 Biodiversidad mexicana
5.2 México como país Megadiverso
5.3 Qué es el desarrollo sustentable
5.4 Pilares del desarrollo sustentable
UNIDAD II
LA MATERIA Y SUS INTERACCIONES
1.1 Circuito eléctrico
1.2 Elementos de un circuito eléctrico
1.3 Funcionamiento de un circuito eléctrico y sus componentes
1.4 Materiales conductores y aislantes de corriente eléctrica
1.5 Aplicaciones del circuito eléctrico
“ELECTRICIDAD ESTATICA”
2.1 Conceptualización de electricidad estática
2.2 “Fuentes de electricidad estática”
2.3 Sus efectos en el entorno y sus medidas de precaución de la
electricidad estática.
2.4 Usos y aplicaciones de la electricidad estática
2.5 Instrumentos de medición de la electricidad estática
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MANIFESTACIÓN DE LA ENERGÍA 3.1 Movimiento, luz, sonido, calor y electricidad
3.2 Transformaciones de la energía en el entorno
3.3 Fuentes alternativas de energía: sol, viento, mareas y
geotermia
3.4 Ventajas y desventajas del aprovechamiento de fuentes
alternativas de energía
3.5 Carácter y evidencia de fenómenos ondulatorios
FORMACIÓN DE ECLIPSES DE SOL Y DE LUNA
4.1 Eclipses
4.2 Eclipse de luna
Clasificación de los eclipses lunares
Duración y contactos
4.3 Eclipse de sol
Existen cuatro tipos de eclipse solar:
Magnitud y oscurecimiento
4.4 Periodicidad y frecuencia de los eclipses
• Creencias y Mitos
4.5.1. La argumentación en ciencias
4.5.2. Evidencias empíricas
4.5.3 Los métodos en la ciencia
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Unidad III
LA MATERIA Y SUS TRANSFORMACIONES
1.1 ¿Qué es una partícula? Naturaleza corpuscular de los
materiales
1.2 Clasificación de los materiales.
1.3 Esencialismo y modelo atómico
LAS MEZCLAS Y SU IMPORTANCIA EN EL AMBIENTE
2.1 Concepto de mezcla
2.2 Clasificación y tipos de mezclas
2.3 El agua común en una mezcla
2.4 La purificación del agua como la separación de mezclas
IMPACTO DEL DIÓXIDO DE CARBONO EN EL AGUA Y LA
ATMOSFERA
3.1 El dióxido de carbono
3.2 Usos del dióxido de carbono
3.3 el impacto del dióxido de carbono en el agua y la
atmosfera
3.4 La satisfacción de las necesidades
LA SATISFACCION DE LAS NECESIDADES
4.1 La combustión como herramienta para modificar la
naturaleza.
4.2 Oxidación de los materiales
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UNIDAD 1
ECOLOGIA Y BIODIVERSIDAD
1.1 Concepto de ecología
La ecología es la ciencia que estudia a los seres vivos, su ambiente, la distribución, abundancia y cómo esas propiedades son afectadas por la interacción entre los organismos y su ambiente: «la biología de los ecosistemas» (Margalef, 1998). En el ambiente se incluyen las propiedades físicas que pueden ser descritas como la suma de factores abióticos locales, como el clima y la geología, y los demás organismos que comparten ese hábitat (factores bióticos).
La Ecología es una disciplina biológica que se está desarrollando a grandes pasos en la actualidad, debido a las modificaciones ambientales que en buena parte los seres humanos hemos provocado.
La visión integradora de la ecología plantea que es el estudio científico de los procesos que influyen la distribución y abundancia de los organismos, así como las interacciones entre los organismos y la transformación de los flujos de energía.
La Ecología se reduce al estudio de la contaminación y la preservación del ambiente. Sin embargo, en la actualidad, el hombre debe tomar muchas decisiones difíciles ante la rapidez de los cambios ambientales, para elevar la calidad de vida. Es así, que la comprensión del funcionamiento de la Naturaleza tiene para nosotros gran importancia. Debemos tener presente que el hombre es parte de ella; el agua que bebe, el aire que respira, los alimentos que consume y los productos que usa o desecha lo unen inevitablemente a las funciones de los ecosistemas.
Los habitantes de las grandes ciudades rara vez miramos el cielo nocturno; por eso, cuando ocasionalmente lo hacemos en una noche despejada, nos emociona redescubrir la vastedad del Universo. A veces nos sorprende no habernos dado cuenta antes de que todo lo que observamos ha estado ahí desde siempre. Lo mismo ocurre cuando por azar se nos presenta la oportunidad de penetrar en una comunidad natural, como un bosque, una selva o un lago, no alterados por la acción humana. Sentimos la misma emoción al descubrir ese otro universo de seres vivos, de colores, de movimientos, de sonidos, de olores y sensaciones mucho más hermosas de lo que imaginábamos, que es, para algunos de nosotros, mucho más bello que todo cuanto el hombre ha podido crear. Sin embargo, el mundo natural está siendo modificado, empobrecido o destruido tan rápidamente
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que cada vez es mayor la posibilidad de que un número menor de personas tengan la oportunidad de disfrutarlo en el futuro.
Pero, no se trata de ser pesimista. Existe aún la posibilidad de hacer muchas cosas para preservar parte de la enorme riqueza viviente que las circunstancias geográficas y climáticas han originado. Por eso, es importante que conozcas las características del ambiente, para que puedas regular tus actividades cotidianas, de tal forma que no sean agresivas para el medio, y aprendamos a disfrutar la belleza de la Naturaleza y a respetar a los seres vivos que nos rodean, abordando los temas que implican la relación del hombre con la Naturaleza discutiendo algunos problemas ambientales a los que se enfrenta en su ámbito social, político y económico, tales como el aprovechamiento de los recursos acuáticos, marinos y forestales, la extinción de especies, etc.
De esta manera podremos satisfacer los retos de vivir en un planeta tan poblado como éste, al conservar los recursos naturales para que no se agoten y puedan ser utilizados como una fuente de energía permanente.
Con el estudio de las acciones que tienen lugar entre el medio ambiente físico y los organismos, se puede entender por qué los animales y vegetales viven en determinados lugares y cómo viven. Este es el objetivo que se persigue al estudiar Ecología, es decir, comprender las relaciones mutuas entre los organismos y sus ambientes respectivos bajo condiciones naturales y modificadas, como se marca en el siguiente esquema:
Desde que el hombre apareció en la Tierra, tuvo la necesidad de conocer el medio que lo rodeaba. Es así que la historia de su origen como especie Homo sapiens, es larga y complicada; los datos arqueológicos, paleontológicos y antropológicos apoyan el planteamiento de que surgió como un animal que obtenía su sustento por medio de la caza y la recolección de plantas, raíces, animales pequeños, frutos, etc. Con ello
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puede decirse que el hombre era parte del ecosistema que habitaba y que estaba sujeto a los mecanismos reguladores del mismo.
El hombre primitivo como uno de los elementos que forman parte del ecosistema. (Tomada de: Francois, L. Relaciones entre los seres vivos y su ambiente.) De esta manera, el hombre actuaba como predador de distintas especies animales y sus actividades se limitaban a tomar lo que el ecosistema le daba. Con ello fue transformando su medio ambiente, y con el crecimiento de la población humana se fueron colonizando sitios nuevos, para integrar sistemas de relaciones más simples y eficientes que determinaron formas de vida sedentaria.
Durante este período se desarrolló un proceso cultural de gran trascendencia, cuando el hombre empezó a cultivar algunas plantas y a domesticar algunos animales, se crearon las condiciones propicias para el nacimiento de la agricultura, con lo cual empezó a aislarse del ecosistema, pues ya no estaba limitado a lo que el ecosistema le brindaba.
Estos hombres, primero se constituyeron en aldeas, después en pueblos y finalmente en ciudades, lo que les permitió conocer y aprovechar diferentes fuentes de materia y energía. Así se constituyeron los socios sistemas, es decir, sociedades humanas que empezaron a eliminar ciertas cantidades tanto de materia como de energía a los ecosistemas en forma de desechos domésticos, lo que poco a poco fue alterando y deteriorando el ambiente.
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1.2 Niveles de organización ecológica
Para los ecólogos modernos (Begon, Harper y Townsend, 1999) (Molles, 2006), la ecología puede ser estudiada a varios niveles o escalas:
Población (las interacciones de un ser vivo dado con los seres de su misma especie)
Comunidad (las interacciones de una población dada con las poblaciones de especies que la rodean),
Ecosistema (las interacciones propias de la biocenosis sumadas a todos los flujos de materia y energía que tienen lugar en ella)
Biosfera (el conjunto de todos los seres vivos conocidos).
Población biológica, en el campo de la biología, es un conjunto de organismos o individuos de la misma especie que coexisten en un mismo espacio y tiempo, y que comparten ciertas propiedades biológicas, las cuales producen una alta cohesión reproductiva y ecológica del grupo. La cohesión reproductiva implica el intercambio de material genético entre los individuos. La cohesión ecológica se refiere a la presencia de interacciones entre ellos, resultantes de poseer requerimientos similares para la supervivencia y la reproducción, al ocupar un espacio generalmente heterogéneo en cuanto a la disponibilidad de recursos.
En biología, un sentido especial de la población, empleado en genética y evolución, es para llamar a un grupo reproductivo cuyos individuos se cruzan únicamente entre sí, aunque biológicamente les fuera posible reproducirse también con todos los demás miembros de la especie o subespecie. Las principales causas por las que resultan delimitadas las poblaciones son el aislamiento físico y las diferencias del comportamiento.
Población
Las poblaciones representan un nuevo nivel de integración de la materia, el primero que es objeto de estudio de la Ecología. En este nuevo nivel de integración de la materia, ubicado después del individuo se estudian ahora grupos de organismos con características similares a los que llamamos especie Estos organismos constituyen conjuntos en los cuales la carga genética de los seres que forman el conjunto es similar de forma que pueden entrecruzarse, reproducirse y generar descendencia fértil y que además se encuentran en una zona definida y constituyen entonces una población Cabe mencionar que la especie se ha revisado ya en el tema de diversidad al mencionar los niveles taxonómicos y en Evolución como
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unidad de cambio evolutivo y ahora se revisarán sus características, su dinámica.
Las poblaciones son entonces conjuntos de organismos los que como grupo presentan elementos que los definen y los caracterizan como tal, estos elementos son: la densidad, la distribución la natalidad y su tasa, la mortalidad y su tasa, la migración y su tasa, la proporción de edades la proporción de sexos para aquellas poblaciones que se reproducen sexualmente, la sobrevivencia y sus curvas, además de su potencial biótico, la capacidad de carga, y el crecimiento, características estas tres últimas que se analizan ya en el tema de Dinámica Poblacional.
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Comunidad.
Una biocenosis (también llamada comunidad biótica, ecológica o simplemente comunidad) es el conjunto de organismos de todas las especies que coexisten en un espacio definido llamado biotopo, que ofrece las condiciones ambientales necesarias para su supervivencia. Puede dividirse en fotocinesis, que es el conjunto de especies vegetales, zoo enosis (conjunto de animales) y micro biocenosis (conjunto de microorganismos). Un ecosistema, según la definición original Tansley (1935), está formado por la biocenosis junto con su ambiente físico o biotopo. El campo cultivado es logro de la biocenosis que, junto con su entorno físico-químico (biotopo) forman un agro sistema.
El término biocenosis fue acuñado en 1877 por Karl Mabíes, quien subrayaba así la necesidad de enfocar la atención no en el individuo sino en el conjunto de individuos.
En otras palabras es una comunidad o conjunto de poblaciones de diferentes especies, que habitan una zona geográfica determinada y se ve influenciada por factores físicos como la luz, la temperatura, la humedad, etc.
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Biosfera
La biosfera o biósfera es el sistema formado por el conjunto de los seres vivos del planeta Tierra y sus relaciones. Este significado de «envoltura viva» de la Tierra, es el de uso más extendido, pero también se habla de biosfera, en ocasiones, para referirse al espacio dentro del cual se desarrolla la vida.
La biosfera es el ecosistema global. Al mismo concepto nos referimos con otros términos, que pueden considerarse sinónimos, como ecosfera o biogeosfera. Es una creación colectiva de una variedad de organismos y especies que interactuando entre sí, forman la diversidad de los ecosistemas. Tiene propiedades que permiten hablar de ella como un gran ser vivo, con capacidad para controlar, dentro de unos límites, su propio estado y evolución.
La capa exterior del planeta Tierra puede ser dividida en varios compartimentos: la hidrosfera (o esfera de agua), la litosfera (o ámbito de los suelos y rocas), y la atmósfera (o la esfera de aire). La biosfera (o la esfera de la vida), a veces descrita como "el cuarto sobre" es la materia viva del planeta, o la parte del planeta ocupada por la vida.
La biosfera contiene grandes cantidades de elementos tales como carbono, nitrógeno, hidrógeno y oxígeno. Otros elementos, tales como el fósforo, calcio y potasio, también son esenciales a la vida, aún están presentes en cantidades más pequeñas. En el ecosistema y los niveles de la biosfera, es un continuo reciclaje de todos estos elementos, que se alternan entre los estados minerales y orgánicos.
De acuerdo con esta concepción, la Ecología ha considerado como su objeto de estudio a las poblaciones, las comunidades y los ecosistemas, y ha delimitado a la Biósfera como su campo de conocimiento y de acción.
Así tenemos, que la unidad de básica de estudio ecológico es la población, que se define como el conjunto de individuos de la misma especie que habita un área determinada.
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1.3 componentes del ecosistema
Un ecosistema está constituido por el conjunto de factores ambientales, que se definen como los componentes del medio, capaces de actuar directamente sobre los organismos y se dividen en: factores abióticos y bióticos.
Especificando lo anterior, tenemos que:
Los componentes bióticos y abióticos del medio están estrechamente ligados, ya que se encuentran en un constante flujo y reflujo, resultando difícil separarlos.
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1.4 concepto de ecosistema
La unidad de orden superior es la comunidad o biocenosis, que incluye a todas las poblaciones que habitan un área determinada. La interacción entre dicha comunidad y el ambiente que la rodea recibe el nombre de ecosistema.
Los ecosistemas se han formado a través de una larga evolución y son consecuencia de un proceso de adaptación permanente entre las especies y el medio ambiente. Al conjunto de todos los ecosistemas que existen en la Tierra se les llama Biósfera, que se define como la parte de la Tierra donde se desarrolla la vida. Se extiende hasta unos 8 a 10 km., sobre el nivel del mar y pocos metros por debajo del nivel del suelo, hasta donde penetran las raíces y existen microorganismos. Comprende las aguas superficiales y las profundidades oceánicas.
Los factores ambientales determinan la distribución de los organismos sobre la Tierra, de manera que se pueden distinguir en ella diferentes zonas biogeográficas con clima, topografía, flora y fauna característicos. Lo que nos permite observar una gran variedad de ecosistemas.
El ecosistema, unidad de estudio de la Ecología, se define como la totalidad de organismos existentes en una zona determinada, los cuales están íntimamente relacionados con el medio físico y químico, estableciendo un flujo de energía y circulación de la materia, lo que lo hace auto-suficiente y estable.
Interacción entre factores bióticos y abióticos en los ecosistemas
a) FACTORES BIÓTICOS
Como ya se mencionó, constituyen la parte biológica de los ecosistemas. Las relaciones que se establecen entre ellos son principalmente de tipo alimenticio, lo que permite reconocer diferentes niveles tróficos o nichos ecológicos.
Imagina que en una selva desaparecen los hongos, ¿qué crees que pasaría con las plantas y a su vez con los animales? También puedes imaginar que se extinguen los animales ¿qué sucedería con los demás seres vivos de la selva?
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Como puedes ver, los organismos son factores ambientales que también determinan la distribución de las especies, en virtud de que unos son alimento de otros, que compiten entro ellos por el alimento, la luz, el espacio o por la pareja.
Desde el punto de vista su función en el ambiente, los seres vivos pueden subdividirse en tres grandes grupos: productores, consumidores y desintegradores, corno se muestra en la figura 9.
1. Los productores, pueden transformar la energía luminosa en energía química potencial, acumulada en compuestos orgánicos, utilizando minerales (Cu, Ca, K, N, etc.) y C02 que son proporcionados por el medio, a través de la fotosíntesis. Durante este proceso, además de la producción de sustancias nutritivas, se renueva el oxígeno del medio, y el vapor de agua que se desprende, contribuye a la formación de las nubes que después traerán la lluvia. A este grupo pertenecen las plantas verdes o plantas fotosintéticas, y algunas bacterias que obtienen energía a partir de sustancias químicas (químiosintéticas).
2. Los consumidores; son organismos que consumen sustancias que producen otros seres vivos. Se dividen en dos grandes grupos:
a. Herbívoros. Se alimentan de vegetales. Por ejemplo Rizófagos: sólo comen las raíces. Xilófagos: se alimentan de madera. Frugívoros: comen frutas. Granívoros: se nutren de semilla
b. Carnívoros. Comen a otros animales. Por ejemplo: Ictiófagos: comen peces. Necrófagos: se alimentan de cadáveres. Hematófagos: se alimentan de sangre
3. Desintegradores o descomponedores, también se les llama saprófitos, comprenden a los hongos y a las bacterias. Se localizan sobre animales o vegetales muertos, producen enzimas suficientes que les sirven para efectuar reacciones químicas específicas con las cuales realizan la descomposición de los organismos muertos, con ello permiten reciclar las sustancias químicas nutritivas en la Naturaleza. Durante el proceso, toman lo necesario para su alimentación y dejan en el medio lo que sobra, que más tarde se desintegrará poco a poco hasta constituir el humus del suelo; de este modo se liberan las sustancias más simples que forman a los seres vivos para que las utilicen.
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b) FACTORES ABIÓTICOS
Los factores abióticos son todos los componentes fisicoquímicos que rodean a los seres vivos, como la luz, la temperatura, la humedad, etc.; y en términos generales, se pueden dividir en tres grandes grupos que son: los componentes energéticos, los componentes climáticos y los componentes del sustrato. Analizaremos cada grupo.
