física y química. 2º eso. prof. ana mª espinosa. · 2021. 1. 20. · física y química. 2º...

Física y Química. 2º ESO. Prof. Ana Mª Espinosa.

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UNIDAD 1. LA ACTIVIDAD CIENTÍFICA.

1. EL MÉTODO CIENTÍFICO: ETAPAS.

El método científico nos sirve para explicar de una manera ordenada el mundo físico.

Se compone de las siguientes etapas:

Observación de un fenómeno: vemos un hecho del cual desconocemos las

causas.

Planteamiento de una hipótesis: una hipótesis es una posible explicación al

fenómeno que hemos observado.

Comprobación: para saber si nuestra hipótesis es correcta o no, debemos

recoger datos. Estos datos se pueden recopilar, dependiendo de qué estemos

investigando, de dos formas:

Realizando experimentos en condiciones controladas.

Recogiendo datos en la naturaleza (trabajo de campo).

Marie Curie realizó sus investigaciones sobre elementos químicos radioactivos en un laboratorio.

La primatóloga Dian Fossey estudió en la naturaleza el comportamiento de los gorilas.

Conclusiones: analizamos los datos obtenidos para determinar si nuestra

hipótesis es correcta o no. Si nuestra hipótesis no es adecuada debemos

plantear una nueva y volver a iniciar todo el proceso.

En resumen:

OBSERVAR UN FENÓMENO

PLANTEAR UNA HIPÓTESIS

COMPROBAR

CONCLUSIONES


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Veamos un ejemplo:

ETAPAS EJEMPLO

Observación de un fenómeno. ¿De dónde surgen los microbios?

Planteamiento de una hipótesis. Antiguamente se creía que aparecían espontáneamente en la materia. En el siglo XIX Pasteur afirmó que los microorganismos sólo podían surgir a partir de otros microorganismos.

Comprobación. Para comprobarlo diseñó un experimento: puso varios recipientes con caldo hervido para eliminar cualquier posible microorganismo. Estos recipientes tenían una forma especial para que no pudiesen entrar en ellos el polvo y otras partículas. Observó que en estos recipientes no aparecían microbios mientras que en los recipientes abiertos, sí.

Conclusiones. De sus experimentos dedujo que los microorganismos no aparecen “de la nada”, sino que surgen de otros que vienen en el aire. Por lo tanto, la experimentación demostró que su hipótesis era correcta.

2. MEDIDA DE MAGNITUDES. SISTEMA INTERNACIONAL DE UNIDADES.

Magnitud: propiedad física que puede ser medida.

Existen muchísimas magnitudes, algunos ejemplos son:

Temperatura Velocidad Masa Tiempo Volumen

Medir es comparar una magnitud con su respectiva unidad, con el fin de averiguar

cuántas veces la segunda está contenida en la primera.


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Una unidad es la cantidad que se toma como referencia para comparar las demás de

su mismo tipo.

Ejemplo: toma como unidad tu mano y úsala como referencia para determinar la

longitud de tu mesa. ¿Cuántas veces cabe tu mano en esa longitud?

2.1. El Sistema Internacional de unidades.

Durante muchos siglos, en cada país, e incluso en cada región, las unidades de medida

eran diferentes. Esto hacía complicado el comercio y el intercambio de conocimientos

científicos. A lo largo de la Historia hubo varios intentos de unificar las unidades de

medida hasta que, a finales del siglo XVIII en Francia, se empezaron a definir de una

serie de unidades con el objetivo de que todos emplearan las mismas. De este hecho

proviene el actual Sistema Internacional de Unidades que es el usado hoy en día a nivel

mundial.

2.2. Magnitudes fundamentales y magnitudes derivadas.

Hay siete magnitudes fundamentales. A partir de ellas se definen el resto de las

magnitudes (magnitudes derivadas).

Ejemplos de magnitudes derivadas: velocidad, aceleración, fuerza, energía, potencia,

densidad, resistencia eléctrica, etc.

2.3. ¿Cómo escribir correctamente las unidades y sus símbolos?

Las unidades de medida son esenciales para la industria, el comercio y la investigación.

Hay incluso un Real Decreto por el que se establecen las unidades legales de medida y

cómo deben escribirse correctamente. A continuación puedes ver algunas de las

normas que aparecen ese decreto.

Los símbolos de las unidades se escriben en minúsculas excepto si derivan de

un nombre propio, en cuyo caso la primera letra es mayúscula. Como excepción


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se permite el uso de la letra L en mayúscula o l en minúscula como símbolos del

litro, a fin de evitar la confusión entre la cifra 1 (uno) y la letra l (ele).

Un prefijo de múltiplo o submúltiplo, si se usa, forma parte de la unidad y

precede al símbolo de la unidad, sin espacio entre el símbolo del prefijo y el

símbolo de la unidad. Un prefijo nunca se usa solo y nunca se usan prefijos

compuestos.

Los símbolos de las unidades son entidades matemáticas y no abreviaturas. Por

tanto, no van seguidos de un punto, salvo al final de una frase, ni se usa el

plural, ni se pueden mezclar símbolos de unidades con nombres de unidades en

una misma expresión.

No se permite emplear abreviaturas para los símbolos y nombres de las

unidades. Ejemplos típicos de errores son: seg (por s o segundo), mm cuad.

(por mm2 o milímetro cuadrado), cc (por cm3 o centímetro cúbico), gr (por g o

gramo) o mps (por m/s o metro por segundo).

Los nombres de las unidades empiezan por minúscula (incluso cuando su

nombre es el de un científico eminente y el símbolo de la unidad comienza por

mayúscula), salvo que se encuentren situados al comienzo de una frase o en un

texto en mayúsculas, como un título. Los nombres de las unidades sí pueden

escribirse en plural.

2.4. Factores de conversión.

El factor de conversión es una fracción en la que el numerador y el denominador valen

lo mismo (son valores iguales expresados en unidades distintas), por lo tanto la

fracción de conversión vale la unidad.

Mediante factores de conversión podemos pasar de unas unidades a otras

equivalentes con poco riesgo de confundirnos. Basta con multiplicar repetidamente

por sucesivos factores de conversión, hasta que lleguemos a la unidad que deseemos.

Los pasos que debemos seguir para realizar un cambio de unidades utilizando los

factores de conversión son los siguientes:

1º Vemos las unidades que tenemos y a cuales queremos llegar.

2º Se crean factores de valor unidad, es decir, que el valor del numerador y del

denominador sea igual. Para ello debemos colocar en el numerador y en el

denominador las unidades de forma que se anulen las unidades antiguas y se queden

las nuevas.


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3º Se eliminan las unidades iguales que aparecen en el numerador y en el

denominador.

4º Se hacen las operaciones matemáticas para simplificar.

Ejemplos. Usando factores de conversión determina a cuántas horas equivalen 1020 minutos.

La relación entre horas y minutos es 1h=60min

1020 min = 1020 min.1h

60 min=

1020 min.1h

60 min = 17 h

Fíjate en que el factor de conversión tiene en el denominador la unidad

hora y en el denominador la unidad minutos para que al hacer la

multiplicación se pueda simplificar correctamente con la unidad original.

------------------------------------------------------------------------------ Con ayuda de factores de conversión calcula a cuántos metros equivalen 4,7 km.

La relación entre km y m es 1km=1000 m

4,7 km = 4,7 km . 1000m

1 km=

4,7 km.1000m1km

= 4700 m

--------------------------------------------------------------------------------

Expresa en unidades S.I. la velocidad de un coche que circula a 120 𝑘𝑚

ℎ.

En el SI las unidades para la velocidad son m

s. En este caso, por lo tanto hay

que emplear dos factores de conversión.

1km=1000 m

1h= 3600 s

120 km

h = 120

km

h .

1000m

1 km.

1h

3600s =

120 km . 1000 m . 1 h

1 h . 1 km . 3600 s = 33,33

m

s

2.5. Notación científica.

En muchas ocasiones las cifras que se van a manejar en este curso son

extremadamente largas. Para facilitar el manejo de estas cifras se usa la notación

científica: consiste en expresar números mediante potencias de 10.


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Recuerda:

…. 10-4

10-3

10-2

10-1

100

101 10

2 10

3 10

4 10

5 10

6 ……

….. 0,0001 0,001 0,01 0,1 1 10 100 1000 10000 100000 1000000 …..

*Si el número es mayor de 1: escribimos el primer número y a continuación una coma

y el resto de las cifras del número. Ponemos un punto (para indicar la multiplicación) y

después un 10 elevado al número de sitios que hemos movido la coma.

Ejemplos:

9239011 = 9,239011.106 700 000 000 = 7.108 42000,07 = 4,2 .104

*Si el número es menor de 1: escribimos el primer número diferente de 0 y a

continuación una coma y el resto de las cifras del número, ponemos un punto (para

indicar la multiplicación) y después un 10 elevado al número de sitios que hemos

movido la coma pero poniendo un exponente negativo

Ejemplos:

0,000237 = 2,37.10-4 0,0000006 = 6.10-7

OJO : las unidades que acompañan a la cantidad deben ir al final. Por ejemplo:

6.10-7 kg (y no 6 kg.10-7).

Otro error frecuente es omitir el 10. Por ejemplo, escribir 6-7 kg en vez de 6.10-7 kg.

2.6. Redondeo.

Es habitual que, al hacer operaciones, el resultado tenga una gran cantidad de cifras

decimales. Por diversos motivos, muchas veces es preciso efectuar redondeos.