Las interrelaciones entre los factores bióticos (seres vivos incluyendo seres humanos) y abióticos (agua, aire, luz, temperatura, suelo, etc.) nos permite conocer las intimas dependencias entre ambos factores que forman parte del sistema ecológico en el cual, cualquier modificación que se presente puede provocar otras alteraciones por ejemplo: el aprovechamiento irracional de un bosque o una selva, provoca la erosión del suelo, inundaciones y disminución de la humedad en el subsuelo, ríos y lagos, además, ocasiona sequias con las consecuentes afectaciones para el ser humano y otros organismos como plantas y animales domésticos y silvestres, que al no encontrar agua pueden perecer.
Interacción entre los organismos
POR ANTAGONISMO:
Competencia: es la interacción entre individuos de la misma especie (competencia intraespecifica), que utilizan el mismo recurso y existen en cantidades limitadas. En general es la lucha de dos individuos por obtener un recurso o bien escaso, haciendo uso de sus habilidades; entre los recursos por los que los organismos luchan están: pareja, alimento, espacio, agua, sitio de apareamiento, etc.
Depredación: es la interacción entre individuos en la cual un organismo capture a otro organismo vivo con fines alimenticios. La depredación es la ingestión de organismos vivos, incluidas la de las plantas por animales, animal con animal, y planta con animal, y hongos. En la depredación existen dos componentes:
o Depredador: es aquel que se alimenta de otro organismo vivo. o Presa: es aquel que se convierte en alimento de otro individuo.
POR SIMBIOSIS:
Comensalismo: es la relación entre dos especies en la cual uno se beneficia y el otro ni se beneficia ni se perjudica.
Mutualismo: es a relación entre dos especies en las cuales ambas se benefician.
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Parasitismo: es una asociación o relación entre dos organismos o especies en el cual una se beneficia y la otra se perjudica. Hay tres clase de parásitos los cuales pueden ser:
Ectoparásito: parásitos externos Endoparásitos: parásitos internos Hiperparásitos: parásitos de parásitos
UNIDAD 1
DINÁMICA DEL ECOSISTEMA
2.1 Niveles tróficos: productores, consumidores y desintegradores
NIVELES TRÓFICOS:
Productores:
El nivel trófico de los productores está integrado por organismos, que tienen
la capacidad de transformar las sustancias inorgánicas en alimento
orgánico, función que dentro de un ecosistema son los únicos que la
poseen, también son llamados autótrofos. En su mayoría son vegetales y
algas fotosintetizados (fitoplancton). Son el inicio de toda cadena
alimentaria.
Consumidores:
Los consumidores se alimentan de sustancias orgánicas ya elaboradas por
otros organismos, es decir de sustancias elaborados por los productores o
por otros consumidores y en relación con su régimen alimentario se los
conoce como heterótrofos.
Los consumidores pueden ser:
Consumidores primarios o de primer orden: son
organismos herbívoros que se alimentan de productores, como
roedores, insectos, palomas, teros, vaca, oveja, etc.
Consumidores secundarios o carnívoros de primer orden: son
organismos carnívoros que se alimentan de los consumidores
primarios. Por su régimen alimentario se los llama carnívoros. Dentro
de este grupo encontramos algunos peces, zarigüeyas, culebras,
ranas, etc.
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Consumidores terciarios o carnívoros secundarios: son los que se
alimentan de otros carnívoros, como las aves rapaces y los felinos.
Dentro de este grupo encontramos a los omnívoros que consumen
tanto vegetales como animales.
Descomponedores y detritívoros:
Cuando una planta o un animal muere, los cuerpos son desintegrados por
otros organismos, los descomponedores, representados por bacterias y
hongos, y los detritívoros, representados por pequeños gusanos, lombrices
de tierra, protozoarios, caracoles, babosas, milpiés, etc. Dentro del
segundo grupo se ubican grandes animales carroñeros, organismos que se
alimentan de carroña como los buitres y cuervos.
La descomposición puede ser definida como la desintegración gradual
de materia orgánica muerta, en la que complejas moléculas ricas en
energía son fragmentadas por los organismos descomponedores y
detritívoros. Los organismos pertenecientes a este nivel trófico tienen un rol
primordial en el ciclo de la materia porque "cierran" las cadenas tróficas en
ciclos, posibilitando que la materia orgánica se transforme en inorgánica y
pueda ser captada por los productores.
2.2 Cadenas, redes alimenticias y pirámides de energía
Cadenas y redes alimentarias:
El trayecto que sigue el alimento al ir pasando de un organismo al otro se
denomina cadena alimentaria. Al comienzo de cualquier cadena siempre
se encuentra un organismo productor, lo que demuestra que las plantas
verdes son las que hacen posible la vida sobre nuestro planeta. El conjunto
de cadenas que tienen eslabones comunes da lugar a una verdadera red
alimentaria. Las estructuras más comunes y estables están construidas por
varias cadenas, con múltiples conexiones entre ellas. Cada nivel trófico
está compuesto por muchas especies, dado que por lo general una
población particular tiene varias alternativas para su alimentación. Por
ejemplo los animales omnívoros pueden consumir vegetales u animales,
comportándose de este modo como herbívoros o como carnívoros, lo que
hace que en la red trófica estos animales ocupen distintos niveles tróficos.
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Pirámide de la energía:
Se puede construir una pirámide de energía para ilustrar cómo la energía
pasa de un nivel trófico al nivel superior. La planta capta la energía
luminosa y la acumula. Parte de esa energía la utiliza para las funciones de
crecimiento y parte se disipa en forma de calor. Entre la base y la cumbre
se interpone un número variable de pisos, cada uno de los cuales alberga
a un menor número de individuos, puesto que al pasar de uno a otro, parte
de la energía se pierde. Las cadenas alimentarias son cortas porque la
energía se agota. El hombre procura buscar el alimento en los niveles más
bajos, porque allí hay más energía.
Hábitat:
Es el ambiente en donde vive una especie o población. Existe una infinidad
de hábitats distintos, dependiente del tipo de clima, la actitud, el suelo, el
agua y el viento, entre otros factores.
Nicho ecológico:
Hace referencia al "rol", o función, que tiene un organismo dentro del
ecosistema o comunidad. No sólo depende de dónde vive el organismo,
sino también de lo que hace, de sus costumbres, de sus hábitos, del
alimento que consume y su modo de vida. Por ejemplo, en la selva
misionera algunos roedores cavan sus cuevas en distintas zonas del suelo,
otras especies, como gusanos e insectos, desarrollan su vida en
diferentes partes del tronco de un árbol, algunas especies de aves viven en
las copas de los árboles y otras, en cambio, en el manto de humus que
cubre el suelo, como muchas especies de insectos y arañas.
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¿Qué es una cadena trófica?
Es el proceso de transferencia de energía alimenticia a través de
una serie de organismos, en el que cada uno se alimenta del precedente y
es alimento del siguiente. También conocida como “cadena alimentaria”,
es la corriente de energía y nutrientes que se establece entre las
distintas especies de un ecosistema en relación con su nutrición.
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¿Qué es un productor?
Cada cadena se inicia con un vegetal, productor u autótrofo, o sea un
organismo que fabrican su propio alimento; utilizando sustancias orgánicas
a partir de sustancias inorgánicas que toma del CO2 del O2 y energía
solar. Todo ese proceso se llama fotosíntesis.
¿Qué son los consumidores?
El productor, será el consumidor primario, el que se alimenta de este último
será el consumidor secundario que sería un carnívoro y un terciario que
sería un omnívoro o un carroñero. De alguna forma son consumidores
primarios, los herbívoros. Son consumidores secundarios los carnívoros y
terciarios los omnívoros.
2.3 Flujo de elementos esenciales a través de las cadenas
alimenticias: ciclos del carbono, nitrógeno, fósforo y agua
Flujo de energía y nutrientes a través del ecosistema.
La energía solar capacita a las plantas para formar tejidos orgánicos a
partir de dióxido de carbono, agua y nutrientes inorgánicos a través del
proceso de la fotosíntesis. La energía de la luz es transformada en energía
química en los cloroplastos de las células vegetales. Cuando la planta
muere y se descompone o es comida por un consumidor, la energía
almacenada en la planta se transfiere.
La fuente de energía para los animales son las plantas u otros animales. Los
animales requieren energía para convertir nutrientes de su alimento en
tejido corporal, debido a que ellos no están en capacidad de aprovechar
directamente la luz del sol. Cuando las plantas son consumidas, una
pequeña proporción de la energía almacenada en las plantas es
transferida a los animales para el crecimiento, mantenimiento y realización
de las actividades. Cuando los animales son consumidos por otros
animales, otra transferencia de energía ocurre. Con cada transferencia,
parte de la energía se desecha en forma de calor y finalmente irradia de
regreso al espacio como radiación infrarroja. Cuando los animales usan la
energía almacenada en sus cuerpos, los compuestos inorgánicos se
liberan a través del sistema excretor de sus cuerpos y eventualmente con
la muerte del animal. Esos compuestos inorgánicos son una fuente de
nutrientes, los cuales posteriormente se usan por las plantas.
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Ciclo del carbono
El ciclo del carbono es un ciclo biogeoquímicos por el cual el carbono se
intercambia entre la biosfera, la litosfera, la hidrosfera y la atmósfera de la
Tierra. Los conocimientos sobre esta circulación de carbono posibilitan
apreciar la intervención humana en el clima y sus efectos sobre el cambio
climático.
El carbono (C) es el cuarto elemento más abundante en el Universo,
después del hidrógeno, el helio y el oxígeno (O). Es el pilar de la vida que
conocemos. Existen básicamente dos formas de carbono: orgánica
(presente en los organismos vivos y muertos, y en los descompuestos) y
otra inorgánica, presente en las rocas.
En el planeta Tierra, el carbono circula a través de los océanos, de la
atmósfera y de la superficie y el interior terrestre, en un gran ciclo
biogeoquímico. Este ciclo puede ser dividido en dos: el ciclo lento o
geológico y el ciclo rápido o biológico.
Suele considerarse que este ciclo está constituido por cuatro reservorios
principales de carbono interconectados por rutas de intercambio. Los
reservorios son la atmósfera, la biosfera terrestre (que, por lo general,
incluye sistemas de agua dulce y material orgánico no vivo, como el
carbono del suelo), los océanos (que incluyen el carbono inorgánico
disuelto, los organismos marítimos y la materia no viva), y los sedimentos
(que incluyen los combustibles fósiles). Los movimientos anuales de
carbono entre reservorios ocurren debido a varios procesos químicos,
físicos, geológicos y biológicos. El océano contiene el fondo activo más
grande de carbono cerca de la superficie de la Tierra, pero la parte del
océano profundo no se intercambia rápidamente con la atmósfera.
El balance global es el equilibrio entre intercambios (ingresos y pérdidas)
de carbono entre los reservorios o entre una ruta del ciclo específica (por
ejemplo, atmósfera - biosfera). Un examen del balance de carbono de un
fondo o reservorio puede proporcionar información sobre si funcionan
como una fuente o un almacén para el dióxido de carbono.
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Ciclo del nitrógeno.
Los organismos emplean el nitrógeno en la síntesis de proteínas, ácidos nucleicos (ADN y ARN) y otras moléculas fundamentales del metabolismo.
Su reserva fundamental es la atmósfera, en donde se encuentra en forma de N2, pero esta molécula no puede ser utilizada directamente por la mayoría de los seres vivos (exceptuando algunas bacterias).
Esas bacterias y algas cianofíceas que pueden usar el N2 del aire juegan un papel muy importante en el ciclo de este elemento al hacer la fijación del nitrógeno. De esta forma convierten el N2 en otras formas químicas (nitratos y amonio) asimilables por las plantas.
El amonio (NH4+) y el nitrato (NO3-) lo pueden tomar las plantas por las raíces y usarlo en su metabolismo. Usan esos átomos de N para la síntesis de las proteínas y ácidos nucleicos. Los animales obtienen su nitrógeno al comer a las plantas o a otros animales.
En el metabolismo de los compuestos nitrogenados en los animales acaba formándose ion amonio que es muy tóxico y debe ser eliminado. Esta eliminación se hace en forma de amoniaco (algunos peces y organismos acuáticos), o en forma de urea (el hombre y otros mamíferos) o en forma de ácido úrico (aves y otros animales de zonas secas). Estos compuestos van a la tierra o al agua de donde pueden tomarlos de nuevo las plantas o ser usados por algunas bacterias.
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Algunas bacterias convierten amoniaco en nitrito y otras transforman este en nitrato. Una de estas bacterias (Rhizobium) se aloja en nódulos de las raíces de las leguminosas (alfalfa, alubia, etc.) y por eso esta clase de plantas son tan interesantes para hacer un abonado natural de los suelos.
Donde existe un exceso de materia orgánica en el mantillo, en condiciones anaerobias, hay otras bacterias que producen desnitrificación, convirtiendo los compuestos de N en N2, lo que hace que se pierda de nuevo nitrógeno del ecosistema a la atmósfera.
Ciclo del fósforo.
El ciclo del fósforo es un ciclo biogeoquímico que describe el movimiento de este elemento químico en un ecosistema. Los seres vivos toman el fósforo (P) en forma de fosfatos a partir de las rocas fosfatadas, que mediante meteorización se descomponen y liberan los fosfatos. Éstos pasan a los vegetales por el suelo y, seguidamente, pasan a los animales. Cuando éstos excretan, los componedores actúan volviendo a producir fosfatos.
Una parte de estos fosfatos son arrastrados por las aguas al mar, en el cual lo toman las algas, peces y aves marinas, las cuales producen guano, el cual se usa como abono en la agricultura ya que libera grandes
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cantidades de fosfatos; los restos de los animales marinos dan lugar en el fondo del mar a rocas fosfatadas, que afloran por movimientos orogénicos.
De las rocas se libera fósforo y en el suelo, donde es utilizado por las plantas para realizar sus funciones vitales. Los animales obtienen fósforo al alimentarse de las plantas o de otros animales que hayan ingerido. En la descomposición bacteriana de los cadáveres, el fósforo se libera en forma de ortofosfatos (H3PO4) que pueden ser utilizados directamente por los vegetales verdes, formando fosfato orgánico (biomasa vegetal), la lluvia puede transportar este fosfato a los mantos acuíferos o a los océanos. El ciclo del fósforo difiere con respecto al del carbono, nitrógeno y azufre en un aspecto principal. El fósforo no forma compuestos volátiles que le permitan pasar de los océanos a la atmósfera y desde allí retornar a tierra firme. Una vez en el mar, solo existen dos mecanismos para el reciclaje del fósforo desde el océano hacia los ecosistemas terrestres. Uno es mediante las aves marinas que recogen el fósforo que pasa a través de las cadenas alimentarias marinas y que pueden devolverlo a la tierra firme en sus excrementos. Además de la actividad de estos animales, hay la posibilidad del levantamiento geológico de los sedimentos del océano hacia tierra firme, un proceso medido en miles de años.
El hombre también moviliza el fósforo cuando explota rocas que contienen fosfato.
La proporción de fósforo en la materia viva es relativamente pequeña, pero el papel que desempeña es vital. Es componente de los ácidos nucleicos como el ADN. Muchas sustancias intermedias en la fotosíntesis y en la respiración celular están combinadas con el fósforo, y los átomos de fósforo proporcionan la base para la formación de los enlaces de alto contenido de energía del ATP, se encuentra también en los huesos y los dientes de animales. Este elemento en la tabla periódica se denomina como "P". La mayor reserva de fósforo está en la corteza terrestre y en los depósitos de rocas marinas. El fósforo como abono es el recurso limitante de la agricultura. Ya que este recurso no tiene reserva en la atmósfera, su extracción se ve limitada a los yacimientos terrestres.
Ciclo del agua.
El ciclo del agua describe la presencia y el movimiento del agua en la
Tierra y sobre ella. El agua de la Tierra está siempre en movimiento
y cambia constantemente de estado: líquido, vapor, hielo y viceversa. El
ciclo del agua ha estado ocurriendo por miles de millones de años, y la
vida sobre la Tierra depende de él.
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El ciclo del agua no se inicia en un lugar específico pero, para esta explicación, asumimos que comienza en los océanos. El sol, que dirige el ciclo del agua, calienta el agua de los océanos, la cual sube hacia la atmósfera como vapor de agua. Corrientes ascendentes de aire llevan el vapor a las capas superiores de la atmósfera, donde la menor temperatura causa que el vapor de agua se condense y forme las nubes. Las corrientes de aire mueven las nubes sobre el globo, las partículas de nube colisionan, crecen y caen en forma de precipitación. Parte de esta precipitación cae en forma de nieve, que se llega a acumular en capas de hielo y en los glaciares -que pueden almacenar agua congelada por millones de años. En los climas más cálidos, la nieve acumulada se funde y derrite cuando llega la primavera. La nieve derretida corre sobre la superficie del terreno como agua de deshielo. La mayor parte de la precipitación cae en los océanos o sobre la tierra donde, debido a la gravedad, corre sobre la superficie como escorrentía superficial. Una parte de esta escorrentía alcanza los ríos en las depresiones del terreno; en la corriente de los ríos el agua se transporta de vuelta a los océanos. El agua de escorrentía y el agua subterránea que brota hacia la superficie se acumula y almacena en los lagos de agua dulce.
No toda el agua de lluvia fluye hacia los ríos, una gran parte es absorbida por el suelo como infiltración. Parte de esta agua permanece en las capas superiores del suelo y vuelve a los cuerpos de agua y a los océanos como descarga de agua subterránea. Otra parte del agua subterránea encuentra aperturas en la superficie terrestre y emerge como manantiales de agua dulce. El agua subterránea que se encuentra a poca profundidad es tomada por las raíces de las plantas y transpirada a través de la superficie de las hojas, regresando a la atmósfera. Otra parte del agua infiltrada alcanza las capas más profundas de suelo y recarga los acuíferos (roca sub-superficial saturada), que almacenan grandes cantidades de agua dulce por largos períodos. A lo largo del tiempo, esta agua continua moviéndose, y parte de ella retornará a los océanos, donde el ciclo del agua se cierra para comenzar de nuevo.
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UNIDAD I
BIODIVERSIDAD
3.1 ¿Qué es y cuál es la importancia de la biodiversidad para
México?
Biodiversidad mexicana
El mosaico de comunidades naturales en México es excepcionalmente
variado y sorprendente. En su territorio caben casi todos los paisajes que es
posible encontrar en el planeta. Desde los áridos desiertos, hasta las selvas
y pantanos más húmedos; desde los matorrales tropicales, hasta los
páramos de montaña casi en contacto con nieves eternas.
Esta gran diversidad biológica es producto de numerosos factores
geológicos, topográficos y climáticos que crean un complejo mosaico de
ambientes y microambientes, además del paso del tiempo, que ha
permitido la evolución de especies endémicas propias del territorio
mexicano.
3.2 MÉXICO COMO PAÍS MEGADIVERSO
México es el cuarto país mega diverso en el mundo; en México tenemos
las mejores y únicas especies que hay en el planeta. La variedad de seres
vivos que contiene una región o, como en este caso, un país. en el grupo
de plantas contamos con 26,000 especies; en el grupo de los anfibios
tenemos una alrededor de 282 especies; en el ámbito de los reptiles
tenemos 707 especies y somos el primer lugar mundial con mayor especies
de este grupo y por ultimo contamos con 439 especies de mamíferos.
México es considerado un país “megadiverso”, ya que forma parte del
selecto grupo de naciones poseedoras de la mayor cantidad y diversidad
de animales y plantas, casi el 70% de la diversidad mundial de especies.
México es cuarto lugar en flora del mundo, con 26,000 diferentes
especies.
México es considerado el segundo país en el mundo en ecosistemas
México es el cuarto lugar en el mundo en el total de especies. (2,500
especies están protegidas por la legislación mexicana).
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La fauna la integran aproximadamente 171 mil especies de invertebrados,
en su mayoría artrópodos (cerca de 86 mil especies) e insectos (78 mil
especies), además de cerca de 5 mil especies de vertebrados,
mayormente peces (2 mil 122 especies) y aves (mil 250 especies).
La flora mexicana, por su parte, consta de poco más de 23 mil especies, en
su mayoría angiospermas (poco más de 22 mil especies), con un nivel de
endemismo superior al 40 por ciento. Destacan por sus niveles de
endemismo la familia de las cactáceas (con 850 especies, 84% de ellas
endémicas) y la de las orquídeas (920 especies, 48% endémicas), así
como el género Pinus (con 48 especies, 43% endémicas).
Dada la enorme extensión de México, que abarca desde el Océano
Atlántico a Océano Pacífico, el país posee una variada topografía e
importantes diferencias climáticas, lo que propicia una flora y fauna
multivariada (incluyendo islas remota.
QUÉ ES EL DESARROLLO SUSTENTABLE
Desarrollo que satisface las necesidades del presente sin comprometer la
capacidad de futuras generaciones de satisfacer sus propias
necesidades".
Los objetivos del desarrollo social y económico de todos los países,
desarrollados o en vía de desarrollo, deben estar definidos en términos de
la sostenibilidad, sin importar si se basan
en sistemas económicos orientados a una economía de mercado o a una
planificación central.
Pilares del desarrollo sustentable
Social.
Económico.
Medioambiental.
Actualmente un vasto número de personas en países en desarrollo no tiene
satisfechas sus necesidades básicas, la pobreza es endémica, como
tampoco tienen la oportunidad de mejorar sus condiciones de vida. Ésta
situación hace al mundo muy propenso a sufrir crisis humanitarias,
económicas y ecológicas que afectan el desarrollo, es por esto que
satisfacer las necesidades básicas de todas las personas y ofrecerles la
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oportunidad de una mejor calidad de vida son los mínimos requerimientos
para lograr un desarrollo sostenible.
Es necesario que el crecimiento demográfico esté en armonía con la
capacidad productiva del sistema, es decir, debe haber un
desarrollo tecnológico que permita el sostenimiento de una
mayor población sin aumentar la presión y el daño en el medio ambiente
y así asegurar los recursos a generaciones futuras.
Los avances tecnológicos pueden solucionar algunos problemas en el
corto plazo pero pueden conducir a unos mayores en el largo plazo, por
ejemplo, algunas tecnologías que aumentan la productividad de los
cultivos agrícolas pero que con el transcurso de los años afectan
gravemente los suelos.
Por otro lado el desarrollo tecnológico puede llevar a la marginalización de
grandes sectores de la población debido a una mala planificación, por
ejemplo, cuando se expulsan a campesinos de sus tierras para construir
una nueva central hidroeléctrica sin planes de contingencia para la
población afectada.
Los recursos renovables, como los bosques y las poblaciones de peces, no
van a agotarse siempre que el nivel de abuso esté entre los límites de regeneración y crecimiento natural del ecosistema. Pero como la mayoría de los recursos renovables son parte de un sistema mayor complejo e interrelacionado, por ejemplo, las poblaciones de peces que son parte de la cadena alimenticia del océano, se debe tener en cuenta los efectos que tienen en todo el ecosistema para poder maximizar el rendimiento máximo sostenible. En cuanto a los recursos no renovables, como combustibles fósiles o
minerales, su uso reduce el stock disponible para futuras generaciones,
pero esto no significa que este tipo de recursos no deban ser utilizados.
En general al momento de consumir recursos no renovables se debe tener
en cuenta la importancia de estos en la sociedad, la disponibilidad de
tecnologías para la minimización de su agotamiento y la probabilidad de
que haya recursos sustitutos disponibles.
Los bienes públicos, como el aire, también son recursos y deben ser
protegidos como cualquier cualquier otro. Debido a esto es necesario
minimizar el impacto de las actividades económicas en la calidad del aire,
agua y otros elementos naturales para preservar la integridad de los
ecosistemas. En esencia el desarrollo sostenible es un proceso de cambio
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en el cual la explotación de recursos, la dirección de las inversiones, la
orientación del cambio tecnológico y el cambio institucional están en
armonía y buscan mejorar el potencial actual y futuro de satisfacer las
necesidades y aspiraciones humanas.
UNIDAD 1
DESARROLLO SUSTENTABLE
4.1 QUÉ ES EL DESARROLLO SUSTENTABLE
"El desarrollo sustentable es un desarrollo que satisface las
necesidades del presente sin comprometer la capacidad
de futuras generaciones de satisfacer sus propias
necesidades"
Esta definición incluye dos conceptos claves:
Necesidades: en particular las de los más pobres del
mundo, a las que se les debe dar prioridad.
Limitaciones: impuestas por el estado de la tecnología y de
la organización social a la habilidad del medio ambiente de satisfacer las
necesidades presentes y futuras.
Los objetivos del desarrollo social y económico de todos los países,
desarrollados o en vía de desarrollo, deben estar definidos en términos de
la sostenibilidad, sin importar si se basan
en sistemas económicos orientados a una economía de mercado o a una
planificación central.
Desarrollo sustentable y la pobreza: Actualmente un vasto número de
personas en países en desarrollo no tiene satisfechas sus necesidades
básicas, la pobreza es endémica, como tampoco tienen la oportunidad de
mejorar sus condiciones de vida. Ésta situación hace al mundo muy
propenso a sufrir crisis humanitarias, económicas y ecológicas que afectan
el desarrollo, es por esto que satisfacer las necesidades básicas de todas
las personas y ofrecerles la oportunidad de una mejor calidad de vida son
los mínimos requerimientos para lograr un desarrollo sostenible.
Desarrollo sustentable y crecimiento poblacional: El incremento de
la población mundial, ya somos más de 7.000 millones y seremos 9.000
millones en 2050, aumenta la presión sobre los recursos naturales y puede
frenar el mejoramiento de los niveles de vida en zonas donde la pobreza es
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generalizada.
Aunque el único problema con la escasez de recursos naturales no es el
tamaño de la población, hay otros como la distribución de los recursos y el
consumo por persona, es necesario que el crecimiento demográfico esté
en armonía con la capacidad productiva del sistema, es decir, debe haber
un desarrollo tecnológico que permita el sostenimiento de una
mayor población sin aumentar la presión y el daño en el medio ambiente
y así asegurar los recursos a generaciones futuras.
Desarrollo sustentable y el progreso tecnológico: Los avances tecnológicos pueden solucionar algunos problemas en el corto plazo pero pueden conducir a unos mayores en el largo plazo, por ejemplo, algunas tecnologías que aumentan la productividad de los cultivos agrícolas pero
que con el transcurso de los años afectan gravemente los suelos. Por otro lado el desarrollo tecnológico puede llevar a la marginalización de grandes sectores de la población debido a una mala planificación, por ejemplo, cuando se expulsan a campesinos de sus tierras para construir una nueva central hidroeléctrica sin planes de contingencia para la población afectada. En un mundo de recursos finitos no puede haber un crecimiento económico infinito, pero el desarrollo tecnológico puede mejorar la capacidad de carga de los recursos existentes, es decir, hacer más con lo mismo, y a la vez puede propiciar un mayor acceso a bienes y servicios a las personas con menores ingresos. Desarrollo sustentable y los recursos renovables: El desarrollo económico obviamente implica cambios físicos en los ecosistemas. Todos los ecosistemas no pueden ser preservados intactos, por ejemplo, un bosque puede ser talado en unas partes pero ser extendido en otras, lo cual, no es algo necesariamente malo si la explotación forestal fue planeada y los efectos en la erosión de los suelos, el agua, la fauna y flora son tomados en cuenta. En general los recursos renovables, como los bosques y las poblaciones de peces, no van a agotarse siempre que el nivel de abuso esté entre los límites de regeneración y crecimiento natural del ecosistema. Pero como la mayoría de los recursos renovables son parte de un sistema mayor complejo e interrelacionado, por ejemplo, las poblaciones de peces que son parte de la cadena alimenticia del océano, se debe tener en cuenta los efectos que tienen en todo el ecosistema para poder maximizar el rendimiento máximo sostenible. Desarrollo sustentable y los recursos no renovables: En cuanto a los recursos no renovables, como combustibles fósiles o minerales, su uso
reduce el stock disponible para futuras generaciones, pero esto no significa
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que este tipo de recursos no deban ser utilizados. En general al momento de consumir recursos no renovables se debe tener en cuenta la importancia de estos en la sociedad, la disponibilidad de tecnologías para la minimización de su agotamiento y la probabilidad de que haya recursos sustitutos disponibles. Es por esto que el consumo de los recursos no renovables debe tener un énfasis en el reciclaje y en la economizaron para asegurar que los recursos no se agoten antes de que haya sustitutos aceptables disponibles. El desarrollo sostenible implica que la tasa de agotamiento de los recursos excluya el menor número de opciones de consumo para las generaciones futuras. Desarrollo sustentable y la diversidad de especies: El desarrollo económico tiende a simplificar los ecosistemas y a reducir la diversidad de especies de plantas y animales. Y las especies una vez extintas no son renovables (por ahora) La pérdida de especies puede limitar enormemente las opciones de las generaciones futuras. Por esto el desarrollo sostenible requiere de la conservación de las especies. Desarrollo sustentable y la contaminación: Los bienes públicos, como el aire, también son recursos y deben ser protegidos como cualquier cualquier otro. Debido a esto es necesario minimizar el impacto de las actividades económicas en la calidad del aire, agua y otros elementos naturales para preservar la integridad de los ecosistemas. En esencia el desarrollo sostenible es un proceso de cambio en el cual la explotación de recursos, la dirección de las inversiones, la orientación del cambio tecnológico y el cambio institucional están en armonía y buscan mejorar el potencial actual y futuro de satisfacer las necesidades y aspiraciones humanas.
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UNIDAD II
LA MATERIA Y SUS INTERACCIONES
1.1 Circuito eléctrico
• Un circuito es una red eléctrica (interconexión de dos o más
componentes, tales como resistencias, inductores, condensadores,
fuentes, interruptores y semiconductores) que contiene al menos
una trayectoria cerrada. Los circuitos que contienen solo fuentes,
componentes lineales (resistores, condensadores, inductores) y
elementos de distribución lineales (líneas de transmisión o cables)
pueden analizarse por métodos algebraicos para determinar su
comportamiento en corriente directa o en corriente alterna.
1.2 Elementos de un circuito eléctrico
• Se denomina circuito eléctrico al conjunto de elementos eléctricos
conectados entre sí que permiten generar, transportar y utilizar la
energía eléctrica con la finalidad de transformarla en otro tipo de
energía como, por ejemplo, energía calorífica (estufa), energía
lumínica (bombilla) o energía mecánica (motor). Los elementos
utilizados para conseguirlo son los siguientes:
• Generador. Parte del circuito donde se produce la electricidad,
manteniendo una diferencia de tensión entre sus extremos.
• Conductor. Hilo por donde circulan los electrones impulsados por el
generador.
• Resistencias. Elementos del circuito que se oponen al paso de la
corriente eléctrica.
• Interruptor. Elemento que permite abrir o cerrar el paso de la
corriente eléctrica. Si el interruptor está abierto no circulan los
electrones, y si está cerrado permite su paso.
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1.3 Funcionamiento de un circuito eléctrico y sus componentes
Un circuito eléctrico consiste en un conjunto de elementos u operadores que
unidos entre sí, permiten la circulación de una corriente entre dos puntos,
llamados polos o bornes, para aprovechar la energía eléctrica.
Todos los circuitos eléctricos se componen de los siguientes elementos
mínimos:
• Un generador de energía,
• Un receptor y Consumidor de esa energía,
• Conductores que transporten esa energía.
Los Generadores de energía eléctrica son dispositivos que proveen en el
circuito la necesaria diferencia de cargas entre sus dos polos o bornes y que,
y que por lo demás, son capaces de mantener eficazmente durante el
funcionamiento del circuito. Ejemplos de generadores de energía eléctrica
tenemos las pilas y baterías y las fuentes de alimentación.
Los Receptores son los dispositivos encargados de tomar y convertir la energía
eléctrica en otro tipo de energía útil de manera directa, como la lumínica, la
mecánica (movimiento), calorífica, etc. Los receptores eléctricos más
usuales serán las lámparas o ampolletas, las resistencias eléctricas de los
hervidores de agua y los motores.
Los Conductores o cables son los elementos que nos sirven para conectar
todos los demás elementos que forman el circuito. Con ellos estableceremos
el camino para transportar a los electrones desde el polo negativo hasta el
positivo del generador. Los conductores están fabricados con materiales que
conducen bien la electricidad, generalmente metales como cobre y aluminio
y otros, recubiertos de materiales aislantes, normalmente PVC.
1.4 Materiales conductores y aislantes de corriente eléctrica
La electricidad es una forma de energía que se puede trasmitir de un punto a
otro.
Todos los cuerpos presentan esta característica, que es propia de las partículas
que lo forman, pero algunos la trasmiten mejor que otros.
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Los cuerpos, según su capacidad de trasmisión de la corriente eléctrica, son
clasificados en conductores y aisladores.
Conductores son los que dejan traspasar a través de ellos la electricidad.
Entre éstos tenemos a los metales como el cobre.
En general, los metales son conductores de la electricidad.
Aisladores o malos conductores, son los que no permiten el paso de la corriente
eléctrica, ejemplo: madera, plástico, etc.
La pila es un sistema que transforma la energía química en energía eléctrica. En
el interior de la pila se está produciendo una reacción química entre el cinc
(metal) y un ácido, que genera el flujo de electricidad.
Para saber si algún elemento no identificado, metal u otro que no se sepa su
procedencia, es conductor o no, o si tiene electricidad o no, jamás debe
hacerse al tacto de las manos. Para ello hay instrumentos especiales.
Materiales
conductores
Se dice que un cuerpo
es conductor eléctrico cuando puesto en contacto con un cuerpo cargado de
electricidad transmite ésta a todos los puntos de su superficie. Son conductores
eléctricos aquellos materiales que tienen electrones de valencia relativamente
libres. Los elementos capaces de conducir la electricidad cuando son
sometidos a una diferencia de potencial eléctrico más comunes son los
metales, siendo el cobre el más usado, otro metal utilizado es el aluminio y en
aplicaciones especiales se usa el oro.
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Materiales semiconductores
Un semiconductor es una sustancia que se comporta como conductor o como
aislante dependiendo del campo eléctrico en el que se encuentre, capaz de
conducir la electricidad mejor que un aislante, pero peor que un metal. El
elemento semiconductor más usado es el silicio. De un tiempo a esta parte se
ha comenzado a emplear también el azufre. La característica común a todos
ellos es que son tetravalentes, teniendo el silicio una configuración electrónica.
Materiales aislantes
"Los materiales aislantes tienen la función de evitar el contacto entre las
diferentes partes conductoras (aislamiento de la instalación) y proteger a las
personas frente a las tensiones eléctricas (aislamiento protector). La mayoría de
los no metales son apropiados para esto pues tienen resistividades muy
grandes. Esto se debe a la ausencia de electrones libres. Los materiales
aislantes deben tener una resistencia muy elevada, requisito del que pueden
deducirse las demás características necesarias".
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1.5 Aplicaciones del circuito eléctrico
Circuitos amplificadores
Los amplificadores electrónicos se utilizan sobre todo para aumentar la
tensión, la corriente o la potencia de una señal. Los amplificadores lineales
incrementan la señal sin distorsionarla (o distorsionándola mínimamente),
de manera que la salida es proporcional a la entrada.
Amplificadores de sonido
Amplifican la señal eléctrica que, a continuación, se convierte en sonido
con un altavoz. Los amplificadores operativos, incorporados en circuitos
integrados y formados por amplificadores lineales multifásicos acoplados a
la corriente continua, son muy populares como amplificadores de sonido.