Redondear consiste en despreciar cifras situadas a la derecha de la última cifra que

tomamos como significativa. Si la cifra siguiente es superior o igual a 5, sumaremos

una unidad a esa última cifra significativa.

Ejemplo. Redondea a las centésimas las siguientes masas: 67,887 kg= 67,89 kg 66,882 kg = 66,88 kg 66,885 kg = 66,89 kg


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3. ALGUNAS MAGNITUDES IMPORTANTES Y SUS UNIDADES.

3.1. Masa.

Es la cantidad de materia que tiene un cuerpo.

Su unidad SI es el kilogramo (kg).

Como ya sabemos, existen otras unidades para la masa. A continuación puedes ver

algunas de ellas:

3.2. Longitud.

Magnitud física que expresa la distancia entre dos puntos.

Su unidad SI es el metro (m).

Como ya sabemos, existen otras unidades para la longitud. A continuación puedes ver

algunas de ellas:

3.3. Superficie.

Magnitud que expresa la extensión de un cuerpo en dos dimensiones, longitud y

anchura.

Su unidad SI es el metro cuadrado (m2).


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3.4. Volumen.

Magnitud física que expresa la extensión de un cuerpo en tres dimensiones, largo,

ancho y alto.

Su unidad SI es el metro cúbico (m3).

Las medidas de capacidad se emplean para medir la cantidad de líquido o de sólidos

áridos (arena, cereales, etc.) que cabe en un recipiente. Su unidad típica es el litro (no

es una unidad SI).

OJO : fíjate que las unidades de capacidad van de 10 en 10.

¿Cómo se relacionan las unidades de capacidad con las de volumen?

1 kL = 1 m3 1 L = 1 dm3

1mL = 1 cm3


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4. EL TRABAJO EN EL LABORATORIO

4.1. Seguridad en el laboratorio.

En multitud de ocasiones las personas que trabajan en un laboratorio están expuestas

a riesgos, a veces muy serios. Éstas son algunas normas de seguridad básicas:

a) Localiza los dispositivos de seguridad más próximos. Infórmate sobre su

funcionamiento.

EXTINTOR LAVAOJOS GAFAS PROTECTORAS

BOTIQUÍN

DUCHA DE SEGURIDAD

BATA DE LABORATORIO

MANTAS IGNÍFUGAS

SEÑAL DE SALIDA DE EMERGENCIA

b) Presta atención a las medidas de seguridad, tanto a las que aparezcan por

escrito en el guion de prácticas como aquellas que la profe diga oralmente.

c) En caso de duda, consulta a la profesora. Recuerda que no está permitido

realizar ninguna experiencia no autorizada por tu profesora.

d) No comas ni bebas en el laboratorio.

e) Trabaja de manera ordenada, procurando mantener limpia tu zona.


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f) Lee las etiquetas de seguridad. Las botellas de reactivos contienen pictogramas y

frases que informan sobre su peligrosidad, uso correcto y las medidas a tomar en caso

de ingestión, inhalación, etc.

A continuación puedes observar los pictogramas que se emplean para indicar

diferentes peligros que pueden presentar ciertas sustancias:

4.2. ¿Cómo hacer tablas y gráficas?

Las tablas nos permiten ver el conjunto de datos obtenidos durante una investigación

científica.

En la parte de arriba se pone un título para identificarla.

Las medidas de una misma magnitud se escriben en una columna vertical.

En el encabezamiento de cada columna se indicará el nombre y/o símbolo de la

magnitud que se está midiendo.

En el encabezamiento también ponemos a continuación de la magnitud las

unidades entre paréntesis. Así ya no será necesario ponerlas otra vez al lado de

cada medida.

Ejemplo:

Datos velocidad-tiempo (MRUA)

t(s) v(m/s)

0 6

2 8

4 10

6 12

8 14


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Es conveniente usar los múltiplos y submúltiplos adecuados o bien notación

científica para que las cifras sean “manejables”.

Ejemplo: es mejor escribir 2,7.10-4 kg o 0,27 g que 0,00027 kg.

Las gráficas sirven para visualizar las relaciones entre las diferentes magnitudes

involucradas en el experimento.

El eje de las x se denomina eje de abscisas y el eje de las y, eje de ordenadas.

Las gráficas se elaboran a partir de las tablas.

Cuando hacemos una gráfica con dos magnitudes, una será la variable

independiente (se representa en el eje de abscisas o eje x) y otra la variable

dependiente (se representa en el eje de ordenadas o eje y).

La variable independiente es la magnitud que vamos a ir cambiando para

observar que pasa con la otra magnitud (variable dependiente).

En los ejes debe indicarse claramente la magnitud de que se trata, el intervalo

de medida y las unidades.

Ejemplo:


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El intervalo que abarcan los ejes debe coincidir con nuestros datos de manera

que ocupen la mayor parte de la gráfica.

NO SÍ

Los ejes deben llevar indicado el valor de la magnitud a intervalos regulares.

Estas indicaciones no tienen obligatoriamente que coincidir con nuestras

medidas.

Ejemplo:

No es obligatorio que aparezca en la gráfica el origen de coordenadas (0,0).

Los intervalos tienen que ser fáciles de “leer”.

LEY DE OHM

R(Ω) V(V)

2,7 8,1

3,3 9,9

5,1 15,3

6,5 19,5

6,9 20,7

7,2 21,6


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4.3. Material de laboratorio.

A continuación tienes algunos de los instrumentos de laboratorio más típicos:

VIDRIO DE RELOJ

TUBO DE ENSAYO

GRADILLA

PROBETA

BURETA


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MATRAZ AFORADO

VASO DE PRECIPITADOS

EMBUDO DE DECANTACIÓN

MATRAZ ERLENMEYER

VARILLA DE VIDRIO


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EMBUDO DE VIDRIO

PIPETA AFORADA

PIPETA GRADUADA

FRASCO LAVADOR

MECHERO BUNSEN


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MATRAZ DE DESTILACIÓN

COLUMNA DE DESTILACIÓN

REFRIGERANTE

MORTERO

ESPÁTULA


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UNIDAD 2. LA MATERIA.

1. MATERIA: PROPIEDADES.

La materia es todo lo que posee masa y ocupa un lugar en el espacio.

La materia puede describirse midiendo el valor de sus propiedades. Por ejemplo: la

densidad, el color, la masa, el volumen, etc.

Estas propiedades de la materia se clasifican en:

Propiedades generales: son comunes a todo tipo de materia y no nos sirven

para identificarla (masa, volumen, longitud, temperatura,….).

Propiedades características: tienen un valor propio para cada sustancia y nos

sirven para identificarlas (densidad, color, conductividad, temperatura de

fusión,….).

1.1. Densidad.

La densidad (d) es una propiedad característica que se determina dividiendo la masa

(m) de la sustancia entre el volumen (V) que ocupa:

d = m

V

Sus unidades en el S.I. son kg

m3

Por ejemplo, la densidad del agua es de 1000 kg

m3

Ejemplo: Determina la densidad de un plástico si 495 kg ocupan un volumen de 0,5 m3.

Datos: d = m

V

m= 495 kg

V = 0,5 m3

d?

Sustituimos en la fórmula:

d= 495 kg

0,5 m3

d= 990 kg

m3


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HERRAMIENTAS.

CÓMO RESOLVER UN PROBLEMA.

Una de las partes más importantes de la materia de Física y

Química es aprender cómo resolver problemas numéricos. A

continuación tienes algunos consejos para hacerlo:

i. Aunque suene tonto decirlo, lo primero que hay que

hacer es leer el enunciado hasta comprenderlo

completamente. Si hace falta, se lee varias veces.

ii. Lo siguiente es anotar en una columna a nuestra

izquierda todos los datos con sus unidades al lado.

También debemos indicar qué magnitud nos están

preguntando.

iii. A continuación, buscamos una ley, ecuación,… que nos

relacione los datos que nos está proporcionando el

enunciado con la magnitud que deseamos averiguar.

Escribimos esa fórmula en la parte central superior de

nuestra hoja. En este curso no te pasará muy a menudo,

pero en próximos años vas a ver que, muchas veces, no

hay una ecuación que se pueda aplicar directamente y

que para resolver un problema hay que hacer cálculos en

varios pasos.

iv. Antes de usar la ecuación debemos comprobar que las

unidades de los datos son coherentes. Muy

frecuentemente (aunque no siempre) nos va a interesar

que estos datos estén en unidades SI. En caso de que

haya que hacer algún cambio, debemos usar factores de

conversión.

v. Ahora sí: sustituimos nuestros datos en la fórmula y

despejamos la magnitud por la que nos preguntan. No

olvides poner las unidades correctas en el resultado.

Repasamos cálculos, etc. y comprobamos que el resultado final

es razonable. En caso contrario, debemos volver a empezar. Si

no tienes tiempo a rehacer el problema (por ejemplo, en un


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examen) debes indicar, de manera razonada, que el

resultado es absurdo.

2. APLICACIONES DE LOS MATERIALES.

Como ya sabemos, los diversos materiales tienen diferentes aplicaciones en función

de sus propiedades características. A su vez, las propiedades características dependen

de la estructura interna del material.

MÁS NIVEL Las propiedades dependen de la estructura interna del material: es decir de los átomos de qué elementos químicos los forman y del tipo de enlace que existe entre esos átomos. Por ejemplo, los átomos metálicos se unen entre sí mediante un tipo de enlace llamado “enlace metálico” que explica por qué son tan buenos conductores de la corriente eléctrica.