Amplificadores de vídeo
La señal generada por el amplificador se convierte en la información visual
por ejemplo la que aparece en la pantalla de televisión, y la amplitud de
señal regula el brillo de los puntos que forman la imagen. Para realizar esta
función, un amplificador de vídeo debe funcionar en una banda ancha y
amplificar de igual manera toda las señales, con baja distorsión.
Amplificadores de radiofrecuencia
Estos amplificadores aumentan el nivel de señal de los sistemas de
comunicaciones de radio o televisión.
Circuitos Lógicos
Forman la base de cualquier dispositivo en el que se tengan que
seleccionar o combinar señales de manera controlada. Entre los campos
de aplicación de estos tipos de circuitos pueden mencionarse la
conmutación telefónica, las transmisiones por satélite y el funcionamiento
de las computadoras digitales.
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UNIDAD II
2.1 Conceptualización de electricidad estática
La palabra "estático" significa falto de
movimiento. Por lo tanto, la electricidad
estática es una carga eléctrica sin
movimiento. Todos los materiales están
hechos de átomos. Un átomo es la
partícula más pequeña de un material
que todavía conserva las propiedades
de dicho material. Si el núcleo gana o
pierde electrones, se produce un desequilibrio. Un átomo que pierde uno o
más electrones pasa a tener carga positiva, mientras que un átomo que
gana uno o más electrones pasa a tener carga negativa, La electricidad
estática es un fenómeno de las superficies que se genera cuando dos o
más cuerpos entran en contacto y se separan de nuevo. Esta acción da
lugar a una separación o transferencia de electrones negativos de un
átomo a otro. El nivel de carga (la fuerza del campo) depende de varios
factores: el material y sus propiedades físicas y eléctricas, la temperatura,
la humedad, la presión y la velocidad de separación.
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2.2“Fuentes de electricidad estática”
Dependiendo de la energía que se quiera transformar en electricidad, será
necesario aplicar una determinada acción. Se podrá disponer de
electricidad por los siguientes procedimientos.
2.3 Sus efectos en el entorno y sus medidas de precaución de la electricidad
estática.
EFECTOS:
Desde las losetas de caucho o los materiales sintéticos utilizados en el
suelo, hasta las cintas transportadoras o las correas de transmisión de la
maquinaria pueden producir electricidad estática; también la
manipulación de combustibles líquidos, como el gasoil o alcohol, o
algunos procesos de fabricación.
Otros ejemplos cotidianos de la manifestación de la electricidad estática
son la repulsión que sufre el cabello cuando lo cepillamos, la descarga
que se produce si tocamos la ropa de otra persona cuando el suelo es de
moqueta, o la pequeña sacudida que recibimos al bajar del automóvil y
acercar la mano a la puerta. Estos ejemplos son simples e inofensivos.
Energía acción
Mecánica frotamiento
Química Reacción química
Luminoso Por luz
Calórica calor
Magnética Por magnetismo
Mecánica Por presión
Hidráulica Por agua
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Resultan mucho más peligrosos cuando las descargas electrostáticas se
producen en el ámbito laboral, en ambientes donde existe presencia de
sustancias con propiedades inflamables y/o explosivas, y donde las
consecuencias de la electricidad estática pueden ser dramáticas.
Actividades tan cotidianas en la industria como el trasvase de líquidos
inflamables de unos a otros recipientes de almacenamiento, la carga y
descarga de cisternas de abastecimiento de combustibles en las
estaciones de servicio, o el almacenamiento en silos de polvos
potencialmente explosivos como la harina pueden generar, y de hecho
han provocado, incendios y explosiones de extrema gravedad que han
tenido su origen en descargas electrostáticas accidentales.
la generación de electricidad estática suele provocar la acumulación de
partículas de polvo en superficies con carga estática causando atracción
de partículas sólidas con los consiguientes problemas de acumulación de
suciedad en productos terminados, aumento de atranque de líneas,
colmatación de filtros, tamices obstruidos, tuberías de conducción
bloqueadas, pintura y recubrimientos superficiales no distribuidos
homogéneamente, etc.
Fundamentos físicos de la electricidad estática
El término electricidad define, en general, un fenómeno físico-químico
asociado al movimiento de electrones a través de un determinado
material. Básicamente, es posible distinguir tres tipos:
> Electricidad por corriente alterna: generada en los centros de
producción y utilizada a diario a través del suministro realizado por
las compañías eléctricas.
> Electricidad por corriente continua: generada por las pilas, las
baterías, los acumuladores, etc).
> Electricidad estática: es un tipo de energía que resulta de un
exceso de carga eléctrica que acumulan determinados materiales,
normalmente por rozamiento.
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MEDIDAS DE PRECAUCION:
Para evitar los accidentes con la electricidad estática es preciso realizar un
breve análisis de la problemática que pueden crear en determinadas
actividades laborales y dar un repaso de las posibles soluciones que hoy
día existen en el mercado para contrarrestar su efecto negativo, tanto en
relación con las molestias causadas por su presencia en las áreas de
oficinas, lo que entraría en el campo de estudio de la ergonomía
ambiental, como en su aspecto más dañino como son los posibles
incendios y/o explosiones que se pueden generar en áreas con este tipo
de riesgo -objeto de análisis por parte de la seguridad industrial.
> Elección adecuada de materiales en instalaciones y equipos
de trabajo desde la fase de diseño:
>Suelos conductores antiestáticos de losetas o alfombras
conductivas.
>Tratamientos superficiales antiestáticos en partes sometidas a
fricción en los equipos de trabajo (poleas, rodillos, cintas
transportadoras, etc.
> Incorporación de mangueras para líquidos inflamables con
almas metálicas y conexión a tierra.
> Uso de elementos no conductores, como barandillas, pomos
de puertas, escaleras y andamios con ruedas, mobiliario,
recipientes antiestáticos, etc.
>Conexión equipotencial de todos los elementos conductores
entre sí complementado con la toma de tierra. La conexión
física entre los diferentes elementos metálicos de una
instalación o de un equipo de trabajo y su posterior puesta a
tierra es una medida esencial y a menudo suficiente para
evitar la generación de electricidad estática.
>Control de la humedad relativa del aire. La acumulación de
cargas electrostáticas sobre las superficies puede verse
minimizada con un incremento de su conductividad eléctrica
favorecido por humedades relativas del aire elevadas.
Teóricamente, con una humedad relativa del aire por encima
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del 60 por ciento las cargas electrostáticas prácticamente
desaparecen.
>Tratamientos superficiales. Otra forma práctica de potenciar
la conductividad eléctrica de las superficies, e indirectamente
de reducir la acumulación de cargas electrostáticas, es
mediante su tratamiento con detergentes, pinturas, lubricantes,
impregnados y otras sustancias polares específicas que
favorezcan la formación de películas superficiales
conductoras.
>Ionización del aire. La disipación de cargas electrostáticas
también se puede conseguir mediante la ionización del aire en
las proximidades de las superficies cargadas. En condiciones
óptimas, el aire se hace suficientemente conductor eliminando
de esta forma la electricidad estática generada.
>Elección adecuada de ropa de trabajo. se deben utilizar
prendas con altos contenidos en algodón o tejidos
comercializados como antiestáticos (evitar en todo momento
tejidos sintéticos como el nylon, rayón o lycra o naturales
como la seda o la lana) y dotar a los operarios de calzado de
seguridad con suelas de goma o sintéticas aislantes.
Dispositivos y elementos de protección antiestática. Dentro de la
enorme gama de productos comercializados con el marchamo de
antiestáticos se pueden encontrar aplicaciones tan variopintas
como:
• Papeleras antiestáticas.
• Escobas, cepillos u recogedores antiestáticos.
• Aspiradores eléctricos antiestáticos (algunos incorporan filtros HEPA como
complemento).
• Mangueras conductivas para la aspiración o impulsión de polvos
combustibles o vapores inflamables.
• Palets conductivos para el transporte con carretillas elevadoras.
• Escaleras de mano antiestáticas.
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• Alfombras individuales antiestáticas para puestos de trabajo dotados de
pantallas de visualización de datos (PVD).
• Sillas ergonómicas antiestáticas.
• Material de oficina antiestático (carpetas, portadocumentos, reposapiés,
celo, bolígrafos, etc.
2.4 Usos y aplicaciones de la electricidad estática
La electricidad estática es un fenómeno que se debe a una acumulación
de cargas eléctricas en un objeto. Esta acumulación puede dar lugar a
una descarga eléctrica cuando dicho objeto se pone en contacto con
otro.
La electricidad estática se produce cuando ciertos materiales se frotan uno
contra el otro, como lana contra plástico o las suelas de zapatos contra la
alfombra, donde el proceso de frotamiento causa que se retiren los
electrones de la superficie de un material y se reubiquen en la superficie
del otro material que ofrece niveles energéticos más favorables, o cuando
partículas ionizadas se depositan en un material, como por ejemplo, ocurre
en los satélites al recibir el flujo del viento solar y de los cinturones de
radiación de Van Allen. La capacidad de electrificación de los cuerpos por
rozamiento se denomina efecto triboeléctrico, existiendo una clasificación
de los distintos materiales denominada secuencia triboeléctrica.
La Xerografía
La electricidad estática se usa habitualmente en xerografía donde un
pigmento de polvo (tinta seca o tóner) se fija en las áreas cargadas
previamente haciendo visible la imagen impresa.
En Electrónica
La electricidad estática causa numerosos daños a los componentes por lo
que los operarios han de tomar medidas para descarga.
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2.5 Instrumentos de medición de la electricidad estática
Instrumentos para la medición de electricidad estática
El ohmímetro
Es un arreglo de los circuitos del voltímetro y del amperímetro, pero con
una batería y una resistencia. Dicha resistencia es la que ajusta en cero el
instrumento en a escala de los ohmios cuando se cortocircuitan los
terminales. En este caso, el voltímetro marca la caída de voltaje de la
batería y si ajustamos la resistencia variable, obtenemos el cero en la
escala.
El voltímetro
Es el instrumento que mide el valor de la tensión. Su unidad de medición es
el voltio (v) con sus múltiplos: el mega voltio (MV) y el kilovoltio (kv) y sub
múltiplos como mili voltio (mv) y el micro voltio. Existen voltímetros que
miden tensiones continuas llamados voltímetro de bobina móvil y de
tensiones alternas, los electromagnéticos.
Sus características son también parecidas a las del galvanómetro, pero
con una resistencia en serie.
El galvanómetro
Los instrumentos principales en la detección y medición de la corriente. Se
basan en las interacciones entre la corriente eléctrica y un imán. El
mecanismo del galvanómetro está diseñado de forma que un imán
permanente o un electroimán produce un campo magnético, lo que
genera una fuerza cuando hay un flujo de corriente en una bobina
cercana al imán,
El amperímetro
Es el instrumento que mide la intensidad de la corriente eléctrica. Su unidad
de medida es el amperímetro y sus submúltiplos, el miliamperio y el micro-
amperio. Los usos dependen de tipo de corriente, ósea, que cuando
midamos corriente continua, se usara el amperímetro de bobina móvil y
cuando usemos corriente alterna, usaremos el electromagnético.
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UNIDAD II
MANIFESTACION DE LA ENERGIA
Llamamos energía a la capacidad que tiene un cuerpo para producir un trabajo o provocar un cambio. Sin energía no habría Sol, ni plantas, ni animales, nada…, ni sería posible la vida formas de energía. Algunas manifestaciones son:
La energía cinética: es la que tiene un cuerpo que se halla en movimiento, por ejemplo, un coche circulando por una
carretera. La energía cinética. Este automóvil, con el que se realizan pruebas especiales a gran velocidad, posee una gran energía cinética.
La energía potencial gravitatoria: es la que tiene un
cuerpo que está a cierta altura sobre la superficie de la Tierra. Por ejemplo, una maceta en el balcón de un tercer piso tiene más energía potencial que la misma maceta en el balcón del primero. La suma de la energía cinética y la energía potencial se llama energía mecánica.
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La energía eléctrica: gracias a la cual
existe la corriente eléctrica y funcionan
muchos de los aparatos que conocemos
La energía química: es la que
almacenan los alimentos, las
pilas o los combustibles.
La energía calorífica: es la que se
transmiten dos cuerpos que están
a diferentes temperaturas: el
caliente al frío.
La energía eólica: es la energía del viento.
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La energía solar: es la energía de la luz del Sol.
La energía nuclear: se obtiene en las centrales nucleares, a partir del uranio y otras sustancias radiactivas.
El sonido: es una energía de vibración
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3.1 Movimiento, luz, sonido, calor y electricidad
La energía se manifiesta de diferentes formas: calor, luz, sonido,
electricidad y magnetismo.
EL CALOR.
Es una forma de energía que pasa de un cuerpo a otro cuando están a
diferente temperatura, por ejemplo, cuando nos frotamos las manos.
Cuando quemamos un combustible (gasolina) o cuando prendemos un
bombillo también generamos calor. Que pasa de 3 formas:
Conducción: El calor recorre un cuerpo de un extremo hasta el otro, así sucede en los cuerpos solidos Convección: El calor se distribuye por medio de corrientes calientes y frías tal como ocurre en los líquidos y los gases. Radiación: El calor es emitido por ondas que llegan a los cuerpos que las van a absorber. Así se propaga el calor en los gases y en el espacio vacío.
EL SONIDO
Es una manifestación de energía que generan los cuerpos al vibrar. Se producen al golpear, agitar, soplar, pulsando o frotando los cuerpos.
Propagación: El Sonido viaja de unos cuerpos a otros, pero se tiene que propagar sobre algún material, cómo el aire o el agua, en el vacío el sonido no se propaga. El sonido viaja en todas las direcciones, y al chocar con los cuerpos, parte del sonido, vuelve al lugar de origen, este fenómeno se llama Eco.
Cualidades: Cada sonido se diferencia por su intensidad, tono y timbre. Acá vemos algunos ejemplos: Intensidad fuerte: Intensidad Débil: Tonos Graves: Tonos Agudos: Trueno Tic Tac de un reloj Rugir de un león Trompeta El timbre es lo que nos permite diferenciar los sonidos que produce cada
voz.
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LA LUZ
Los cuerpos transparentes dejan pasar casi toda la luz, los cuerpos
translucidos dejan pasar solo una parte de la luz. Los cuerpos opacos nose
dejan atravesar por la luz.
LA ELECTRICIDAD
Los electrones son pequeñas partes de los átomos, la electricidad se
produce por el paso de esos electrones de unos átomos a otros. La
corriente eléctrica es el paso de electricidad de unos cuerpos a otros y
este paso puede ser de manera instantánea a manera de descarga como
por ejemplo los truenos, o las chispas que se generan en los tomacorrientes
de las casas. La corriente eléctrica también puede fluir de manera
continua como sucede con los bombillos de las casas. Existen cuerpos
conductores que posibilitan el paso de electricidad cómo por ejemplo los
objetos metálicos. También existen cuerpos aislantes que impiden el paso
de corriente como la madera o los metálicos.
3.2 Transformaciones de la energía en el entorno
En todos los actos cotidianos se emplea algo de fuerza. Al levantarnos, peinarnos, caminar, correr, jugar, trabajar, etc. Siempre se necesita de fuerza para poder desenvolvernos con facilidad, según las exigencias del medio ambiente que nos rodee. La capacidad que posee una persona, o un objeto, para ejercer fuerza y realizar cualquier trabajo, se denomina Energía. Por eso decimos que alguien tiene mucha energía cuando realiza grandes actividades durante el día como: trabajar, estudiar o practicar deportes. Definida como la capacidad de realizar trabajo en potencia o en acto y relacionada con el calor (transferencia de energía), se percibe fundamentalmente en forma de energía cinética, asociada al movimiento, y potencial, que depende sólo de la posición o el estado del sistema involucrado. Existen diferentes formas de energía. Y por su naturaleza tenemos energía potencial y cinética. Potencial: es la energía contenida en un cuerpo, y depende de su posición o altura respecto a un sistema de referencia. Por ejemplo: una piedra sobre una montaña (a mayor altura, mayor energía potencial). Cinética es la que posee un cuerpo debido a su movimiento o velocidad; por ejemplo: la energía del agua al caer de una cascada, la energía del aire en movimiento, etc. La energía se manifiesta en varias formas, dando lugar a otras
clasificaciones de la energía que en su esencia son energía cinética o
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potencial o combinaciones de estas dos. Tales son: Energía Calórica o
térmica: Producida por el aumento de la temperatura de los objetos. Como
sabemos, los cuerpos están formados por moléculas y éstas están en
constante movimiento. Cuando aceleramos este movimiento se origina
mayor temperatura y al haber mayor temperatura hay energía calorífica.
Esto es lo que sucede cuando calentamos agua hasta hervir y se produce
gran cantidad de vapor. Una fuente natural de calor es el Sol, y numerosas
investigaciones descubrieron cómo se podría aprovechar la luz del sol
para producir calor durante la noche e inclusive electricidad. Energía
Química: Es la producida por reacciones químicas que desprenden calor o
que por su violencia pueden desarrollar algún trabajo o movimiento. Los
alimentos son un ejemplo de energía química ya que al ser procesados por
el organismo nos ofrecen calor (calorías) o son fuentes de energía natural
(proteínas y vitaminas). Los combustibles al ser quemados producen
reacciones químicas violentas que producen trabajo o movimiento.
3.3 Fuentes alternativas de energía: sol, viento, mareas y geotermia
La energía solar es una fuente de vida y origen de la mayoría de las demás formas de energía en la Tierra. Cada año la radiación solar aporta a la Tierra la energía equivalente a varios miles de veces la cantidad de energía que consume la humanidad. Recogiendo de forma adecuada la radiación solar, esta puede transformarse en otras formas de energía como energía térmica o energía eléctrica utilizando paneles solares,
Mediante colectores solares, la energía solar puede transformarse en energía térmica, y utilizando paneles fotovoltaicos la energía lumínica puede transformarse en energía eléctrica. Ambos procesos nada tienen que ver entre sí en cuanto a su tecnología. Así mismo, en las centrales térmicas solares se utiliza la energía térmica de los colectores solares para generar electricidad.
Se distinguen dos componentes en la radiación solar: la radiación directa y la radiación difusa. La radiación directa es la que llega directamente del foco solar, sin reflexiones o refracciones intermedias. La difusa es la emitida por la bóveda celeste diurna gracias a los múltiples fenómenos de reflexión y refracción solar en
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la atmósfera, en las nubes, y el resto de elementos atmosféricos y terrestres. La radiación directa puede reflejarse y concentrarse para su utilización, mientras que no es posible concentrar la luz difusa que proviene de todas direcciones. Sin embargo, tanto la radiación directa como la radiación difusa son aprovechables.
Se puede diferenciar entre receptores activos y pasivos en que los
primeros utilizan mecanismos para orientar el sistema receptor hacia
el Sol -llamados seguidores- y captar mejor la radiación directa.
Energía hidroeléctrica
Utiliza la energía del agua que cae para hacer girar turbinas y generar
electricidad. La energía que se genera de esta forma depende del
control de un curso de agua, como por ejemplo un río, a menudo con
una presa. La energía hidroeléctrica tiene varias ventajas. Es casi obvio
que es renovable. Los generadores impulsados por agua no producen
emisiones. El flujo de agua, controlado dentro de la planta
hidroeléctrica, determina la cantidad de electricidad producida para
generar la energía necesaria. Aproximadamente el 20% de la
electricidad mundial proviene de esta fuente. Entre los principales
usuarios de la energía hidroeléctrica se encuentran Noruega, Rusia,
China, Canadá, Estados Unidos y Brasil.
Energía eólica
Las gigantes turbinas de viento generan energía cuando el viento hace
girar sus enormes paletas. Las paletas están conectadas a un
generador que produce electricidad. Los grandes parques eólicos
pueden cumplir con las necesidades básicas de energía de una
empresa de servicios públicos. Los parques eólicos más pequeños y los
molinos de viento individuales pueden abastecer hogares, antenas
parabólicas y bombas de agua. Tal como ocurre con la energía solar,
la construcción de los parques eólicos requiere una gran inversión
inicial que no se amortiza con rapidez.
Energía geotérmica
La energía geotérmica toma fuentes naturales, tales como aguas
termales y chorros de vapor, y las utiliza para producir electricidad o
suministrar agua caliente a una región. Las plantas de energía
geotérmica envían el vapor que llega a la superficie de la Tierra hacia
turbinas. Las turbinas giran e impulsan generadores que producen
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electricidad. La primera planta generadora de energía geotérmica por
vapor se inauguró en Larderello, Italia, en 1904. Esta planta todavía se
encuentra en funcionamiento. Los Estados Unidos, Islandia, Las Filipinas,
El Salvador, Rusia, Kenia y El Tíbet se encuentran entre los 24 países que
utilizaron 8,900 megavatios de electricidad generados por
instalaciones geotérmicas en 2005. La calefacción geotérmica directa
utiliza agua caliente de la superficie de la Tierra, como por ejemplo
aguas termales, para calefaccionar hogares y otros edificios. En 2005,
alrededor de 16,000 megavatios de energía provinieron de fuentes
geotérmicas directas, en aproximadamente 72 horas.
3.4 Ventajas y desventajas del aprovechamiento de fuentes alternativas de energía
DESVENTAJAS
Todas las fuentes de energía producen algún grado de impacto ambiental. La energía geotérmica puede ser muy nociva si se arrastran metales pesados y gases de efecto invernadero a la superficie. • La eólica produce impacto visual en el paisaje, ruido de baja frecuencia, puede ser una trampa para aves. • La hidráulica menos agresiva es la mini hidráulica ya que las grandes presas provocan pérdida de biodiversidad, generan metano por la materia vegetal no retirada, provocan pandemias como fiebre amarilla, dengue, equistosomiasis. • La energía geotérmica no solo se encuentra muy restringida geográficamente sino que algunas de sus fuentes son consideradas contaminantes. esto debido a que la extracción de agua subterránea a alta temperatura genera el arrastre a la superficie de sales y minerales no deseados y tóxicos. la principal planta geotérmica se encuentra en la toscana, cerca de la ciudad de pisa y es llamada central geotérmica de larderello.
VENTAJAS E INCONVENIENTES DE LA ENERGÍA RENOVABLE
Energías ecológicas: La primera ventaja de una cierta cantidad de fuentes de energía renovables es que no producen gases de efecto invernadero ni otras emisiones, contrariamente a lo que ocurre con los combustibles, sean fósiles o renovables. Algunas fuentes renovables no emiten dióxido de carbono adicional, salvo los necesarios para su construcción y
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funcionamiento, y no presentan ningún riesgo suplementario, tales como el riesgo nuclear. • Naturaleza difusa: con cuatro metros cuadrados de colector solar térmico, un hogar puede obtener gran parte de la energía necesaria para el agua caliente sanitaria aunque, debido al aprovechamiento de la simultaneidad, los edificios de pisos pueden conseguir los mismos rendimientos con menor superficie de colectores y, lo que es más importante, con mucha menor inversión por vivienda.
3.5 Carácter y evidencia de fenómenos ondulatorios
Una onda es una perturbación física que transmite energía y momento lineal, pero que no transmite materia. En las ondas materiales las partículas concretas que componen el material no se propagan, sino que se limitan a oscilar alrededor de su posición de equilibrio. No obstante cuando una onda se transmite por dicho material se produce una sincronización de oscilaciones entre las distintas partículas componentes del medio que posibilita la propagación de un momento lineal y una energía. El estudio de los fenómenos ondulatorios supone la utilización de conceptos tales como periodo, frecuencia, longitud de onda y amplitud, y junto a ellos el de frente de onda, el cual es característico de las ondas bidimensionales y tridimensionales. Se denomina frente de ondas al lugar geométrico de los puntos del medio que son alcanzados en un mismo instante por la perturbación. Las ondas que se producen en la superficie de un lago, como consecuencia de una vibración producida en uno de sus puntos, poseen frentes de onda circulares. Cada uno de esos frentes se corresponden con un conjunto de puntos del medio que están en el mismo estado de vibración, es decir a igual altura. Las ondas se pueden mover a grandes distancias, pero el medio (en nuestro caso el agua) solo tiene movimiento limitado. Una onda consiste de oscilaciones que se mueven sin arrastrar materia. Las ondas llevan energía de un lugar a otro, como por ejemplo la recibida por la piedra que cae en el agua. Cuando las longitudes de las ondas en el agua se acortan mucho, la
principal fuerza restauradora es la atracción capilar, es decir la tensión
superficial. Para longitudes de ondas largas, la fuerza gravitatoria es la
principal, pero en general es una combinación de ellas la que domina el
proceso.
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UNDAD II
FORMACIÓN DE ECLIPSES DE SOL Y DE LUNA
4.1 Eclipses
Significan la ocultación de un astro por interposición de otro. Los
movimientos de la Tierra y de la Luna en torno del Sol originan los eclipses
de Sol o de Luna, según sea el astro obscurecido. Para que haya eclipse es
menester que la Tierra, el Sol y la Luna estén en línea recta y casi en el
mismo plano, y que la Tierra o la Luna penetre en el cono de sombra
producido por el otro astro.
La naturaleza de los eclipses de Sol y de Luna difiere muchísimo. En un
eclipse solar la Luna podrá ocultar todo o parte del astro para ciertos
lugares de la Tierra, pero jamás para toda ella. Así habrá zonas en que el
Sol quedará completamente obscurecido, o parcialmente, o no
se observará fase alguna del eclipse. A pesar de que los tres astros se
encuentran en línea recta suele ocurrir que, dada su distancia relativa, la
Luna esté de tal manera que en el máximo del eclipse el disco solar no
quede del todo oculto, sino que alrededor del disco lunar pueda verse una
parte de aquél. Entonces se produce un eclipse anular.
La luna puede pasar dentro del cono de sombra que proyecta la Tierra en
el espacio en el momento del plenilunio. Así queda interceptada para la
Luna la luz del Sol y ocurre un eclipse total o parcial, según que se halla
sumido tota o parcialmente en la sombra.
Cuando la Luna pasa delante del Sol, la sombra que señala en la Tierra es
circular y que, por causa del movimiento de rotación de nuestro planeta,
va recorriendo diversos lugares. En todos ellos el Sol está completamente
oculto y produce un eclipse total de Sol. Este fenómeno se inicia siempre
en el lado O del disco del astro, y la sombra atraviesa la superficie terrestre
de O a E. En los eclipses lunares, por el contrario, la sombra comienza en el
lado E del disco y lo va barriendo hacia el O.
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4.2 Eclipse de luna
Un eclipse lunar (del latín, eclipsis) es un evento astronómico que sucede
cuando la Tierra se interpone entre el Sol y la Luna, provocando que esta
última entre en el cono de sombra de la Tierra y en consecuencia se
oscurezca. Para que el eclipse ocurra los tres cuerpos celestes, la Tierra, el
Sol y la Luna, deben estar exactamente alineados o muy cerca de estarlo,
de tal modo que la Tierra bloquee los rayos solares que llegan al satélite. Es
por esto que los eclipses lunares sólo pueden ocurrir en la fase de luna
llena.
Los eclipses lunares se clasifican en parciales (solo una parte de la Luna es
ocultada), totales (toda la superficie lunar entra en el cono de sombra
terrestre) y penumbrales (la Luna entra en el cono de penumbra de la
Tierra). La duración y el tipo de eclipse dependen de la localización de la
Luna respecto de sus nodos orbitales.
A diferencia de los eclipses solares, que pueden ser vistos solo desde una,
relativamente, pequeña parte de la Tierra, un eclipse lunar puede ser visto
desde cualquier parte de la Tierra en la que sea de noche. Además, los
eclipses lunares duran varias horas, mientras que los solares solo se
prolongan por unos minutos.
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Clasificación de los eclipses lunares
La sombra de la Tierra se proyecta en dos partes: la umbra y la
penumbra. En la umbra, no existe radiación solar directa. Sin embargo,
debido al mayor tamaño angular del Sol, la radiación solar es
bloqueada solo parcialmente en la porción exterior de la sombra
terrestre, que recibe el nombre de penumbra. De este modo, debido a
las distintas sombras, los eclipses se clasifican en:
Eclipse penumbral: ocurre cuando la Luna pasa a través de la
penumbra terrestre. La penumbra ocasiona un sutil oscurecimiento en la
superficie lunar. Si solo una pequeña parte de la Luna entra en la región
penumbral, el eclipse resultante es de muy difícil observación a simple
vista y se denomina penumbral-parcial. Un tipo especial de eclipse
penumbral es el penumbral-total en el cual la Luna entra totalmente en
la penumbra, sin pasar por la umbra. Este último caso de eclipse
penumbral es muy infrecuente (unos 3 por siglo) debido a que el ancho
de la zona penumbral (la diferencia entre el diámetro interno y el límite
externo) es solo ligeramente más grande que el diámetro de la Luna. En
los eclipses penumbrales-totales, la porción de la Luna que se
encuentra más cerca de la umbra aparece un poco más oscura que el
resto.
Eclipse parcial: ocurre cuando solo una parte de la Luna entra en la
umbra.
Eclipse total: sucede cuando la Luna entra completamente en la zona
umbral. Un caso especial de eclipse total es el total-central, en el cual
la Luna, además de pasar por la umbra terrestre, lo hace por el centro
de esta.
o Duración y contactos
La duración de un eclipse lunar es determinada por sus contactos,
que son las etapas clave del fenómeno. En un eclipse total, los
contactos medidos son:
P1 (Primer contacto): Comienzo del eclipse penumbral. La Luna toca
el límite exterior de la penumbra terrestre.
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U1 (Segundo contacto): Comienzo del eclipse parcial. La Luna toca
el límite exterior de la umbra terrestre.
U2 (Tercer contacto): Comienzo del eclipse total. La superficie lunar
entra completamente dentro de la umbra terrestre.
Máximo del eclipse: Etapa de mayor ocultación del eclipse. La Luna
está en su punto más cercano al centro de la umbra terrestre.
U3 (Cuarto contacto): Fin del eclipse total. El punto más externo de la
Luna sale de la umbra terrestre.
U4 (Quinto contacto): Fin del eclipse parcial. La umbra terrestre
abandona la superficie lunar.
P2 ó P4 (Sexto contacto): Fin del eclipse penumbral. La Luna escapa
completamente de la sombra terrestre.
Lógicamente, los 7 valores solo aparecen en los eclipses totales; en un
eclipse parcial, U2 y U3 no se presentaran; en un eclipse penumbral, U1,
U2, U3 y U4 no serán medidos.
La distancia entre la Luna y la Tierra varia constantemente debido a la
ligera excentricidad de la órbita lunar. La distancia máxima que puede
separar ambos cuerpos celestes se denomina apogeo, y es de 406,700
km. La distancia mínima posible es de 356 400 km,
denominada perigeo. La distancia que separa la Luna y la Tierra
existente durante el eclipse afecta la duración del mismo. Cuando la
Luna se encuentra cerca de su apogeo, su velocidad orbital es la menor
posible. El diámetro de la umbra no decrece apreciablemente entre en
perigeo y apogeo, ya que los límites de la umbra son casi paralelos
entre si (esto se debe a la enorme distancia que separa a la Tierra del
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Sol). Por lo tanto el eclipse más duradero posible será aquel que ocurra
durante el apogeo.
4.3 Eclipse de sol
• Un eclipse solar es el fenómeno que se produce cuando
la Luna oculta al Sol, desde la perspectiva de la Tierra. Esto sólo
puede pasar durante la luna nueva (Sol y Luna en conjunción).
• Cuando la Luna nueva se encuentra más próxima a la Tierra
(perigeo, izquierda), la umbra alcanza la superficie de ésta y un
observador en A verá un eclipse total. Si la Luna nueva está más lejos
(apogeo, derecha) la umbra no llega a la Tierra, y un observador
en B, en la antumbra, verá un eclipse anular. Los observadores en C,
en la penumbra, apreciarán eclipses parciales.
Existen cuatro tipos de eclipse solar:
Parcial: la Luna no cubre por completo el disco solar, que aparece
como un creciente.
Semiparcial: la Luna casi cubre por completo el Sol, pero no lo
consigue.
Total: desde una franja (banda de totalidad) en la superficie de
la Tierra, la Luna cubre totalmente el Sol. Fuera de la banda de
totalidad el eclipse es parcial. Se verá un eclipse total para
los observadores situados en la Tierra que se encuentren dentro del
cono de sombra lunar, cuyo diámetro máximo sobre la superficie de
nuestro planeta no superará los 270 km, y que se desplaza en
dirección este a unos 3.200 km/h. La duración de la fase de totalidad
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puede durar varios minutos, entre 2 y 7,5, alcanzando algo más de
las 2 h todo el fenómeno, si bien en los eclipses anulares la máxima
duración alcanza los 12 minutos y llega a más de 4 h en los
parciales, teniendo esta zona de totalidad una anchura máxima de
272 km y una longitud máxima de 15.000 km.
Anular: ocurre cuando la Luna se encuentra cerca del apogeo y
su diámetro angular es menor que el solar, de manera que en la fase
máxima permanece visible un anillo del disco del Sol. Esto ocurre en
la banda de anularidad; fuera de ella el eclipse es parcial.
Para que se produzca un eclipse solar la Luna ha de estar en o próxima
a uno de sus nodos, y tener la misma longitud celeste que el Sol.
Magnitud y oscurecimiento
A una misma magnitud no le corresponde necesariamente un
igual oscurecimiento.
La magnitud de un eclipse solar es la fracción del diámetro solar
ocultado por la Luna, mientras que el oscurecimiento se refiere a la
fracción de la superficie solar que queda oculta. Son cantidades
completamente distintas. La magnitud puede darse en forma decimal o
como un porcentaje: hablaremos indistintamente de una magnitud 0,2 o
del 20%, por ejemplo.
Si el eclipse es total se considera el cociente entre los diámetros
angulares lunar y solar. En el momento de la totalidad este cociente
valdrá 1,0 o más, en el caso de una Luna nueva muy próxima al
perigeo.
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4.4 Periodicidad y frecuencia de los eclipses
• Se llama eclipse a la desaparición momentánea de un astro por
interposición de otro.
Obviamente, los más conocidos fenómenos de este tipo por el gran
público, son los eclipses solares y lunares.
Pero también existen "ocultaciones" de estrellas por la Luna, y
"ocultaciones" de los satélites de Júpiter, entre otros. También se
registran "ocultaciones" entre las llamadas estrellas dobles o
múltiples, que constituyen un muy interesante fenómeno, observable
únicamente con telescopios.
Una circunstancia a tener presente es que los eclipses de Sol
únicamente se dan cuando la Luna está en fase nueva o "Novilunio".
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Y por su parte, los eclipses de Luna solamente se producen cuando
la Luna está en fase llena o "Plenilunio".
• Todos los meses, en algún momento tenemos a la Luna en fase
nueva o "Conjunción" y en fase llena u "Oposición", pero
naturalmente no todos los meses tenemos dos eclipses, uno de Sol y
otro de Luna.
En efecto, un eclipse solar y otro lunar se produciría mensualmente,
sólo si la órbita lunar y la órbita terrestre estuvieran en un mismo
plano. Pero sucede que la "Eclíptica" (lo dice su nombre, zona donde
se dan los eclipses) y la órbita lunar, se cortan formando un cierto
ángulo de aproximadamente 5 grados y 9 minutos.
En consecuencia, las condiciones necesarias para que se produzcan
los fenómenos eclipsantes, están mucho más espaciadas en el
tiempo.
• Cada 18 años y 11 días se producen 70 eclipses, por término medio,
de los cuales 29 son lunares y 41 solares.
• Todos los eclipses se producen en dos épocas muy específicas del
año, separadas entre sí unos seis meses.