3. ESTADOS DE AGREGACIÓN

La materia se presenta en tres estados o formas de agregación: sólido, líquido y

gaseoso.

Los sólidos: tienen forma y volumen constantes.

Los líquidos: no tienen forma fija pero sí volumen constante.

Los gases: no tienen forma ni volumen fijos. En ellos es muy característica la

gran variación de volumen que experimentan al cambiar las condiciones de

temperatura y presión. Los gases tienden a ocupar el volumen del recipiente

que los contiene.

ESTADOS DE AGREGACIÓN

SÓLIDO LÍQUIDO GAS


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MÁS NIVEL Existe otro estado más de la materia: el estado de plasma. El plasma es materia gaseosa fuertemente ionizada, con igual número de cargas eléctricas libres positivas y negativas. Es el estado más frecuente en el Universo, aunque no en nuestro planeta.

4. MODELO CINÉTICO-MOLECULAR

Este modelo intenta explicar la materia y afirma que:

La materia está formada por unas partículas tan pequeñas que no se pueden

ver ni usando un microscopio.

Las partículas están en continuo movimiento y entre ellas existen fuerzas

atractivas, llamadas fuerzas de cohesión.

Las partículas al estar en movimiento, se encuentran a una cierta distancia unas

de otras. Entre las partículas hay espacio vacío.

5. ¿CÓMO EXPLICA EL MODELO CINÉTICO-MOLECULAR LOS DIFERENTES ESTADOS DE

AGREGACIÓN?

En el estado sólido las partículas están muy juntas y se mueven oscilando

alrededor de unas posiciones fijas; las fuerzas de cohesión son muy grandes.

En el estado líquido las partículas están más separadas y se mueven de manera

que pueden cambiar sus posiciones, pero las fuerzas de cohesión, aunque son

manos intensas que en el estado sólido, impiden que las partículas puedan

independizarse.

En el estado gaseoso las partículas están totalmente separadas unas de otras y

se mueven libremente; no existen fuerzas de cohesión.


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6. CAMBIOS DE ESTADO.

Fusión: paso de un sólido al estado líquido por medio del calor; durante este

proceso la temperatura permanece constante ya que toda la energía térmica

aportada se invierte en el cambio de estado. Esta temperatura se conoce como

punto de fusión o temperatura de fusión y su valor depende de la sustancia (es

una propiedad característica). Por ejemplo, el punto de fusión del agua pura es

0oC.

Solidificación o congelación: paso de un líquido a sólido por medio del

enfriamiento. De nuevo, el proceso se realiza a temperatura constante (punto

de congelación o solidificación). Su valor coincide con el punto de fusión y

también es una propiedad característica de la materia.

Vaporización: son los procesos físicos en los que un líquido pasa a estado

gaseoso. Hay dos mecanismos distintos: la ebullición y la evaporación.

Evaporación: sucede a cualquier temperatura y sólo en la superficie del

líquido.

Ebullición: vaporización en todo el volumen del líquido. Se produce a la

temperatura o punto de ebullición.


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Condensación: cambio de estado de la materia que se pasa de forma gaseosa a

forma líquida. Es el proceso inverso a la vaporización.

Sublimación: Es el proceso que consiste en el cambio de estado de la materia

sólida al estado gaseoso sin pasar por el estado líquido. Un ejemplo clásico de

sustancia capaz de sublimarse es el hielo seco (dióxido de carbono sólido).

Sublimación inversa: Es el paso directo del estado gaseoso al estado sólido.

Ejemplo: en determinadas condiciones los vapores de yodo pueden pasar

directamente a convertirse en cristales.


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En resumen:

OJO : durante los cambios de estado la temperatura de la sustancia permanece constante. Fíjate, por ejemplo, en esta gráfica de calentamiento del agua. Durante los cambios de estado (fusión y ebullición) toda el calor aportado se invierte en esa transformación por lo que la temperatura no sube en esos momentos (son los tramos horizontales en la gráfica).

7. ¿CÓMO EXPLICA EL MODELO CINÉTICO-MOLECULAR LOS CAMBIOS DE ESTADO?

Si aumentamos la temperatura de un sistema material sólido, sus partículas se

moverán más rápidamente y aumentarán la distancia media entre ellas, las fuerzas de

cohesión disminuyen y llegará un momento en que estas fuerzas son incapaces de

mantener las partículas en posiciones fijas, de manera que pueden desplazarse, el

sistema material se ha convertido en líquido.


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Si la temperatura del líquido continúa aumentando, las partículas aumentarán aún más

su rapidez, la distancia media entre ellas irá aumentando y las fuerzas de cohesión van

disminuyendo hasta que finalmente las partículas pueden liberarse unas de otras,

ahora el sistema material está en estado gaseoso.

Si disminuimos la temperatura de un sistema material en estado gaseoso, disminuye la

rapidez de las partículas y esto hace posible que al acercarse las partículas

casualmente, las fuerzas de cohesión, que siempre aumentan al disminuir la distancia,

puedan mantenerlas unidas, el sistema material pasará al estado líquido.

Si disminuye aún más la temperatura, al moverse más lentamente las partículas, la

distancia media entre ellas sigue disminuyendo, las fuerzas de cohesión aumentarán

más y llegará un momento que son lo suficientemente intensas como para impedir que

las partículas puedan desplazarse, obligándolas a ocupar posiciones fijas, el sistema

material se ha convertido en un sólido.

8. PRESIÓN EN UN GAS. UNIDADES DE PRESIÓN.

La presión se define como la fuerza por unidad de superficie.

La presión de un gas se origina por el choque de sus partículas con las paredes del

recipiente que lo contiene. Cuantas más partículas choquen, mayor será la presión y

cuanto más rápido se muevan (cuanto a mayor temperatura estén), mayor será la

presión.

La unidad SI para la presión es el pascal (Pa). Sin embargo, se usan muchas otras

unidades, como la atmósfera (atm):

1 atm = 1,013.105 Pa

9. LEYES DE LOS GASES.

9.1. Ley de Boyle-Mariotte: A temperatura constante, el volumen de un gas es

inversamente proporcional a la presión que éste ejerce.

Es decir, si aumente la presión, disminuye el volumen en la misma proporción y

viceversa.


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Expresada en términos matemáticos:

P.V= CONSTANTE

Si la queremos usar en un problema comparando la situación de un gas en las

“condiciones 1 y 2”:

P1.V1 = P2.V2

Ejemplo: Un gas a una presión de 30000 Pa ocupa un volumen de 0,8 m3. Si disminuimos la presión a 19000 Pa, sin variar la temperatura. ¿Cuál será el nuevo volumen del gas?

En el problema nos hablan de un gas, por lo que debemos pensar en alguna

fórmula relacionada con éstos.

Nos dicen además que la temperatura permanece constante y que varía la

presión. La ley que describe este comportamiento es la ley de Boyle. Su

fórmula es: P1.V1 = P2.V2 Datos:

T constante

P1 =30000 Pa

P2 =19000 Pa

V1 = 0,8 m3

V2 ?

Fórmula: P1.V1 = P2.V2

30000 Pa. 0,8 m3 = 19000 Pa. V2 30000 Pa.0,8 m3

19000 Pa=V2

V2 = 1,26 m3

¿Es el resultado razonable? Sí. Nosotros sabemos que al

disminuir la presión de un gas, manteniendo la

temperatura constante, el volumen aumentará. Y

efectivamente, el nuevo volumen es mayor de 0,8 m3.

9.2. Ley de Gay-Lussac: establece que la presión de un volumen fijo de un gas, es

directamente proporcional a su temperatura absoluta (en kelvin).

Es decir, al aumentar la temperatura las partículas que forman el gas se moverán más y

aumentarán la presión sobre el recipiente ya que no pueden aumentar el volumen. Si

baja la temperatura, el efecto será el contrario.


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𝐏

𝐓 = CONSTANTE



𝐏𝟏𝐓𝟏

= 𝐏𝟐𝐓𝟐

9.3. Ley de Charles: para un gas a presión constante, el volumen es directamente

proporcional a la temperatura absoluta (en kelvin). Es decir, al aumentar la

temperatura las partículas del gas se moverán más y necesitarán más volumen.


𝐕

𝐓 = CONSTANTE



𝐕𝟏𝐓𝟏

= 𝐕𝟐𝐓𝟐

9.4. Ley de los gases ideales: todas estas leyes pueden englobarse en esta expresión (la

temperatura debe estar expresada en kelvin):

P.V

T = CONSTANTE

𝐏𝟏 . 𝐕𝟏𝐓𝟏

= 𝐏𝟐. 𝐕𝟐

𝐓𝟐


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MÁS NIVEL La ecuación de los gases ideales también se puede expresar como:

P.V = n.R.T P es la presión en pascales (Pa) V es el volumen en m3

R es la constante de los gases ideales (8,31J

mol.K)

n es el número de moles de gas T es la temperatura en K

Pero, en realidad, esta expresión tampoco describe correctamente el comportamiento de la mayoría de los gases. Hay otra ecuación más complicada, llamada ecuación de los gases reales, que explica mejor lo que les ocurre ante cambios de presión, volumen y temperatura.

HERRAMIENTAS.

CÓMO DESPEJAR UNA ECUACIÓN.

A lo largo de este curso vas a tener que despejar muchas

ecuaciones. Repasemos algunos “trucos”:

Recuerda que una ecuación tiene dos miembros

separados por un signo de igualdad (=).