Aunque los eclipses de Luna son en sí, menos frecuentes que los de
Sol, sin embargo y desde un determinado punto de la geografía, es
mucho más probable observar un eclipse lunar que otro solar.
El motivo para ello, es que cuando la Luna se eclipsa, el fenómeno
se observa en todo el hemisferio que se encuentra en sombra, o sea
para aproximadamente el 50% de la periferia del globo. En cambio,
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los eclipses solares son regionales y visible dentro de la estrecha
franja, recorrida por el cono de sombra de la Luna que se proyecta
sobre la superficie terrestre.
• Los eclipses de Sol ciertamente sólo son visibles dentro de una
estrecha franja, y en forma distinta para los diversos observadores,
según se encuentren dentro de la citada faja o en las porciones
laterales de la misma.
Y es que estos eclipses solares son un efecto de perspectiva, y por lo
tanto, dependen de la posición del observador terrestre con
respecto al Sol y a la Luna.
En cambio, los eclipses lunares no dependen de la ubicación del
observador, sino de la porción, más o menos considerable de la
superficie lunar que se oscurece, al sumergirse ese astro en el cono
de sombra que nuestro mundo proyecta al espacio.
Y entonces la Luna, oscurecida por tal circunstancia, aparecerá con
el mismo aspecto para todos los habitantes del hemisferio terrestre
que miren a ella, y mientras el astro lunar se encuentre por encima
del horizonte (léase: y durante todo el tiempo que la Luna se
encuentre visible).
• El eclipse lunar consiste en la ocultación total o parcial de la Luna, al
sumergirse ese astro en el cono de sombra que nuestro planeta Tierra
proyecta al espacio.
La "única y verdadera condición" para que tal fenómeno se
produzca, es que la Luna se encuentre en un nodo y el Sol en el
nodo opuesto.
Como consecuencia de ello, "es evidente" que la Luna estará en
oposición al Sol, y por lo tanto, presentará la fase de luna llena o
"Plenilunio".
Con respecto a la afirmación que enfatiza el hecho "que es
necesario que el cono de sombra terrestre alcance la superficie
lunar", bueno, ello es obvio, porque de lo contrario jamás se habría
apreciado un eclipse de este tipo. Pero lo cierto es que la sombra
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terrestre alcanza la Luna, siempre que se dé la condición que antes
señalamos.
• Los eclipses lunares pueden ser penumbrales, parciales, o totales. El
eclipse es total, cuando el astro de las noches penetra en su
totalidad en el cono de sombra proyectado por la Tierra al espacio.
El fenómeno es parcial, cuando la Luna penetra sólo parcialmente
en él. Y es penumbral, cuando se ubica en la región de penumbra
del cono terrestre. Esta última situación prácticamente no interesa,
ya que el cambio de luminosidad en la superficie lunar no es
percibido por "el gran público", dado que el fenómeno no se aprecia
a simple vista, pudiéndose registrar sólo con aparatos especiales.
Durante un eclipse total, el astro lunar va adquiriendo una extraña
coloración rojiza, que varía entre una tonalidad gris oscura hasta un
intenso color "cobrizo".
Ello depende mucho de la actividad de los volcanes terrestres, que
no sólo vomitan lava, sino polvo y gases de diversa naturaleza, que
empañan las capas atmosféricas. Obviamente, si hay demasiado
polvo en suspensión, el fenómeno se apreciará grisáceo. Y por el
contrario, de contar con un cielo diáfano, limpio, y transparente, la
coloración será intensamente cobriza.
• El enrojecimiento apreciado en el disco lunar se debe a la atmósfera
terrestre, la cual, a modo de una lente gigantesca, acorta la longitud
del cono de sombra, (quedando reducida entre los 42 y 50 radios
terrestres).
En consecuencia, solamente llegan a la superficie lunar los rayos de
mayor longitud de onda (o sea, luz de color rojo).
Se comprende que tal tonalidad será más o menos intensa,
dependiendo de las condiciones físicas imperantes en la atmósfera
de nuestro mundo, así como de lo que ocurra en el propio Sol
durante el tiempo en que se aprecie el eclipse.
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Creencias y Mitos
• Por muchos años los eclipses solares tuvieron diferentes
explicaciones según la cultura. Antes de que la astronomía fuera una
ciencia desarrollada las explicaciones se basaban en la religión o
leyendas populares.
• Tanto los eclipses solares como los lunares representan un corte en el
orden establecido. La rutina diaria del sol, a la que estamos
acostumbrados, se termina de repente. Sin embargo, no todas las
culturas lo ven como algo negativo, sino como un nuevo comienzo o
cambio favorable.
• Algunas culturas pensaban que es un momento donde los demonios
o animales consumen el sol.
• Los vikingos por ejemplo veían lobos atrapando al sol, que cuando
conseguían atraparlo se daba el eclipse.
• En Vietnam, sin embargo, la creencia era que un sapo se come al sol
o la luna, y en Kwakiutl, en las costas de Canadá, que el sol es
consumido por la boca del cielo. En cambio, la cultura coreana dice
que son perros de fuego que se roban al sol.
• Una de las historias más elaboradas es la Hindú, donde el demonio
Rahu se disfraza para probar un elixir que le dará la inmortalidad. El
sol y la luna lo notan y se lo cuentan al dios Vishnu, quien le corta la
cabeza antes de que el elixir pase por su garganta. Por tanto la
cabeza inmortal de Rahu sigue rondando los cielos y tratando de
atrapar al sol y la luna. Cuando lo logra, se produce un eclipse.
• En muchos de estos pueblos la principal costumbre era hacer ruido,
para ahuyentar al demonio o animal. Para esto se golpeaban tarros
u ollas para que se fuera y dejara al sol.
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En otras culturas, como los Navajos, el eclipse es un momento especial
de la vida, y lo festejan quedándose con sus familias, cantando
canciones especiales y absteniéndose de comer, tomar o dormir.
• Las civilizaciones antiguas creían que el sol era devorado por un tipo
de animal salvaje y que el modo de liberarlo era actuar como
"locos", para eso se reunían a aullar o emitir gritos que salvaran al
astro.
• -Otros creían que este suceso era un indicador de guerras,
enfermedades y muerte, incluso en zonas como América del sur,
relacionaron a los eclipses con la viruela o la influenza española.
• -Uno de los mitos más comunes, incluso actualmente, es que las
embarazadas no pueden ver los eclipses ya que corren el riesgo de
que su hijo nazca con manchas en la piel o alguna deformación,
como labio
leporino.
• -Hay quien cree que se miras directamente un eclipse puedes
quedarte ciego.
• Otro mito es que el eclipse influye en los cambios de humor y genera
problemas en las relaciones.
• Un eclipse anuncia un desastre natural o la muerte o caída de un
gobernante.
• Otra de las creencias que existe con relación a los eclipses, es que
para que evitar sus efectos negativos debes ubicarte en un lugar de
tu casa donde no llegue la luz del sol o colocar tijeras bajo la
almohada o detrás de la puerta.
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• Se dice que los eclipses adelantan los partos y aquellos niños que
nazcan durante este fenómeno, serán más inteligentes y tendrán
habilidades especiales
• Otro mito señala que si usas ropa interior y exterior de color rojo,
llevas alfileres en las prendas y llaves en ambos bolsillos; podrás
evitar los efectos negativos del eclipse.
4.5.1. La argumentación en ciencias
Llevar a las clases las propuestas de aprendizaje como argumentación
implica que éstas se constituyan en comunidades de aprendizaje, donde
sea posible superar la enseñanza tradicional informativa y repetitiva y, en
su lugar, se consoliden ambientes que propicien la realización de
actividades que privilegien la participación de los y las estudiantes en
procesos como clasificaciones, comparaciones, justificación y valoración
de explicaciones.
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La argumentación es la expresión oral o escrita de un razonamiento con el
fin de llegar a una conclusión.
En la argumentación exponemos los motivos que sostienen nuestro punto
de vista. Es la exposición de nuestras ideas mediante un razonamiento.
Esta argumentación puede servirnos para demostrar o explicar en qué
consiste una situación o tema.
EJEMPLO
Quiero fumar. Los resultados de los estudios científicos han encontrado que
el humo del tabaco deja residuos de alquitrán en los pulmones, además de
que puede producir cáncer de garganta, de pulmón o de la boca.
También afecta el sentido del gusto, el esmalte de los dientes y la
Argumentar es:
Un proceso de construcción de justificaciones (relaciones
lógicas) entre unos datos y una afirmación.
Establece relaciones que ayudan a construir conocimiento y permite tomar decisiones
fundamentadas.
Examinar la aceptabilidad de las razones.
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garganta. Así que fumar es nocivo y daña la salud. Lo mejor es que no
fume.
4.5.2. Evidencias empíricas
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Tema 4.5.2. Evidencias empíricas.
La evidencia empírica es información que es
adquirida a través de la observación o de la experimentación.
La informacirecolectada y analizada por científicos, y es un proceso
central del mcient
El inicio del método científico comienza con los científicos formulando preguntas y luego adquiriendo el conocimiento para apoyar o rechazar una teoría específica.
Allí es donde entra en juego la recolección de la evidencia empírica.
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4.5.3 Los métodos en la ciencia
El almacenamiento de la información empes crucial para el método científico, ya que la ciencia sólo puede avanzar si la informaciócompartida y analizada.
El conocimiento vulgar no es teórico sino práctico.
Todo ello logrado por experiencias cumplidas al azar, sin m
calor de las circunstancias de la vida, por su propio esfuerzo o
válido del saber de ottradiciones de la colectividad. Su fuente principal son los sentidos. Toda esta clase de conocimientos
es lo que puede catalogarse también como "saberes".
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Método histórico. Está vinculado al conocimiento de las distintas etapas de
los objetos en su sucesión cronológica. Para conocer la evolución y
desarrollo del objeto o fenómeno de investigación se hace necesario
revelar su historia, las etapas principales de su desenvolvimiento y las
conexiones históricas fundamentales. Mediante el método histórico se
analiza la trayectoria concreta de la teoría, su condicionamiento a los
diferentes períodos de la historia.
El método científico es un método de investigación usado principalmente
en la producción de conocimiento en las ciencias.
Tema 4.5.3. Los métodos en la ciencia.
Método empírico-analítico. Conocimiento de manera lógica auto
progresivo. Características de las ciencias naturales y sociales o humanas. Caracteriza a las ciencias descriptivas. Es el método general más utilizado. Se basa en la lempírica. Dentro de éste podemos observar varios métodos especparticulares. Se distinguen los elementos de un fenómeno y se procede a revisar ordenadamente cada uno de ellos por separado.
Método experimental: Algunos lo consideran por su gran desarrollo y relevancia un método independiente del método empírico, considerándose a su vez independiente de la lógica empírica, su base, la lógica experimental.
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Para ser llamado científico, un método de investigación debe basarse en la
empírica y en la medición, sujeto a los principios específicos de las
pruebas de razonamiento.
El método científico es: «un método o procedimiento que ha caracterizado
a la ciencia natural desde el siglo XVII, que consiste en la observación
sistemática, medición, experimentación, la formulación, análisis y
modificación de las hipótesis».
El método científico está sustentado por dos pilares fundamentales. El
primero de ellos es la reproducibilidad, es decir, la capacidad de repetir un
determinado experimento, en cualquier lugar y por cualquier persona. Este
pilar se basa, esencialmente, en la comunicación y publicidad de los
resultados obtenidos (por ej. en forma de artículo científico). El segundo
pilar es la refutabilidad. Es decir, que toda proposición científica tiene que
ser susceptible de ser falsada o refutada (falsacionismo). Esto implica que
se podrían diseñar experimentos, que en el caso de dar resultados distintos
a los predichos, negarían la hipótesis puesta a prueba.
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Unidad III
LA MATERIA Y SUS TRANSFORMACIONES
1.4 ¿Qué es una partícula? Naturaleza corpuscular de los materiales
Para la química, una partícula es el fragmento más pequeño de materia que mantiene las propiedades químicas de un cuerpo. En este sentido, los átomos y las moléculas son partículas. Cuando una partícula no está formada por otras unidades más pequeñas, se habla de partícula elemental. Estas partículas constituyen el elemento más básico y primordial de una materia. La especialidad de la física que se encarga de analizar estas unidades elementales que forman la materia recibe el nombre de física de partículas. Esta rama se encarga del estudio de cuestiones como los aceleradores de partículas, que son máquinas que provocan colisiones de partículas para generar nuevos elementos subatómicos. En el ámbito de la gramática, las partículas son aquellos fragmentos que no cambian en el marco de una oración o que permiten formar algunos vocablos. Dentro del lenguaje coloquial, por último, la noción de partícula está asociada a los sedimentos o residuos que se advierten en algo. Si una persona le dice a otra que no beba el vaso de agua que tiene frente a sí ya que presenta “partículas”, le estará informando que el líquido exhibe formaciones extrañas que no deberían estar en él. Se llama partícula a cualquier parte o cuerpo muy pequeño de algo. Entre
los ejemplos de partículas que podemos dar se encuentran los granos
minerales y las partículas subatómicas.
1.2 Clasificación de los sistemas materiales
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Homogéneos: Presentan la misma composición química e
iguales propiedades en todos sus puntos. Presentan una sola fase que
puede estar en estado sólido, líquido o gaseoso.
Heterogéneos: No son uniformes, presentan una estructura y una
composición diferente en distintos puntos. Esto provoca que tengan 2 o
más fases.
Según su composición, los sistemas materiales se clasifican en:
Sustancias puras: Contienen un sólo componente, de composición y
propiedades fijas. Se dividen en:
Elementos químicos: Formados por átomos con el mismo número
atómico. Ej.: oro, carbono, oxígeno.
Compuestos químicos: Contienen varios tipos de átomos, con
distinto número atómico, unidos entre sí mediante enlaces químicos,
formando moléculas o redes de átomos o iones, con
una estructura fija. Ej.: agua, benceno, etanol, glucosa.
Se pueden descomponer en los elementos constituyentes
mediante métodos químicos de descomposición como la electrólisis.
Mezclas de sustancias. Contienen dos o más sustancias puras, por lo
que su composición y sus propiedades son variables. Se dividen en:
Mezclas homogéneas, habitualmente llamadas disoluciones. Tienen
aspecto homogéneo. Ej.: agua de mar.
Mezclas heterogéneas o mezclas propiamente dichas. Tienen
aspecto heterogéneo.
1.5 Esencialismo y modelo atómico
Características de la materia La materia y sus características Proyecto Salón Hogar.
Nuestro planeta, el Sol, las estrellas, y todo lo que el hombre ve, toca o siente, es materia; incluso, los propios hombres, las plantas y los animales.
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La materia presenta formas distintas, las cuales poseen características que nos permiten distinguir unos objetos de otros. El color, el olor y la textura son propiedades de la materia que nos ayudan a diferenciarlos.
Los estados de la materia
La materia se puede encontrar en tres estados:
Sólido, como la madera y el cobre; Líquido, como el agua y el aceite; y Gaseoso, como el aire y el vapor de agua.
Estado sólido: un sólido es una sustancia formada por moléculas, que se encuentran muy unidas entre sí por una fuerza llamada Fuerza de Cohesión. Los sólidos son duros y difíciles de comprimir, porque las moléculas, que están muy unidas, no dejan espacio entre ellas.
Estado líquido: un líquido es una sustancia formada por moléculas que están en constante desplazamiento, y que se mueven unas sobre otras. Los líquidos son fluidos porque no tienen forma propia, sino que toman la del recipiente que los contiene.
Estado gaseoso: un gas es una sustancia formada por moléculas que se encuentran separadas entre sí. Los gases no tienen forma propia, ya que las moléculas que los forman se desplazan en varias direcciones y a gran velocidad. Por esta razón, ocupan grandes espacios.
GAS
Sustancia en uno de los tres estados diferentes de la materia ordinaria, que son el sólido, el líquido y el gaseoso. Los sólidos tienen una forma bien definida y son difíciles de comprimir. Los líquidos fluyen libremente y están limitados por superficies que forman por sí solos. Los gases se expanden libremente hasta llenar el recipiente que los contiene, y su densidad es mucho menor que la de los líquidos y sólidos
ESTADO NATURAL
El agua es la única sustancia que existe a temperaturas ordinarias en los tres estados de la materia, o sea, sólido, líquido y gas.
Como sólido o hielo se encuentra en los glaciares y los casquetes polares, así como en las superficies de agua en invierno; también en
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forma de nieve, granizo y escarcha, y en las nubes formadas por cristales de hielo.
Existe en estado líquido en las nubes de lluvia formadas por gotas de agua, y en forma de rocío en la vegetación. Además, cubre las tres cuartas partes de la superficie terrestre en forma de pantanos, lagos, ríos, mares y océanos.
Como gas, o vapor de agua, existe en forma de niebla, vapor y nubes. El vapor atmosférico se mide en términos de humedad relativa, que es la relación de la cantidad de vapor de agua en el aire a una temperatura dada respecto a la máxima que puede contener a esa temperatura.
Cambios de la materia
Cambio Físico: es el cambio transitorio de las sustancias que no afecta a la naturaleza de la materia, aunque cambia su forma. Un cambio físico se produce por la acción de un agente externo a la naturaleza de la materia. En el caso del agua, el agente es el calor.
Cambios del estado del agua:
El paso del estado sólido a líquido recibe el nombre de fusión, lo que sucede por aumento de calor.
El paso de estado líquido a gaseoso se llama evaporación, lo que sucede por aumento de calor.
El paso del estado gaseoso a líquido se llama condensación, lo que sucede por pérdida de calor.
El paso de líquido a sólido recibe el nombre de solidificación, lo que sucede por pérdida de calor.
La materia: Todo lo que nos rodea
Una definición
Materia es todo aquello que nos rodea, ocupa un lugar en el espacio, y tiene masa.
En nuestro planeta, la materia se encuentra en tres estados: gaseoso, líquido y sólido. Graficando esto en relación a nuestro entorno, tenemos que:
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- El estado gaseoso es el de la atmósfera, que -a su vez- posee muchos gases diferentes. - El estado líquido es el de los océanos, ríos y lagos, que conforman la masa líquida denominada hidrosfera. - El estado sólido es la tierra, constituida por los suelos, montañas, piedras, etcétera. Esta masa sólida es llamada geosfera.
En estos tres estados de la materia existe un patrón común: en todos, la materia está formada por moléculas.
Moléculas
En un sólido, las moléculas están muy unidas, presentando una gran fuerza
de cohesión; en los líquidos, se encuentran un poco más separadas y su
fuerza de cohesión es menor; en los gases, están muy separadas y su
fuerza de cohesión es casi nula.
Por fuerza de cohesión entendemos a la fuerza que une las moléculas.
Como ejemplos de la materia en sus diferentes estados tenemos:
-Sólidos: piedra, talco, harina, etcétera. -Líquidos: agua, vinagre, mercurio, etcétera. -Gases: vapor de agua, oxígeno, hidrógeno, etcétera.
CONDENSACIÓN
En física, proceso en el que la materia pasa a una forma más densa, como ocurre en la licuefacción del vapor. La condensación es el resultado de la reducción de temperatura causada por la eliminación del calor latente de evaporación; a veces se denomina condensado al líquido resultante del proceso.
La eliminación de calor reduce el volumen del vapor y hace que disminuyan la velocidad de sus moléculas y la distancia entre ellas. Según la teoría cinética del comportamiento de la materia, la pérdida de energía lleva a la transformación del gas en líquido. La condensación es importante en el proceso de destilación y en el funcionamiento de las máquinas de vapor, donde el vapor de agua utilizado se vuelve a convertir en agua en un aparato llamado condensador.
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En química, la condensación es una reacción que implica la unión de átomos dentro de una misma molécula o en moléculas diferentes. El proceso conduce a la eliminación de una molécula simple, por ejemplo de agua o alcohol, para formar un compuesto nuevo más complejo, frecuentemente de mayor peso molecular que cualquiera de los compuestos originales.
EVAPORACIÓN
Conversión gradual de un líquido en gas sin que haya ebullición. Las moléculas de cualquier líquido se encuentran en constante movimiento. La velocidad media (o promedio) de las moléculas sólo depende de la temperatura, pero puede haber moléculas individuales que se muevan a una velocidad mucho mayor o mucho menor que la media.
A temperaturas por debajo del punto de ebullición, es posible que moléculas individuales que se aproximen a la superficie con una velocidad superior a la media tengan suficiente energía para escapar de la superficie y pasar al espacio situado por encima como moléculas de gas.
Como sólo se escapan las moléculas más rápidas, la velocidad media de las demás moléculas disminuye; dado que la temperatura, a su vez, sólo depende de la velocidad media de las moléculas, la temperatura del líquido que queda también disminuye. Es decir, la evaporación es un proceso que enfría; si se pone una gota de agua sobre la piel, se siente frío cuando se evapora.
En el caso de una gota de alcohol, que se evapora con más rapidez que el agua, la sensación de frío es todavía mayor. Si un líquido se evapora en un recipiente cerrado, el espacio situado sobre el líquido se llena rápidamente de vapor, y la evaporación se ve pronto compensada por el proceso opuesto, la condensación.
Para que la evaporación continúe produciéndose con rapidez hay que eliminar el vapor tan rápido como se forma. Por este motivo, un líquido se evapora con la máxima rapidez cuando se crea una corriente de aire sobre su superficie o cuando se extrae el vapor con una bomba de vacío.
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UNIDAD III
LAS MEZCLAS Y SU IMPORTANCIAEN EL AMBIENTE.
2.1 Concepto de mezcla
Una mezcla es una materia constituida por diversas moléculas. Las
materias formadas por moléculas que son todas iguales, en cambio,
reciben el nombre de sustancia químicamente pura o compuesto
químico.
Las mezclas, por lo tanto, están formadas por varias sustancias que
no mantienen interacciones químicas. Las propiedades de los
diversos componentes pueden incluso ser distintas entre sí. Es
habitual que cada uno de ellos se encuentre aislado a través de algún
método mecánico.
Una mezcla surge cuando se incorporan distintas sustancias sin
interacción química a un todo. Si la misma está formada por
sustancias puras que no pierden sus propiedades naturales en la
integración, se habla de mezcla homogénea. Éstas son disoluciones y
se caracterizan por no exhibir sus componentes de manera
diferenciada ante los ojos del observador, que sólo detecta una única
fase.
2.2 Clasificación y tipos de mezclas
A grandes rasgos, las mezclas pueden ser clasificadas en dos grandes
grupos, dependiendo de sus características:
Mezcla Homogénea
Las mezclas homogéneas son aquellas en las que los componentes de la
mezcla no son identificables a simple vista. Una mezcla homogénea
importante de nuestro planeta es el aire. El aire está formado por varios
componentes como:
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Oxígeno: Elemento O.
Nitrógeno: Elemento N.
Dióxido de carbono: Compuesto CO2
Vapor de agua
Otros gases en menor cantidad.
Entre las mezclas homogéneas se distingue un tipo especial denominado
disolución o solución. Al componente que se encuentra en mayor cantidad
se le denomina solvente o disolvente y al que se encuentra en menor
cantidad, soluto.
Mezcla heterogénea
Una mezcla heterogénea es aquella que posee una composición no
uniforme en la cual se pueden distinguir a simple vista sus componentes y
está formada por dos o más sustancias, físicamente distintas, distribuidas en
forma desigual. Las partes de una mezcla heterogénea pueden separarse
fácilmente. Pueden ser gruesas o suspensiones de acuerdo al tamaño.
Mezclas gruesas: El tamaño de las partículas es apreciable, por ejemplo:
las ensaladas, concreto, etc. Y suspensiones: Las partículas se depositan
con el tiempo, por lo general tiene la leyenda "agítese bien antes de usar",
por ejemplo: medicamentos, aceite con agua, etc.
Las mezclas compuestas entre diferentes sustancias gaseosas se
caracterizan por ser entre partículas que se encuentran muy poco
unidas entre sí y a distancias significativas.
También se encuentran aquellas mezclas que las componen distintas
moléculas líquidas. En casos como estos se pueden identificar las
siguientes opciones:
Emulsiones: mezclas como estas son las que están compuestas por
más de un líquido inmiscible, por lo que, a nivel molecular no logran
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mezclarse de forma permanente tras haberlas agitado, sino que,
luego de un período de reposo vuelven a separarse.
Disoluciones: en oposición a las mezclas anteriores, en estas las
distintas sustancias que las componen sí logran mezclarse de manera
permanente, conformando una mezcla homogénea.
Además, existen mezclas compuestas por sustancias líquidas y
sólidas, que se clasifican en 4 grupos:
Geles: las mezclas como estas se caracterizan por encontrarse en un
estado que podría ser definido como intermedio entre el sólido y el
líquido.
Suspensiones: si bien estas mezclas tienen un estado líquido, se
caracterizan por ser turbias, por lo que por medio de filtros o de
sedimentación se logra separar fácilmente las sustancias que las
componen.
Coloides: en mezclas como estas, tendiendo a líquidas, a diferencia
de las anteriores, resulta muy difícil identificar los compuestos que
poseen.
Disoluciones: mezclas como estas consisten en la disgregación de
sustancias sólidas a escala iónica y molecular, en una sustancia
líquida.
Se habla de las mezclas gaseosas que contienen sólidos y
líquidos, en las que se encuentran las siguientes opciones:
Disoluciones: en este caso, la mezcla ocurre entre una sustancia
líquida y un gas.
Espumas: en este caso se pueden identificar dos variedades: las
sólidas y las líquidas. Las sólidas son aquellas cuya consistencia,
como su nombre indica, resulta sólida. Por otra parte, en las líquidas
el gas y el líquido no logran disolverse totalmente, por lo que
componen una mezcla espumosa.
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Otro tipo de mezclas son las que están compuestas por gases
con líquidos o sólidos:
Aerosoles líquidos: en el caso de estas mezclas se combinan
sustancias gaseosas con líquidas.
Aerosoles sólidos: a diferencia del caso anterior, la mezcla se
establece entre una sustancia gaseosa y otra sólida.
2.3 El agua común en una mezcla
El agua sirve para regular la temperatura de nuestro cuerpo. Cuando
transpiramos y cuando se evapora la transpiración, nos enfriamos. Esto
sucede porque para pasar de líquido a vapor de agua necesita calor, y
como está sobre nuestra piel, lo toma de nuestro cuerpo.
Las moléculas de agua tienen una alta tensión superficial, se atraen entre sí
tan fuerte que tienden a comportarse como si fueran una delgada película
elástica. Este nivel de tensión produce que las gotas tengan forma esférica
antes de que por acción de la gravedad se alarguen
El agua líquida presenta la capacidad de disolver una gran cantidad de
sustancias por lo que se denomina como "solvente universal". Es el líquido
que más sustancias disuelven y transporta. Tanto el agua de mar como la
de los ríos, lagos y lagunas son soluciones por agua (el solvente) y una
gran cantidad de sustancias disueltas (los solutos). Entre los solutos hay
sales minerales, como el cloruro de sodio, que conocemos como la sal de
mesa.
2.4 La purificación del agua como la separación de mezclas.
La correcta separación de mezclas nos ayuda a poner en práctica todos
los métodos que se presentarán, para separar mezclas; es importante
saber sobre su estado físico:
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1) Destilación
La destilación es el procedimiento más utilizado para la separación y
purificación de líquidos, y es el que se utiliza siempre que se pretende
separar un líquido de sus impurezas no volátiles. La destilación, como
proceso, consta de dos fases: en la primera, el líquido pasa a vapor y en la
segunda el vapor se condensa, pasando de nuevo a líquido en un matraz
distinto al de destilación.
2) Evaporación
Consiste en calentar la mezcla hasta el punto de ebullición de uno de los
componentes, y dejarlo hervir hasta que se evapore totalmente.
Este método se emplea si no tenemos interés en utilizar el componente
evaporado. Los otros componentes quedan en el envase.
3) Centrifugación
Es un procedimiento que se utiliza cuando se quiere acelerar la
sedimentación. Se coloca la mezcla dentro de una centrifuga, la cual tiene
un movimiento de rotación constante y rápido, lográndose que las
partículas de mayor densidad, se vayan al fondo y las más livianas queden
en la parte superior.
4) Levigación
Se utiliza una corriente de agua que arrastra los materiales más livianos a
través de una mayor distancia, mientras que los más pesados se van
depositando; de esta manera hay una separación de los componentes de
acuerdo a lo pesado que sean.
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5) Imantación
Se fundamenta en la propiedad de algunos materiales de ser atraídos por
un imán. El campo magnético del imán genera una fuente a tractora, que
si es suficientemente grande, logra que los materiales se acercan a él. Para
poder usar este método es necesario que uno de los componentes sea
atraído y el resto no.
6) Cromatografía de Gases
La cromatografía es una técnica cuya base se encuentra en diferentes
grados de absorción, que a nivel superficial, se pueden dar entre diferentes
especies químicas. En la cromatografía de gases, la mezcla, disuelta o no,
es transportada por la primera especie química sobre la segunda, que se
encuentran inmóvil formando un lecho o camino. Ambos materiales
utilizarán las fuerzas de atracción disponibles, el fluido (transportados),
para trasladarlos hasta el final del camino y el compuesto inmóvil para que
se queden adheridos a su superficie.
7) Cromatografía en Papel
Se utiliza mucho en bioquímica, es un proceso donde el absorbente lo
constituye un papel de Filtro. Una vez corrido el disolvente se retira el papel
y se deja secar, se trata con un reactivo químico con el fin de poder
revelar las manchas.
8) Decantación
Consiste en separar materiales de distinta densidad. Su fundamento es que
el material más denso.
9) Tamizado
Consiste en separar partículas sólidas de acuerdo a su tamaño.
Prácticamente es utilizar coladores de diferentes tamaños en los orificios,
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colocados en forma consecutiva, en orden decreciente, de acuerdo al
tamaño de los orificios. Es decir, los de orificios más grandes se encuentran
en la parte superior y los más pequeños en la inferior. Los coladores
reciben el nombre de tamiz y están elaborados en telas metálicas.
10)Filtración
Se fundamenta en que alguno de los componentes de la mezcla no es
soluble en el otro, se encuentra uno sólido y otro líquido. Se hace pasar la
mezcla a través de una placa porosa o un papel de filtro, el sólido se
quedará en la superficie y el otro componente pasará.
Unidad III
IMPACTO DEL DIÓXIDO DE CARBONO EN EL AGUA Y LA ATMOSFERA
El dióxido de carbono como mezcla
3.1 El dióxido de carbono
El dióxido de carbono (CO2), es uno de los gases más abundantes en la
atmósfera y juega un papel importante en los procesos vitales de plantas,
animales y, en definitiva del ser humano, como en la fotosíntesis, la
respiración o en diversas actividades internas del cuerpo humano.
Historia del dióxido de carbono
El dióxido de Carbono (CO2) es un gas inerte, incoloro, inodoro e insípido,
que está presente en nuestra atmósfera de manera natural; además de ser
aislador, no ser inflamable, ni permitir la combustión.
El CO2 es uno de los gases de efecto invernadero que contribuye a que la
Tierra tenga una temperatura habitable, siempre y cuando se mantenga en
unas cantidades determinadas. Sin dióxido de carbono, la Tierra sería un
bloque de hielo. Por otro lado un exceso de CO2 impide la salida de calor
de la atmósfera y provoca un calentamiento excesivo del planeta.
Características.
• No inflamable.
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• Incoloro.
• Inodoro.
• Más pesado que el aire.
• Oxidante al contacto con el agua.
• No tóxico.
• Asfixiante.
3.2 Usos del dióxido de carbono.
El Bióxido de Carbono se utiliza como gas en los refrescos, les da el sabor
ácido y la estimulante sensación de burbujeo tan característica en esa
clase de bebidas, también es útil en vinos y otras bebidas. Debido a su
característica de gas inerte, es utilizado también para inertización de
reactores, tanques o equipos de transferencia. También es utilizado en
procesos de soldadura por arco, en la industria de fundición, del plástico y
en la industria química entre otras.
Se utiliza como agente extintor eliminando el oxígeno para el fuego.
También en refrigeración como líquido refrigerante en máquinas frigoríficas
como hielo seco.
3.3 Impacto del dióxido de carbono en el agua y la atmosfera
El dióxido de carbono (CO2) es el más importante de los gases menores,
involucrado en un complejo ciclo global. Se libera desde el interior de la
Tierra a través de fenómenos tectónicos, vulcanismo y a través de la
respiración, procesos de suelos y combustión de compuestos con carbono
y la evaporación oceánica. El CO2 es un componente natural del aire. Se
ocupa de crear un efecto invernadero sobre la tierra, una especie de tapa
que impide que desaparezca el calor de la superficie y que la Tierra se
enfríe. Y la biosfera o el ecosistema global funcionan de tal manera que
hace posible la vida sobre el planeta.
Acidificación de los océanos:
La acidificación del océano es un peligro oculto causado por el aumento
de las concentraciones atmosféricas de dióxido de carbono (CO2).
Recientemente, los científicos han demostrado que la quema de petróleo,
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carbón o gas, transforma rápidamente la química básica de los océanos,
lo que hace que el agua sea más ácida. Cada día hay más evidencia de
que la acidificación afecta la vida marina en todo el mundo y que dentro
de unas décadas valiosos ecosistemas marinos pueden ser dañados o
destruidos.
¿Qué es la acidificación de los océanos?
El proceso de acidificación de los océanos es sorprendentemente simple.
De la misma manera que el dióxido de carbono, procedente de la quema
de combustibles fósiles, se acumula en la atmósfera y causa el
calentamiento global, también se acumula en los océanos, donde cambia
la química del agua. Cuando el dióxido de carbono entra en el océano,
este reacciona con el agua de mar para formar ácido carbónico.
Desde el comienzo de la revolución industrial, hace 150 años, el mar ha
absorbido aproximadamente una cuarta parte de todo el dióxido de
carbono proveniente de combustibles fósiles, lo cual es equivalente a 500
mil millones de toneladas. Por lo tanto, el promedio de acidez ha
aumentado un 30 por ciento. Las actividades de los humanos están
innegablemente vinculadas a los cambios en la acidez de los océanos.
Además de ser indiscutible el efecto que produce la acidificación del
dióxido de carbono, el CO2 que se produce por la quema de combustibles
fósiles se puede identificar y medir en el agua del océano.
• El dióxido de carbono es el gas de efecto invernadero más
importante emitido como consecuencia de actividades humanas,
tales como la quema de combustibles fósiles y la deforestación.
• El CO2 perdura en la atmósfera durante cientos e incluso miles de
años y por tanto determinará en gran medida el calentamiento
medio global en superficie a finales del siglo XXI y posteriormente.
• La mayoría de los aspectos del cambio climático perdurarán durante
muchos siglos, incluso aunque se detuvieran inmediatamente las
emisiones de CO2.
• Contaminantes primarios son:
Óxidos de azufre (SOx), óxidos de nitrógeno (NOx), monóxido de
carbono (CO), aerosoles, hidrocarburos, halógenos y sus derivados
(Cl2, HF, HCl, haluros), arsénico y sus derivados, ciertos componentes
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orgánicos, metales pesados (Pb, Hg, Cu, Zn) y partículas minerales
(asbesto y amianto).
• Contaminantes secundarios
Son los que se forman en la atmósfera mediante reacciones
químicas de otros contaminantes que proceden en su mayor parte
de fuentes antropogénicas: ozono (O3), sulfatos, nitratos, aldehídos,
cetonas, ácidos. Encontramos que los contaminantes atmosféricos se
subdividen en: partículas y gases. También se pueden agrupar en
función de sus posibles efectos sobre la salud humana y el medio
ambiente.