Despejar consiste en “dejar sola la incógnita” a un

lado del igual. Para ello tenemos que pasar el resto de

“cosas” al otro miembro. Recuerda:

Lo que está sumando, pasa al otro miembro restando y

viceversa.

Lo que está multiplicando, pasa al otro miembro

dividiendo y viceversa.

¿Qué ocurre si la incógnita está en el

denominador? Primero la llevamos al otro miembro,

con lo que pasaría multiplicando. A continuación,

despejamos la ecuación.


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Ejemplo: Un gas está cerrado en un recipiente a una presión de 10000 Pa y una temperatura de 300 K. Si disminuye la presión a 20000 Pa. ¿Cuál será la nueva temperatura del gas?

En el problema nos hablan de un gas, por lo que debemos pensar en alguna

fórmula relacionada con éstos.

Nos dicen además que el recipiente está cerrado, lo que significa que el

volumen permanece constante y que varía la presión y la temperatura. La

ley que describe este comportamiento es la ley de Gay-Lussac. Datos:

V constante

P1 =10000 Pa

P2 =20000 Pa

T1 = 300 K

T2 ?

Fórmula: 𝐏𝟏𝐓𝟏

= 𝐏𝟐𝐓𝟐

Sustituimos: 10000Pa

300K=

20000 Pa

T2

T2 está en denominador: no podemos despejar

directamente así. Pasamos T2 al otro miembro,

multiplicando:

T2 . 10000Pa

300K= 20000 Pa

Ahora queremos que T2 quede “solo” en ese lado del igual.

Empezamos llevando los 300 K al otro miembro (está

dividiendo pasa multiplicando):

T2 . 10000 Pa = 20000 Pa. 300 K

Ahora pasamos los 10000 Pa al otro miembro (está

multiplicando, pasa dividiendo):

T2 = 20000 Pa .300 K

10000 Pa

T2 = 600 K

¿Es el resultado razonable? Sí. Nosotros sabemos que al

aumentar la presión de un gas, manteniendo el volumen

constante, la temperatura también aumentará

proporcionalmente. Si duplicamos la presión, se duplica la

temperatura.


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UNIDAD 3. SUSTANCIAS PURAS Y MEZCLAS

1. CLASIFICACIÓN DE LA MATERIA: SUSTANCIAS PURAS Y MEZCLAS.

Podemos clasificar la materia en:

Sustancias puras.

Mezclas de sustancias puras.

a) Una sustancia pura es aquella cuya composición no varía, aunque cambien las

condiciones físicas en que se encuentre. Una sustancia pura no se puede descomponer

en otras sustancias más simples utilizando métodos físicos.

Una sustancia pura tiene propiedades características propias o definidas.

Dentro de las sustancias puras se distinguen dos tipos: elementos y compuestos.

Elementos: sustancias puras que no se pueden descomponer en otras más

simples por ningún procedimiento. Están formadas por un único tipo de átomo.

Son todos los de la tabla periódica. En su fórmula química solo aparece el

símbolo de un elemento.

Ejemplos: octoazufre (S8), dihidrógeno (H2), dioxígeno (O2), hierro (Fe).

En la naturaleza, podemos encontrar 91 elementos diferentes y, de forma artificial, se

han obtenido, hasta el momento, 27 más, aunque son muy inestables. Todas las demás

sustancias que conocemos se forman por combinación de esos 91 elementos.

Compuestos: sustancias puras que sí se pueden descomponer en otras

sustancias más simples (elementos) por medio de métodos químicos. En su

fórmula química aparecen los símbolos de dos o más elementos.

Ejemplo: el agua (H2O) está formada por los elementos hidrógeno y oxígeno.

b) Una mezcla es la combinación de dos o más sustancias puras que se pueden separar

mediante métodos físicos. No tiene propiedades características fijas, depende de su

composición y ésta puede variar. Podemos diferenciar dos tipos de mezclas:

heterogéneas y homogéneas.


30

Una mezcla heterogénea es una mezcla en la que es posible distinguir sus

componentes a simple vista o mediante procedimientos ópticos.

Ejemplos:

Ensaladilla Agua y aceite Agua y arena

Una mezcla homogénea es una mezcla en la que no es posible distinguir sus

componentes ni a simple vista ni a través de ningún procedimiento óptico. Este

tipo de mezcla también se llama disolución.

Ejemplos:

Vinagre (es una disolución de ácido acético en agua).

Acero (es una disolución de carbono en hierro).

Las bebidas isotónicas son disoluciones de azúcares y sales en agua.

OJO : Podemos encontrarnos mezclas con aspecto homogéneo pero que,

realmente, son heterogéneas y reciben el nombre de coloides o dispersiones

coloidales. Sus partículas son pequeñas y, a simple vista, parecen homogéneas pero, al

observarlas con una lupa o un microscopio óptico podemos distinguirlas.

Ejemplo: La leche es una dispersión coloidal de gotitas diminutas de grasa en un medio acuoso.


31

MÁS NIVEL Una forma de diferenciar un coloide de una disolución es mediante el efecto Tyndall, que consiste en que un coloide es capaz de dispersar la luz que lo atraviesa mientras que una disolución, no. Por tanto, un coloide es una mezcla heterogénea que dispersa la luz.

En resumen:

2. MEZCLAS HOMOGÉNEAS (DISOLUCIONES)

Una disolución es una mezcla homogénea formada por dos o más sustancias puras en

proporción variable.

El componente de la disolución que se encuentra en mayor cantidad o proporción se

llama disolvente y el o los que aparecen en menor cantidad o proporción se llaman

solutos.

Ejemplo: Si vertemos una cucharada de azúcar en un recipiente con 5 litros de agua, el

azúcar sería el soluto y el agua, el disolvente.

SUSTANCIAS

PURAS

ELEMENTOS COMPUESTOS

MEZCLAS

HOMOGÉNEAS

(DISOLUCIONES) HETEROGÉNEAS


32

4. TIPOS DE DISOLUCIONES.

Disolución diluida: cuando la cantidad de soluto es muy pequeña en

comparación con la cantidad de disolvente.

Disolución concentrada: cuando la cantidad de soluto es relativamente grande.

Disolución saturada: cuando hemos alcanzado la máxima cantidad de soluto

que se puede disolver.

OJO : A veces una disolución puede ser a la vez diluida y saturada,

cuando el soluto es muy poco soluble en ese disolvente.

5. CONCENTRACIÓN DE UNA DISOLUCIÓN.

¿Cómo podemos expresar numéricamente la cantidad de soluto contenida en una

disolución? Lo hacemos mediante una magnitud llamada concentración.

Existen diversas formas de indicar la concentración de una disolución. Este curso

vamos a usar la concentración gramos/litro.

Para calcularla usamos la expresión:

Concentración (g

L) =

masa de soluto (g)

Volumen de disolución (L)

OJO: aunque las unidades de concentración y densidad son similares, las dos

magnitudes son diferentes y no debes confundirlas.


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Ejemplo: Determina la concentración en gramos/litro de una disolución en la que vertemos 6 g de cloruro de potasio en un matraz aforado de 500 ml y añadimos agua hasta enrasar el aforo.

Datos: Concentración (g

L) = masa de soluto (g)

Volumen de disolución (L)

Masa soluto= 6 g

V disolución = 500 mL

Concentración (g

L) ?

Primero pasamos el volumen a litros:

500 mL = 500 mL. 1 L

1000mL = 0,5 L

Ahora sustituimos en la fórmula:

Concentración (g

L) =

6 g

0,5 L

Concentración (g

L) = 12

g

L

6. TÉCNICAS DE SEPARACIÓN DE MEZCLAS HETEROGÉNEAS.

Separación por imantación: se emplea para separar, mediante un imán, sólidos

magnéticos (hierro, cobalto, níquel,…) de otros sólidos.

Por ejemplo, con ayuda de un imán podemos separar limaduras de hierro que estaban

mezcladas con arena.

Separación por tamaño de partícula: sirve para separar los componentes de

una mezcla formada por sólidos con diferente tamaño de partícula. Para ello

usamos tamices con orificios de diferente diámetro.


34

Por ejemplo, así podríamos separar arena y grava mezcladas.

Separación por filtración: gracias a este método podemos separar partículas

pequeñas de un sólido insoluble en el seno de un líquido.

Para ello necesitamos papel de filtro.

Colocamos el papel de filtro en un embudo de vidrio. El embudo lo situamos sobre un matraz. Al verter la mezcla sobre el papel de filtro, éste retiene las partículas sólidas, cayendo el líquido en el matraz.

Por ejemplo, así podríamos separar una mezcla de agua y arena.

Separación por decantación:

Se puede emplear para dos casos distintos:

Para separar una sustancia sólida de una líquida en una mezcla

heterogénea: dejamos reposar la mezcla, de manera que el sólido se

vaya al fondo del recipiente. A continuación vertemos con cuidado el

líquido sobrenadante en otro sitio.


35

Para separar dos sustancias líquidas inmiscibles: para hacerlo usamos

un embudo de decantación.

Por ejemplo, así podríamos separar agua y aceite.


36

7. TÉCNICAS DE SEPARACIÓN DE MEZCLAS HOMOGÉNEAS (DISOLUCIONES).

Separación por vaporización: Se usa para separar un sólido en disolución en un

líquido. Se deposita la disolución en una cápsula de porcelana y se calienta para

que el líquido pase a estado gaseoso, recogiendo así el sólido.