• PARTÍCULAS
Son los contaminantes atmosféricos más complejos, ya que
engloban un amplio espectro de sustancias, tanto sólidas como
líquidas, procedentes de diversas fuentes, entre las que destacan las
siguientes: polvo (producido por desintegración mecánica), humos
(procedentes de combustiones), brumas (por condensación de
vapor) y aerosoles (mezcla de partículas sólidas y/o líquidas
suspendidas en un gas).
• GASES
Un amplio abanico de sustancias, en forma gaseosa, de diversa
naturaleza y con comportamientos y dinámicas químicas muy
diferentes, constituyen los principales gases contaminantes
atmosféricos.
• ÓXIDOS DE CARBONO
Fundamentalmente son el monóxido de carbono (CO) y el dióxido
de carbono (CO2). Se liberan a la atmósfera como consecuencia de
las combustiones incompletas (CO) y completas (CO2). La fuente
principal del CO son los humos procedentes del escape de los
vehículos a motor.
El dióxido de carbono como agente del efecto invernadero
• El dióxido de carbono, junto al vapor de agua y otros gases, es uno de los gases de efecto invernadero (G.E.I.) que contribuyen a que la Tierra tenga una temperatura tolerable para la biomasa. Por otro lado, un exceso de dióxido de carbono se supone que acentuaría el fenómeno conocido como invernadero, reduciendo la emisión de calor al espacio y provocando un mayor calentamiento del planeta; sin embargo, se sabe también que un aumento de la temperatura del mar por otras causas (como la intensificación de la radiación
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solar) provoca una mayor emisión del dióxido de carbono que permanece disuelto en los océanos (en cantidades colosales), de tal forma que la variación del contenido del gas en el aire podría ser causa o consecuencia de los cambios de temperatura, cuestión que no ha sido dilucidada por la ciencia.
• En los últimos años la cantidad de dióxido de carbono en la atmósfera ha presentado un aumento. Se ha pasado de unas 280 ppmen la era preindustrial a unas 390 ppm en 2009 (aun cuando su concentración global en la atmósfera es de apenas 0,039 %). Este aumento podría contribuir, según el Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático promovido por la ONU, al calentamiento global del clima planetario, en oposición, otros científicos dudan de que la influencia de los gases llamados "de efecto invernadero" (básicamente anhídrido carbónico y metano) haya sido crucial en el calentamiento que se lleva registrando en promedio en la superficie terrestre (0,6 °C) en los aproximadamente últimos 100 años.
3.4 LA SATISFACCION DE LAS NECESIDADES
Este es considerado como el concepto más tradicional hacia donde fija su
atención el mercadeo el cual es la comprensión de las necesidades del
consumidor, que se considera sujeto activo en la relación de intercambio
económico, es precisamente esta la importancia que tiene para el
mercadeo conocer a su consumidor, en sus necesidades y las variables
que a través del producto que ofrezcan puede satisfacerlas. Dentro de
estas tenemos:
Las necesidades absolutas y relativas.
las necesidades “Absolutas “son aquellas que experimenta el individuo
indiferentemente de la situación que experimente la sociedad, estas son
limitadas en capacidad, y esto se debe a que a medida que se satisfacen
van apagándose, y las “Relativas” son aquellas que cuando se satisfacen
van a elevar a la persona y le ocasionan un sentimiento de superioridad,
debido a su naturaleza son consideradas insaciables, ya que cuando la
capacidad económica del individuo es mayor, aumenta en la misma
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proporción sus apetencias, es más podría decirse que esas conquistas en
el terreno de las necesidades relativas son las que sirven a las sociedades
actuales para definir las posiciones de los individuos en la escala social.
La necesidad, el deseo y la demanda.
“La Necesidad” podemos decir que ocasiona en el individuo un
sentimiento de privación que se encuentra intrínsecamente ligado a la
condición humana, por lo tanto es de carácter universal, común a todos,
este sentimiento posee la peculiaridad de motivar la conducta del
individuo a eliminar dicho sentimiento, Privación Conducta de
erradicación. “El deseo” Es la exteriorización de la voluntad de satisfacer la
necesidad, y que no todos los individuos van a realizar de la misma
manera puesto que depende de una serie de factores que influyen como
la edad, la cultura socialmente dominante, el ambiente climatológico y
otras situaciones.
“La demanda” consiste en la formulación expresa del deseo según la
voluntad de compra de cada individuo y según los recursos de que
dispone para ello. Pueden presentarse situaciones de necesidad sin deseo,
un ejemplo de esto es el enfermo que necesita comer para sobrevivir, pero
no puede expresar su deseo de comida, así como también puede existir
deseo sin demanda, la persona que carece de recursos para formular su
deseo.
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UNIDAD III
LA SATISFACCION DE LAS NECESIDADES
4.1 La combustión como herramienta para modificar la naturaleza.
Combustión: La combustión es la fuente de energía más importante provista
por la naturaleza. Sus aplicaciones en motores de combustión interna,
refinación de metales o cocción de alimentos, entre otros, hacen de ella un
elemento esencial en la eficiencia de algunos procesos.
¿Qué es la Combustión?
La combustión es la reacción química rápida del oxígeno del *aire u oxígeno
directo, que se define como comburente, con los distintos elementos que
constituyen el combustible (principalmente carbono (C) e hidrógeno (H).
Estas reacciones químicas liberan energía produciendo aumentos locales de
temperatura, lo que origina un flujo de calor hacia el exterior.
* El aire está compuesto principalmente de oxígeno (O) y nitrógeno (N).
Tipos de Combustión
Completa: Se produce cuando el total del combustible reacciona con el
oxígeno. En el caso de una combustión completa, los productos de esta
combustión son solamente CO2, H2O, O2 y N2. Es decir no quedan residuos
de combustible sin quemar.
Incompleta: Se produce cuando parte del combustible no reacciona
completamente. En este caso los productos de la combustión incluyen
también hidrocarburos no quemados, como C, H y CO.
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CONDICIONES PARA LA COMBUSTIÓN
Para que ocurra la combustión, el combustible debe alcanzar la denominada
temperatura de ignición. Cuando ello ocurre, el combustible comienza a
arder y se forma la llama, una zona donde ocurre una rápida oxidación del
combustible, liberando gran cantidad de energía, y que se produce a altas
temperaturas.
Una mezcla aire/combustible es inflamable cuando la llama iniciada en uno
de sus puntos puede propagarse.
Para cada combustible existen dos límites de inflamabilidad, fuera de los
cuales la mezcla no es combustionable. Por debajo del límite inferior de
inflamabilidad, la mezcla no es suficientemente rica en combustible, sobre el
límite superior de inflamabilidad la mezcla es pobre en comburente (aire).
Tipos de Llama
1. Llama de Premezcla: Una llama se considera premezclada cuando la
mezcla de combustible y comburente se realiza antes de la boquilla
del quemador. La cantidad de aire usualmente es menor que la
estequeométrica y el aire faltante proviene del ambiente que rodea la
llama, denominado aire secundario.
2. Llama de Difusión: Una llama es de difusión cuando la mezcla del
combustible y el comburente se realiza en el exterior del quemador. El
gas sale por la boquilla del quemador y el oxígeno para la combustión
proviene del aire circundante. Esta llama es más luminosa que la de
premezcla y su luminosidad proviene de las partículas de hollín
incandescentes.
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4.2 OXIDACIÓN DE LOS MATERIALES
Cuando un material se combina con el oxígeno, transformándose en óxidos
más o menos complejos, se dice que experimenta una reacción de
oxidación. De una forma esquemática, se puede representar el proceso de
oxidación de la siguiente manera:
Material + Oxígeno = Óxido del material ± energía
El signo + que precede a la energía indica que la reacción es exotérmica y,
en consecuencia, transcurre hacia la formación del óxido. En cambio, si la
reacción es endotérmica (signo - para la energía), puede deducirse que el
material será de difícil oxidación.
Cuando un material se encuentra situado en una atmósfera oxidante, su
superficie se oxida más o menos rápidamente; el óxido que se forma se
deposita en la parte exterior del material recubriéndolo por completo. Para
que el proceso de oxidación continúe en esa situación, el material o el
oxígeno deben atravesar, por difusión, la capa de óxido, que se comporta
oponiéndose tanto al movimiento de los átomos de oxígeno como a los del
material. Existen capas de óxidos que presentan mayor oposición a este
movimiento que otras.
¿QUÉ ES LA OXIDACIÓN?
Básicamente, la oxidación es la falta de electrones en átomos cuando dos o
más sustancias interactúan: con perder un electrón es más que suficiente.
Esto significa que el átomo de metal pasa de un estado neutral a una carga
positiva de iones cuando entra en contacto con el oxígeno, produciendo el
óxido.
La oxidación también puede producirse cuando se disuelven
los metales; por ejemplo, si disolvemos zinc en ácido, así como también con
otros elementos, como una manzana en contacto con el aire.
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El contrario de la oxidación es la reducción, que se produce cuando se
adiciona al menos un electrón cuando dos sustancias entran en contacto.
TIPOS DE OXIDACIÓN
Las oxidaciones pueden ser lentas o rápidas, pero en todas ellas se
libera energía. Sin embargo y por lo general, el término oxidación se aplica a
procesos cuyas manifestaciones son lentas y en donde la energía que se
produce no se percibe, porque se disipa en el ambiente. Por ejemplo: la
respiración, la corrosión de los metales, la putrefacción de la madera, el
envejecimiento del cuerpo, etc.
En las oxidaciones rápidas los efectos son inmediatos y claramente visibles.
En estas reacciones se generan grandes cantidades de calor, y debido a
esto, se puede producir una llama. Esto es lo que se conoce
como reacciones de combustión.
Para realizar el proceso de oxidación se pueden utilizar diferentes
mecanismos o sistemas, entre ellos podemos mencionar:
• OXIDACIÓN QUÍMICA.
Reacción que tiene lugar, por ejemplo, en presencia del oxígeno disuelto del
agua en un proceso a través del cual el oxígeno es reducido y el compuesto
orgánico es oxidado. (Utilizado para purificar aguas servidas).
• OXIDACIÓN ELECTROQUÍMICA
La oxidación electroquímica (depuración electroquímica) se produce
mediante reacciones anódicas (indirectas y/o directas) en las que el oxígeno
es transferido desde el disolvente (agua) a los productos que deben
oxidarse.
La característica principal del tratamiento es que utiliza la energía eléctrica
como vector de descontaminación ambiental.
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• OXIDACIÓN TÉRMICA
Método de oxidación que empleando hornos se aplica para incinerar de
residuos, los que se transforman en materias inertes (cenizas o escorias) y
gases a través de una combustión controlada a temperaturas elevadas (900º
C).
Lo que comúnmente llamamos basura, técnicamente se conoce como
desechos sólidos y consiste básicamente de todo material, producto de las
actividades humanas, que se bota o elimina por carecer de valor o utilidad.
• OXIDACIÓN CATALÍTICA
Existen unas sustancias, denominadas catalizadores, que tienen la
propiedad de acelerar la reacción de oxidación de los compuestos orgánicos
volátiles a temperaturas relativamente bajas, generalmente entre 250 y 350º
C, sin experimentar un cambio químico.
Los gases a depurar deben ser calentados hasta alcanzar la temperatura de
funcionamiento del catalizador. Este calor necesario es suministrado por un
quemador a gas o un calentador eléctrico. Para reducir el consumo
energético, puede instalarse un pre calentador que aproveche el calor de los
gases ya depurados.
• OXIDACIÓN Y RESPIRACIÓN
La oxidación es el efecto primario de la respiración en el cuerpo, es un
proceso natural que implica que el oxígeno se combine con otra sustancia.
Como resultado de esta oxidación, la composición química de ambas
sustancias cambia.
Otro ejemplo lo tenemos con la respiración celular, que no es más que la
oxidación de glucosa (C6H12O6) a CO2 y la reducción de oxígeno a agua.
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Ya vimos que, técnicamente hablando, la oxidación incluye cualquier
reacción en la cual se transfieren electrones, la mayoría de las oxidaciones
producen grandes cantidades de energía. La oxidación es como una
combustión dentro del cuerpo, cuando el oxígeno convierte los azúcares en
energía.
Nuestro cuerpo también usa la oxidación como defensa contra bacterias,
virus, fermentaciones, etcétera, porque las moléculas oxidantes atacan a las
células patógenas y éstas son expulsadas de cuerpo a través del proceso
normal de eliminación.
4.3 Mezclas contaminantes del aire
La contaminación del aire es una mezcla de partículas sólidas y gases en
el aire. Las emisiones de los automóviles, los compuestos químicos de las
fábricas, el polvo, el polen y las esporas de moho pueden estar
suspendidas como partículas.
El ozono, un gas, es un componente fundamental de la contaminación del
aire en las ciudades. Cuando el ozono forma la contaminación del aire
también se denomina.
FUENTES DE CONTAMINACIÓN
Las naturales: de las que el hombre no es responsable y no puede hacer
nada, ya que se trata de procesos que existieron siempre, como en el caso
de los volcanes, que pueden pasar muchos años sin actividad hasta que
despiertan por medio de erupciones más o menos violentas.
Las artificiales: son el resultado de las diversas actividades del hombre,
como los procesos industriales, las combustiones de automóviles,
mecanismos de calefacción, etc.
Efectos debidos a la contaminación del aire
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Salud humana
Olores
Enfermedades crónicas
Incapacidad laboral
Bronquitis
Asma
Bienestar general.
Salud animal
Envenenamiento por plomo,
arsénico, etc.
Radioactividad
Enfermedades agudas o
crónicas
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4.4 EL EFECTO INVERNADERO Y SU IMPORTANCIA.
Se llama efecto invernadero al fenómeno por el que determinados gases
componentes de una atmósfera planetaria retienen parte de la energía
que el suelo emite al haber sido calentado por la radiación solar.
Este fenómeno evita que la energía del sol recibida constantemente por la
tierra vuelva inmediatamente al espacio produciendo a escala planetaria
un efecto similar al observado en un invernadero.
¿Por qué se produce?
Se podría decir que el efecto invernadero es un fenómeno atmosférico
natural que permite mantener una temperatura agradable en el planeta, al
retener parte de la energía que proviene del sol. El aumento de la
concentración de dióxido de carbono (CO2) proveniente del uso de
combustibles fósiles ha provocado la intensificación del fenómeno
invernadero. Principales gases: Dióxido de carbono/ CO2.
Consecuencias
Grandes cambios en el clima a nivel mundial.
El deshielo de los casquetes polares lo que provocaría el aumento
del nivel del mar.
Las temperaturas regionales y los regímenes de lluvia también sufren
alteraciones, lo que afecta negativamente a la agricultura.
Aumento de la desertificación.
Cambios en las estaciones, lo que afectará a la migración de las
aves, a la reproducción de los seres vivos etc.
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¿Podríamos vivir sin el efecto invernadero?
En el Sol se producen una serie de reacciones nucleares que tienen como
consecuencia la emisión de cantidades enormes de energía. Una parte
muy pequeña de esta energía llega a la Tierra, y participa en una serie de
procesos físicos y químicos esenciales para la vida.
Mientras que la atmósfera absorbe la radiación infrarroja y ultravioleta, la
luz visible llega a la superficie de la Tierra. Una parte muy pequeña de esta
energía que nos llega en forma de luz visible es utilizada por las plantas
verdes para producir hidratos de carbono, en un proceso químico
conocido con el nombre de fotosíntesis.
En este proceso, las plantas utilizan anhídrido carbónico y luz para producir
hidratos de carbono (nuevos alimentos) y oxígeno.
Las emisiones de gases por las industrias, las plantas de generación de
electricidad, los automóviles y la tala de árboles provocan daños en el
ambiente. La liberación de gases como el dióxido de carbono influye
directamente en la atmósfera ya que, como decíamos, atrapan más calor
del que necesitamos.
Gases de invernadero
Los gases que producen el efecto invernadero provocan que la radiación
infrarroja del sol se retenga en el ambiente. Esto ocasiona que se caliente
la superficie de la Tierra y la parte inferior de la atmósfera. Desde principios
de siglo hasta hoy, la temperatura ya se ha incrementado en 0,5 grados
centígrados. El dióxido de carbono (CO2) es el gas más importante de
efecto invernadero.
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Conclusión
Un ejemplo ilustrativo de la importancia actual del gas natural se evidencia
en la generación eléctrica: los líquidos derivados del petróleo participan
con el 2%, la hidroelectricidad con el 75% y el gas natural con el 23%. Por
otro lado, el apoyo a la industria ha sido decisivo al contribuir con las
necesidades energéticas de ese importante sector con el equivalente a
281 mil barriles diarios (MBDPE) en más de 1.300 industrias instaladas en las
áreas de influencia de los gasoductos. Otro aporte significativo desde el
punto de vista social, es que el gas natural mejora la calidad de vida en
más de 400 mil hogares de Caracas, Maracaibo y Puerto La Cruz, y
existen proyectos muy avanzados para dotar de gas doméstico a
importantes centros urbanos del país.
Las enormes reservas de gas natural que posee Venezuela, del orden de 40
mil 200 millones de BPE, permiten adelantar proyectos que aporten usos
más nobles a este hidrocarburo. El Complejo Petroquímico José Antonio
Anzoátegui, con su estructura jurídica de condominio, es el asiento actual
y futuro de nuevas industrias petroquímicas que se van desarrollando en
círculos concéntricos, con el incremento de modernas tecnologías para la
obtención del producto final o, cuando menos, de productos intermedios
con nuevos valores agregados. Asimismo, facilita y abarata los servicios
comunes que se requieren, tales como el agua y la electricidad.
En la actualidad, el gas natural ha logrado cuotas relevantes en el
mercado energético nacional, relegando su minusvalía y
los costos irrecuperables que se derivaban de su manejo. Como dato
inicial diremos que el gas natural participa, en el mercado energético
nacional, con un 46%. De los 1 millón 212 mil 500 barriles diarios (MBDPE)
que consume el país, el gas natural aporta 555.920 barriles y la tendencia
es a incrementar esta cifra. Como beneficio asociado a su uso,
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