Ejemplo: se puede usar para separar la sal disuelta en agua.

Separación por cristalización: Se usa para separar un sólido en disolución en un

líquido. Se deposita la disolución en un cristalizador de forma que el líquido se

evapora lentamente, apareciendo el sólido en el fondo en forma de cristales.

Por ejemplo, así se podría obtener cristales de sulfato de cobre a partir de una

disolución acuosa de esta sustancia.

Separación por destilación: sirve para separar dos o más líquidos miscibles (por

ejemplo, agua y alcohol). Se basa en las distintas temperaturas de ebullición de

las sustancias.


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Por ejemplo: El punto de ebullición del etanol (el alcohol que tenemos en el

botiquín) es de unos 78oC. El del agua es 100 oC. Si calentamos una mezcla de

amabas sustancia a 80oC, el alcohol pasará a estado gaseoso, mientras que el

agua seguirá es estado líquido. Mediante un montaje como el de la figura, el

alcohol gas pasaría por el tubo refrigerante. Allí se volvería a condensar y caería

en estado líquido en el recipiente del final.


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RESUMEN DE TÉCNICAS DE SEPARACIÓN

TÉCNICA SE USA PARA SEPARAR….

SE BASA EN….

SEPARACIÓN POR IMANTACIÓN

Sólidos magnéticos de otros sólidos.

Algunos metales, como hierro, cobalto o níquel son atraídos por los imanes, y esa propiedad puede aprovecharse como técnica de separación.

SEPARACIÓN POR TAMAÑO

Mezclas de sólidos con diferente tamaño de partículas.

Podemos separar componentes con diferente tamaño de partícula mediante un tamiz.

SEPARACIÓN POR FILTRACIÓN

Un sólido en pequeñas partículas insoluble en el seno de un líquido.

Usar un papel de filtro para retener las partículas del sólido.

SEPARACIÓN POR DECANTACIÓN

Se usa en dos casos distintos:

Para separar una sustancia sólida de una líquida en una mezcla heterogénea.

Para separar dos sustancias líquidas inmiscibles.

Consiste en dejar reposar la mezcla para que el componente más denso quede al fondo, y después, separar la sustancia menos densa que queda en la parte superior vertiéndola con cuidado.

SEPARACIÓN POR VAPORIZACIÓN

Se usa para separar un sólido en disolución en un líquido.

Se calienta la disolución para que el líquido pase a estado gaseoso, recogiendo así el sólido.

SEPARACIÓN POR CRISTALIZACIÓN

Se usa para separar un sólido en disolución en un líquido.

Se deposita la disolución en un cristalizador de forma que el líquido se evapora lentamente, apareciendo el sólido en el fondo en forma de cristales.

SEPARACIÓN POR DESTILACIÓN

Dos o más líquidos miscibles.

Se basa en las distintas temperaturas de ebullición de las sustancias.


39

MÁS NIVEL La materia está formada por partículas extremadamente diminutas llamadas átomos. Los átomos están formados por un núcleo y una corteza. En el núcleo encontramos dos tipos de partículas subatómicas: protones (partículas con carga eléctrica positiva) y neutrones (partículas neutras). En la corteza están los electrones (partículas con carga eléctrica negativa).

En un átomo neutro hay el mismo número de protones que de electrones, de forma que los dos tipos de cargas se “compensan”. Por ello, si modificamos el número de electrones de un átomo neutro, éste quedaría cargado eléctricamente. Los átomos con carga eléctrica se denominan iones. Hay dos tipos:

Cationes: si a un átomo le “quitamos” electrones quedaría cargado positivamente (tendría más protones que electrones).

Aniones: si a un átomo le “añadimos” electrones quedaría cargado negativamente (tendría menos protones que electrones).

Cuando dos átomos tienen el mismo número de protones entre sí pero distinto número de neutrones, se dice que son isótopos. ¿Cómo sabemos si un átomo es de hierro, o de oxígeno, o de flúor? Lo que caracteriza a los diferentes elementos químicos es su número de protones (número atómico, Z). Si modificamos el número de protones de un átomo, cambiamos el tipo de elemento del que se trata. Por ejemplo, si le “quitamos” un protón al sodio, pasaríamos a tener un átomo de neón. Pero si le “añadimos” un protón al sodio, entonces el átomo sería de magnesio.


40

Existen 118 elementos químicos diferentes (la mayoría de ellos, metales) que los científicos organizan, en función de su número atómico, en la tabla periódica:

Los elementos que pertenecen a una misma columna tienen propiedades parecidas. Salvo los gases nobles, los átomos de los elementos se unen entre sí o con átomos de otros elementos mediante enlaces. Ejemplos: La fórmula del oxígeno que respiramos es O2 (dos átomos de oxígeno unidos). El metano (principal componente del gas natural) está formado por un átomo de carbono al que están unidos cuatro átomos de hidrógeno (CH4). Existen dos tipos de agrupaciones de átomos: moléculas y cristales (en ambos casos los átomos pueden ser iguales o diferentes).

Las moléculas son agrupaciones con un número determinado de átomos.

Las redes cristalinas

son agrupaciones ordenadas en el espacio de un número indeterminado de átomos.


41

UNIDAD 4. LOS CAMBIOS.

1. CAMBIOS FÍSICOS Y CAMBIOS QUÍMICOS.

Cambios químicos (reacciones químicas): son aquellos en los que unas

sustancias (reactivos) se transforman en otras sustancias diferentes

(productos) con propiedades distintas.

Por ejemplo, se producen cambios químicos cuando una sustancia arde, se oxida o se

descompone.

Cambios físicos: son todos aquellos en los que ninguna sustancia se transforma

en otra diferente.

Por ejemplo, se producen cambios físicos cuando una sustancia se mueve, cambia de

estado de agregación,…


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2. INDICIOS DE UNA REACCIÓN QUÍMICA.

Muchas veces es complicado distinguir entre cambio físico y cambio químico. Algunos

posibles indicios son:

Cambio de color. Ejemplo: cuando estamos asando carne, la superficie se vuelve dorada gracias a la reacción química de Maillard.

Cambio de textura. Ejemplo: cuando hacemos una tortilla los componentes del

huevo reaccionan debido al calor y cuajan.

Aparición de un sedimento o precipitado en el fondo del recipiente donde estaban los reactivos (es señal de que una o algunas de las sustancias nuevas formadas son insolubles).

Ejemplo: el nitrato de plomo reacciona con el yoduro de potasio para formar yoduro de plomo que precipita en forma de pequeños cristales amarillos.

Desprendimiento de gas: como resultado de la reacción aparece una nueva sustancia que se presenta en estado gaseoso a temperatura ambiente.

Ejemplo: las reacciones químicas que se producen al hornear masa de pan provocan que ésta se infle y que la miga tenga los típicos “agujeritos” debido al gas (dióxido de carbono) generado.

Absorción o liberación de calor.

Ejemplo: una combustión es una reacción exotérmica que libera gran cantidad de calor.

Cambios en otras propiedades: la acidez, el olor, la aparición de propiedades ópticas frente a la luz, propiedades magnéticas o eléctricas, etc.


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3. REACCIÓN QUÍMICA.

Una reacción química es un proceso por el cual una o más sustancias, llamadas

reactivos, se transforman en otra u otras sustancias con propiedades diferentes,

llamadas productos.

En una reacción química, los enlaces entre los átomos que forman los reactivos se

rompen. Entonces, los átomos se reorganizan de otro modo, formando nuevos enlaces

y dando lugar a una o más sustancias diferentes a las iniciales.

Ejemplo: combustión del metano.

4. ECUACIONES QUÍMICAS.

Para representar una reacción química usamos las ecuaciones químicas.

A la izquierda escribimos el nombre (o, más habitualmente, la fórmula) del

reactivo o reactivos separados con el signo +, a continuación escribimos una

flecha hacia la derecha y después escribimos el nombre (o la fórmula) del

producto o de los productos, también separados con el signo +.

Al lado izquierdo de cada fórmula aparece un número que nos indica en qué

proporción deben estar los átomos o moléculas para que se produzca la

reacción. Si el número es 1 se omite.

Además, en muchas ocasiones al lado derecho de la fórmula de cada sustancia

se pone entre paréntesis el estado en el que se encuentra. Así:

(s) significa que la sustancia está en estado sólido.

(l) significa que la sustancia está en estado líquido.

(g) significa que la sustancia está en estado gas.

(ac) o (aq) significa que la sustancia está en disolución acuosa.

Analicemos un ejemplo: 3 H2 (g) + N2 (g) → 2 NH3 (g)

Los reactivos son el hidrógeno (H2) y el nitrógeno (N2). El producto es el amoníaco (NH3). En este caso vemos que todas las sustancias involucradas en la reacción están

en estado gas (g). Necesitamos tres moléculas de hidrógeno (H2) y una molécula de nitrógeno

(N2) para obtener dos moléculas de amoníaco.


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5. LEY DE CONSERVACIÓN DE LA MASA (LEY DE LAVOISIER).

En una reacción química la suma de la masa de los reactivos es igual a la suma de la

masa de los productos.

Esto quiere decir que, en una reacción química, los átomos no se crean ni se

destruyen, sino que se unen entre sí de forma distinta a la que estaban al principio.

Tenemos, en un recipiente cerrado, 6 kg de hidrógeno (H2) y 28 kg de nitrógeno (N2) que reaccionan completamente entre ellos según la ecuación:

3 H2 (g) + N2 (g) → 2 NH3 (g) ¿Qué masa de amoniaco se producirá de acuerdo a la ley de Lavoisier?

La masa de los productos (en este caso sólo se genera amoniaco) es igual a

la masa de los reactivos.

La masa de los reactivos es: 6 kg + 28 kg = 34 kg.

Por lo tanto, se generarán 34 kg de NH3.

MÁS NIVEL Vemos en el ejemplo anterior que las masas (6 kg, 28 kg, 34 kg) de reactivos y productos no parecen guardar relación con los números (3, 1, 2) que van delante de las fórmulas de cada sustancia. Esos números se llaman coeficientes estequiométricos y tienen que ver con el número de moles de cada sustancia que interviene en la reacción. La relación entre número de moles y masa viene dada por la masa molecular de cada sustancia.


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6. REACCIONES ENDOTÉRMICAS Y EXOTÉRMICAS.

Una reacción endotérmica es aquella que necesita un aporte de energía para que se produzca.

Por ejemplo, al cocinar debemos aportar calor para que se produzcan los cambios químicos necesarios para pasar de los ingredientes crudos al plato final.

Una reacción exotérmica es aquella que, cuando se produce, genera energía.

Por ejemplo, la reacción química en el interior de las pilas genera energía eléctrica.

7. LA VELOCIDAD EN LAS REACCIONES QUÍMICAS.

Las reacciones químicas suceden a velocidades diferentes. Además del tipo de

reactivos, hay otros factores que influyen en la velocidad. Dos de ellos son:

Temperatura ambiente: cuanta mayor sea la temperatura, más rápidamente los reactivos se convertirán en productos. Ejemplo: guardamos los alimentos en el frigorífico porque las bajas temperaturas hacen que las reacciones químicas que los deterioran sean más lentas.

Tamaño de partícula de los reactivos: cuanto menor sea el tamaño de las partículas, más rápida será la reacción, ya que la superficie de contacto entre los reactivos será más grande. Ejemplo: la carne picada se estropea antes que una pieza entera. Las reacciones que degradan el alimento son más rápidas.


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MÁS NIVEL Otros dos factores que influyen en la velocidad de una reacción son:

La concentración de los reactivos: cuanto mayor sea, más rápido será el cambio químico.

La presencia de catalizadores: un catalizador es una sustancia que aumenta la velocidad de la reacción. Cuando ésta ha terminado, el catalizador se puede recuperar ya que no se ha consumido.

8. REACCIONES QUÍMICAS REVERSIBLES E IRREVERSIBLES.

Se llama reacción reversible a la reacción química en la cual los productos de la

reacción vuelven a combinarse para generar los reactivos.

Una reacción irreversible es una reacción química que ocurre en un solo sentido, de

manera que los productos no pueden volver a generar los reactivos.

Ejemplo: si pasamos la plancha por el cabello seco usando una temperatura de unos

180oC se producirán cambios químicos reversibles en las proteínas de nuestro pelo y

éste se alisará. Al lavar la cabeza nuestro cabello recuperará su forma natural.

Pero si usamos una temperatura de 220oC sucederá una reacción irreversible, distinta a

la anterior, en las proteínas. Nuestro pelo quedará dañado y deberemos esperar a que

crezca para que vuelva a estar sano.


47

UNIDAD 5. EL MOVIMIENTO.

1. SISTEMAS DE REFERENCIA.

El movimiento es relativo ya que depende del lugar desde el que lo estemos

observando, es decir, del sistema de referencia que tomemos.

Por ejemplo: el juez de salida de una carrera observa cómo los atletas se alejan de él,

pero los fotógrafos en la línea de meta ven cómo los deportistas se acercan.

2. TIPOS DE MOVIMIENTO.

Existen diferentes tipos de movimiento. Algunos de los más importantes son:

Movimiento rectilíneo: el móvil sigue una línea recta.

Movimiento circular: el móvil describe una circunferencia.

Movimiento parabólico: el móvil describe una parábola.


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3. ¿CÓMO DESCRIBIR UN MOVIMIENTO?

Para explicar cómo es un movimiento debemos tener en cuenta las siguientes

magnitudes:

Posición (x): lugar que ocupa el móvil con respecto al sistema de referencia que

hemos elegido.

Por ejemplo: Es importante tener claro qué sistema de referencia estamos

usando: piensa en un coche que está entrando en A Coruña por la autopista. Si

tomamos como sistema de referencia Carballo, la posición del móvil sería

x=30000 m, pero si tomamos como sistema de referencia Laracha, la posición

sería x=22000 m.

Trayectoria: línea que une todas las posiciones ocupadas por el móvil durante

su recorrido.

Por ejemplo: en una carrera en el circuito de Jerez las motos realizarían la

siguiente trayectoria en cada vuelta.

Distancia recorrida (d): longitud del camino recorrido sobre la trayectoria

seguida.

Por ejemplo: Si un motociclista da una vuelta completa al circuito de Jerez, la

distancia recorrida sería d= 4423,101 m.

Desplazamiento (D): distancia más corta entre las posiciones inicial y final.

Como puedes observar en la imagen, no siempre coincide con la distancia recorrida:

Por ejemplo: En el caso de un motociclista que da una vuelta completa al circuito de

Jerez, el desplazamiento sería 0 m, porque la posición inicial y final son las mismas.


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4. VELOCIDAD.

Velocidad: indica la distancia que recorre un móvil por unidad de tiempo.

Unidades SI: m

s

También es muy frecuente medir la velocidad en km

h.

La velocidad es una magnitud vectorial.

MÁS NIVEL Magnitudes vectoriales y escalares. Las magnitudes escalares son aquellas que quedan perfectamente definidas con un número y las unidades correspondientes. Ejemplos de magnitudes escalares son la masa, el tiempo, la temperatura, la energía,… Las magnitudes vectoriales necesitan el uso de vectores para quedar completamente explicadas. Gráficamente los vectores se representan con una flecha. Un vector es una herramienta matemática que tiene las siguientes características:

Valor o módulo: en este caso sería el valor numérico de la magnitud acompañado de sus unidades correspondientes.

Dirección: recta en que está contenido el vector. Sentido: el que indica la flecha. Punto de aplicación.

Si pensamos en la velocidad, vemos que no es lo mismo un móvil que se

desplace a 5 m

s hacia la derecha que hacia la izquierda,…En cambio, si

decimos que la masa del móvil es 3 kg, esta magnitud queda ya perfectamente definida (la masa es una magnitud escalar). Además de la velocidad y la aceleración, existen otras magnitudes vectoriales. La fuerza, que veremos en el siguiente tema, también es una magnitud vectorial.


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5. VELOCIDAD INSTANTÁNEA.

Velocidad instantánea (v): velocidad que tiene un móvil en cada momento.

Por ejemplo: si realizamos un trayecto por carretera en un coche, la velocidad de éste

cambia, dependiendo de las señales de tráfico, semáforos, si hay curvas o tramos

rectos,…

6. VELOCIDAD MEDIA.

Velocidad media (vm): cociente entre la distancia (d) recorrida por el móvil y el tiempo

(t) empleado para hacerlo. Sus unidades SI son m

s.

𝐯𝐦 =𝐝

𝐭

La velocidad media y la instantánea NO siempre coinciden.

Ejemplo: Determina la velocidad media de una motocicleta que tarda 15 s en recorrer 190 m.

Datos:

vm ?

t = 15 s

d = 190m

Fórmula:

vm =d

t

Sustituimos los datos en la fórmula:

vm =190 m

15 s

vm = 12,67m

s

7. MOVIMIENTO RECTILÍNEO UNIFORME (MRU).

Características:

Trayectoria rectilínea (en línea recta).

Velocidad constante (por este motivo la velocidad media y la instantánea en

este caso son iguales).


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Una de las maneras de analizar un movimiento es representarlo en una gráfica. En el

caso del MRU, las gráficas tienen las siguientes características:

Gráfica posición tiempo (x-t):

En la primera gráfica, el móvil se mueve hacia nuestra derecha.

En la segunda gráfica, el móvil se desplaza hacia nuestra izquierda.

Observa que la pendiente (inclinación de la gráfica) es diferente en cada

caso.

OJO : aquí pendiente es un concepto matemático, no significa que el

móvil esté desplazándose por una cuesta.

Gráfica velocidad-tiempo (v-t):

Como la velocidad es constante, la gráfica sería una línea horizontal.

El hecho de que la velocidad sea negativa NO significa que el móvil esté frenando, sino

que se mueve hacia la izquierda.

8. ACELERACIÓN.

Aceleración: indica la variación de la velocidad por unidad de tiempo.

Unidades SI: m

s2


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La aceleración es una magnitud vectorial.

OJO : en un MRU la aceleración es, lógicamente, cero.

9. ACELERACIÓN MEDIA.

Para calcular la aceleración media usa la siguiente expresión:

am = 𝐯𝐟−𝐯𝟎

𝐭𝐟−𝐭𝟎

La aceleración media NO tiene obligatoriamente que coincidir con la aceleración

instantánea.

am: aceleración media.

vf : velocidad final.

v0: velocidad inicial.

tf: instante final.

t0: instante inicial.

OJO : El subíndice 0 significa “inicial” en el símbolo de una magnitud. Por

ejemplo: v0, velocidad inicial.

10. MOVIMIENTO RECTILÍNEO UNIFORMEMENTE ACELERADO (MRUA).

Características:

Trayectoria rectilínea (en línea recta).

Aceleración constante ( e igual a la aceleración media).


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Analicemos ahora las gráficas para el MRUA:

Gráfica posición

tiempo (x-t): En este caso vemos que la gráfica tiene forma de curva.

Gráfica velocidad-tiempo (v-t): La velocidad varía de manera uniforme.

Gráfica

aceleración-tiempo (a-t):

Como la aceleración es constante, la gráfica sería una línea horizontal.

MÁS NIVEL ¿Qué expresiones matemáticas se corresponden con las gráficas que acabamos de ver? La expresión matemática que relaciona la posición de un móvil con el tiempo se conoce como ecuación de movimiento. Para un MRU sería:

x = x0 +v.t Para un MRUA:

x = x0 +v0.t + 1

2.a.t2

La expresión que nos relaciona la velocidad con el tiempo en un MRUA se conoce como ecuación de velocidad y tiene la forma:

v = v0 +a.t


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UNIDAD 6. LAS FUERZAS.

1. EFECTOS DE LA FUERZAS.

Las fuerzas causan dos tipos de efectos:

Cambios en el movimiento.

Deformaciones.

La unidad SI para la fuerza es el newton (N), en honor al célebre físico inglés Sir Isaac Newton.

La fuerza es una magnitud vectorial.


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1.1. Primera ley de Newton.

Cuando la suma de las fuerzas que actúan sobre un cuerpo es cero (situación de

equilibrio), esta ley nos dice que:

Si el cuerpo estaba en reposo, seguirá en reposo.

Por ejemplo, un objeto apoyado sobre una mesa horizontal está sufriendo dos fuerzas:

el peso (fuerza con que la Tierra atrae el objeto) y la fuerza normal (fuerza

perpendicular a la superficie de la mesa y con sentido ascendente). Como ambas se

anulan entre sí, el cuerpo seguirá quieto.

Si el cuerpo estaba moviéndose, seguirá haciéndolo con un movimiento

rectilíneo uniforme (sin aceleración).

1.2. Segunda ley de Newton.

Cuando la suma de las fuerzas que actúan sobre un cuerpo es distinta de cero

(situación de no equilibrio), esta ley nos dice que:

Si el cuerpo estaba en reposo, inicia un movimiento con aceleración.

Si el cuerpo estaba moviéndose, modifica su velocidad, su trayectoria o ambas.


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La expresión que nos relaciona la suma de las fuerzas (F) con la masa (m) y la

aceleración es:

F = m . a

Ejemplo: Determina la fuerza necesaria para que un objeto de 3 kg de masa adquiera

una aceleración de 7 𝑚

𝑠2.

Datos:

F ?

m = 3 kg

a=7m

s2

Fórmula: F = m.a

Sustituimos los datos en la fórmula:

F = 3 kg. 7 m

s2

F= 21 N

1.3. Tercera ley de Newton.

Cuando un cuerpo ejerce una fuerza (acción) sobre otro cuerpo, aparece una fuerza

(reacción) de igual valor, paralela y de sentido contrario a la primera y que se ejerce

sobre el primer cuerpo.

2. MEDIDA DE LAS FUERZAS. LEY DE HOOKE.

Para medir las fuerzas usamos el dinamómetro. Está basado en el alargamiento de un

muelle. El comportamiento del muelle sigue la ley de Hooke.

Este muelle está dentro de un cilindro. El dispositivo tiene además dos ganchos o anillas, uno en cada extremo. Los dinamómetros llevan marcada una escala en el cilindro hueco que rodea el muelle. Al colgar pesos o ejercer una fuerza sobre el gancho exterior, el cursor de ese extremo se mueve sobre la escala, indicando el valor de la fuerza.


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La ley de Hooke afirma que la deformación es un muelle es directamente proporcional

a la fuerza aplicada. Si, por ejemplo, triplicamos la fuerza, el alargamiento en el muelle

también se multiplicará por tres.

Si representamos la fuerza aplicada frente a la deformación producida obtendremos

una gráfica semejante a ésta:

La fórmula para la ley de Hooke es:

F = k . x

F es la fuerza (N)

k es la constante de elasticidad del muelle (N

m)

x es la deformación del muelle (m)

Ejemplo: Determina la fuerza que hay que ejercer para provocar una deformación de 2

cm en un muelle de constante k = 3000 𝑁

𝑚.

Datos:

F ?

k = 3000 N

m

x=2cm

Fórmula: F = k . x

Vemos que uno de los datos no está en unidades SI, por

lo que hacemos un cambio de unidades usando factores

de conversión:

2 cm = 2 cm . 1m

100cm = 0,02 m

Ahora sustituimos en la fórmula de la ley de Hooke:

F= 3000 N

m .0,02m

F = 60 N


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MÁS NIVEL Se dice que dos magnitudes son directamente proporcionales si al multiplicar o dividir una de ellas por un número, la otra queda multiplicada o dividida por el mismo número. La razón o cociente entre la segunda y la primera magnitud, se llama constante de proporcionalidad directa. Cuando representamos en una gráfica ambas magnitudes vamos a obtener una línea recta, cuya pendiente (“inclinación”) es esa constante de proporcionalidad. En el caso de la ley de Hooke, fuerza y deformación son directamente proporcionales y la constante de proporcionalidad directa sería k (constante de elasticidad del muelle).

k = F

m

3. EL ROZAMIENTO Y SUS EFECTOS.

La fuerza de rozamiento se opone siempre al movimiento y aparece en la superficie de

contacto de dos cuerpos.

La fuerza de rozamiento tiene las siguientes características:

Su sentido es opuesto al del movimiento.

Su dirección es paralela a la superficie.

Su valor depende de las características de las superficies de contacto.


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El rozamiento presenta efectos beneficiosos y perjudiciales. A continuación, podéis ver

algunos ejemplos:

El rozamiento de nuestros zapatos con el suelo impide que resbalemos (que es lo que nos ocurre cuando pisamos hielo o una superficie muy pulida donde el rozamiento es mucho menor).

El rozamiento de las partes móviles de las máquinas provoca que parte de la energía no se pueda aprovechar. Para disminuir el rozamiento se suelen emplear aceites lubricantes.

El rozamiento es el que hace que la tinta del boli se adhiera al papel.

En los neumáticos de los coches se debe buscar un equilibrio entre el rozamiento (adherencia a la carretera) y la facilidad de movimiento del vehículo.

4. FUERZA GRAVITATORIA. LEY DE GRAVITACIÓN UNIVERSAL.

Los cuerpos se atraen entre sí debido a sus masas. Esta fuerza de atracción se conoce

como fuerza gravitatoria.

El físico inglés Sir Isaac Newton enunció la ley de gravitación universal que afirma que:

“La fuerza con que dos cuerpos se atraen es directamente proporcional al producto de

sus masas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa”.


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La expresión matemática para calcular esta fuerza gravitatoria es:

F = G .𝐦𝟏 . 𝐦𝟐

𝐝𝟐

F es la fuerza gravitatoria (en N).

m1 y m2 son las masas de los dos cuerpos (en kg).

d es la distancia que separa ambos cuerpos (en m).

G es la constante de gravitación universal (G = 6,67.10-11 N. m2

kg2)

Ejemplo: si triplicamos la masa de uno de los cuerpos, el producto también se triplicará y la fuerza, también. Si triplicamos las masas de ambos cuerpos, sería como multiplicar el producto por 9 y la fuerza sería, igualmente, nueve veces mayor.

El peso es la fuerza con que el planeta Tierra nos atrae. Se calcula con la fórmula:

P = m.g

P es el peso (en N)

m es la masa del cuerpo (en kg)

g es la gravedad (en las proximidades de la superficie terrestre, g = 9,8 m

s2)

Esta fórmula para calcular el peso es, en realidad, la misma que la expresión de la ley

de gravitación universal, sólo que simplificada para las condiciones de nuestro planeta.

OJO Aunque en la vida cotidiana se empleen como sinónimos, la masa y el peso son dos magnitudes diferentes. La masa es la cantidad se materia de un cuerpo y no depende de las condiciones externas. En cambio, el peso es una fuerza y depende de las características del astro que nos esté atrayendo. Por eso, los astronauta pesan menos en la Luna aunque su masa sigue siendo la misma.


61

Ejemplo: Determina el peso de una caja de 3 kg de masa situada en nuestro planeta. Calcula después cuál sería su peso en la Luna, si en nuestro satélite el valor de la

gravedad es g = 1,62 m

s2.

Datos:

PT?

gT =9,8 m

s2

m = 3 kg

PL?

g = 1,62 m

s2

Fórmula: P = m .g

En la Tierra:

PT = 3kg . 9,8 m

s2

PT = 29,4 N

En la Luna:

PL = 3kg . 1,62 m

s2

PL = 4,86 N

OJO no debes confundir G (constante de gravitación universal) cuyo valor es

SIEMPRE el mismo, con g (gravedad) cuyo valor depende del radio y masa del astro y

de a qué distancia está del cuerpo.

MÁS NIVEL Además del newton (y sus múltiplos y submúltiplos), existen otras unidades (que no pertenecen al SI) para medir fuerzas. Una muy empleada es el kilopondio (kp) que equivale a la fuerza gravitatoria con que la Tierra atrae a un objeto de 1 kg de masa. Por lo tanto:

1 kp = 9,8 N En ocasiones, el kilopondio también se denomina kilogramo-fuerza (kgf).

En esta tira cómica el autor usa kg en vez de kgf (Cholo tiene la misma masa en kg esté en el planeta que esté).

5. ESTRUCTURA DEL UNIVERSO.

El Universo está formado por estructuras (aunque en su mayor parte está vacío). Todos

los cuerpos del universo se mueven por la gravedad (fuerza de atracción) de unos

cuerpos sobre otros (los grandes atraen a los más pequeños cercanos a ellos).


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Un sistema está formado por una estrella y sus planetas girando alrededor de ella (con sus satélites). El nuestro es el Sistema Solar (el Sol y nueve planetas orbitando alrededor de él).

Una galaxia es una agrupación de estrellas, planetas y satélites. La forman varias estrellas. Nuestra galaxia es la Vía Láctea.

Los cúmulos, a su vez, están formados por varias galaxias. La Vía Láctea forma parte de un cúmulo que se llama Grupo Local, y tiene 20 galaxias incluyendo la nuestra.

Los supercúmulos son agrupaciones de cúmulos. El Grupo Local pertenece al supercúmulo Laniakea. (El punto de la imagen sería la localización de la Vía Láctea).


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6. VELOCIDAD DE LA LUZ.

La velocidad de la luz en el vacío es de 299.792.458 km

s (para “redondear” se suele

usar la cifra de 300.000 km

s ). El Sol se encuentra a 150 millones de km de la Tierra y la

luz tarda sólo ocho minutos y 20 segundos en recorrer esa distancia.

Según las leyes de la Física, no es posible viajar a más de esa velocidad.

El año-luz es una unidad que nos sirve para medir grandes distancias. Se define como

la distancia que puede recorrer la luz en un año (31536000 s):

299.792.458 km

s. 31536000 s = 9 460 730 472 580,8 km


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UNIDAD 7. LA ENERGÍA.

1. ENERGÍA. UNIDADES.

Energía: capacidad que tienen los cuerpos para poder realizar cambios en sí mismos o

en otros cuerpos.

La unidad en el SI para la energía es el julio (J).

Otras unidades de energía muy conocidas y que no pertenecen al SI, son:

La caloría (cal): 1 cal = 4,18 J

El kilovatio-hora (kWh): 1 kWh = 3600000 J

2. TIPOS DE ENERGÍA.

Energía térmica: es la energía que poseen los cuerpos por el hecho de estar a

cierta temperatura. Se transfiere de un cuerpo a otro en forma de calor.

Energía química: es la energía que almacenan los compuestos químicos y se

pone de manifiesto en las reacciones químicas.

Energía luminosa: es la energía que transporta la luz.

Energía eléctrica: es la energía causada por el movimiento de los electrones a

través de un material conductor.

Energía sonora: es la energía que transporta el sonido. Las partículas vibran y

transmiten energía a las partículas próximas.

Energía mecánica: es la energía que tiene un cuerpo por su movimiento

(energía cinética) y su posición (energía potencial).


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3. TRANSFORMACIÓN DE LA ENERGÍA.

Las diferentes formas de energía se pueden transformar en otras distintas.

Por ejemplo:

La energía eléctrica se transforma en energía luminosa en una bombilla.

La energía química se transforma en energía eléctrica en una pila.

4. CONSERVACIÓN DE LA ENERGÍA.

La energía se transforma continuamente a otra, pero la cantidad total permanece

constante (se conserva).

5. ENERGÍA MECÁNICA: ENERGÍA CINÉTICA Y ENERGÍA POTENCIAL.

Energía mecánica: es la producida por fuerzas de tipo mecánico, como la elasticidad, la

gravitación, etc., y la poseen los cuerpos por el hecho de moverse o de encontrarse

desplazados de su posición de equilibrio. Puede ser de dos tipos: energía cinética y

energía potencial.

La energía mecánica (Em) es la suma de la energía potencial (Ep) y la energía cinética

(Ec)

Em = Ep + Ec

Como cualquier otra energía, su unidad en el SI es el julio (J).

Energía cinética: es la energía asociada a los cuerpos que están en movimiento.

Ec = 𝟏

𝟐.m.v2

Ec es la energía cinética que se mide en julios (J).

m es la masa del cuerpo y se mide en kg.

v es la velocidad del cuerpo, que se mide en m

s.

Energía potencial gravitatoria: es la energía que tiene un cuerpo situado a una

determinada altura sobre el suelo. Para un objeto situado en las proximidades

de la superficie terrestre se calcula con la siguiente expresión:

Ep = m.g.h

Ep es la energía potencial gravitatoria que se mide en julios (J).

m es la masa del cuerpo y se mide en kg.


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g es la gravedad (9,8 m

s2)

h es la altura a la que se encuentra el cuerpo (se mide en m).

Ejemplo: Una pelota de 0,1 kg de masa se deja caer desde un andamio y cuando está a

2 m del suelo su velocidad es de 15 m

s. Determina:

a) La energía cinética de la pelota en ese momento. b) La energía potencial. c) La energía mecánica.

Datos:

Ec?

Ep?

Em?

m= 0,1 kg

v = 15 m

s

h=2m

g= 9,8 m

𝑠2

Fórmulas:

Ec = 1

2.m.v2

Ep = m.g.h

Em = Ep + Ec

Todos los datos están en unidades SI, por lo que no hay

que realizar conversiones:

a) Ec = 1

2.m.v2


Ec = 1

2.0,1 kg.( 15

m

s)2

Ec = 11,25 J

b) Ep = m.g.h


Ep = 0,1 kg. 9,8 m

𝑠2. 2m

Ep= 1,96 J

c) Em = Ep + Ec

Sumamos ahora las dos energías:

Em = 1,96 J + 11,25 J

Em = 13,21 J

MÁS NIVEL La expresión general para la energía potencial gravitatoria es:

Ep = G. m1.m2

d

Pero no es la única energía potencial existente: también existe la energía potencial elástica y la energía potencial eléctrica.


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6. FUENTES DE ENERGÍA.

Pueden ser:

-Renovables: son aquellas que se pueden ir reponiendo, de modo permanente,

después de ser utilizadas para producir energía. Algunas de las más usadas son:

Energía solar. Energía hidráulica. Energía de la biomasa. Energía eólica. Energía geotérmica.

-No renovables: son recursos almacenados en la Tierra y que se pueden agotar. Así,

entre otras, tenemos:

Energía nuclear de fisión. Energía de combustibles fósiles.

6.1. Energía solar. La energía solar es imprescindible para la Tierra: es la base de la cadena alimentaria y

permite que nuestro planeta esté a una temperatura compatible con la existencia de

vida.

Además podemos aprovechar la energía solar para calentar agua y obtener calefacción

en nuestras viviendas.

En los paneles fotovoltaicos convertimos la luz solar en energía eléctrica.

6.2. Energía hidráulica.

La energía hidráulica aprovecha la energía cinética del agua.

Antiguamente, se usaba para mover molinos, por ejemplo.


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Hoy en día, se emplean las centrales hidroeléctricas. Su funcionamiento consiste en

retener agua de un río mediante una presa. Al ascender el nivel del agua, ésta adquiere

energía potencial. Al dejar caer después el agua la energía potencial se transforma en

cinética, haciendo girar una turbina. La turbina está conectada a un generador

eléctrico que transforma la energía cinética en eléctrica.

6.3. Energía de la biomasa.

La biomasa es la materia orgánica originada en un proceso biológico actual (ya sea

espontáneo o provocado) utilizable como fuente de energía.

Ejemplos de biomasa son la leña de los árboles, los restos de comida, el biodiesel,…

La biomasa puede ser usada como combustible y obtener a partir de ella calor. Este

calor se puede aprovechar directamente (por ejemplo, en calefacción) o usarlo para

obtener energía eléctrica.


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6.4. Energía eólica.

El viento hace girar las aspas de los aerogeneradores accionando un generador

eléctrico que crea una corriente eléctrica.

6.5. Energía geotérmica: aprovecha el calor generado en el interior de nuestro planeta.

Es especialmente rentable aprovecharla en zonas volcánicas donde el aumento de

temperatura es muy grande sin necesidad de profundizar mucho.

6.6. Energía nuclear de fisión: al fisionar (romper) átomos de algunos elementos

químicos (principalmente el uranio) se generan grandes cantidades de energía.

Parte de esa energía es calor que se puede aprovechar para calentar agua, obtener

vapor a presión. Ese vapor se lleva a una turbina que se mueve, accionando un

generador eléctrico.

El problema de este tipo de centrales es la radiactividad de los elementos que se

emplean y de los residuos que se generan.

6.7. Energía de combustibles fósiles.

Los principales combustibles fósiles son:

El carbón.

Los derivados del petróleo (gasolina, gasóleo, butano…).

El gas natural.


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La energía química acumulada en estos materiales se manifiesta en forma de energía

térmica cuando reacciona con el oxígeno del aire. Es una reacción de combustión que,

como ya sabemos, es exotérmica.

Ese calor lo podemos aprovechar:

Directamente: para cocinar, calefacción…

Para obtener energía mecánica en los motores de combustión.

Para conseguir energía eléctrica: para ello se calienta agua hasta obtener vapor. El vapor a presión mueve una turbina que acciona un generador eléctrico.


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UNIDAD 8. ENERGÍA TÉRMICA. CALOR Y TEMPERATURA.

1. ENERGÍA TÉRMICA Y CALOR.

Energía térmica: es la energía que poseen los cuerpos por el hecho de estar a cierta

temperatura. Se transfiere de un cuerpo a otro en forma de calor.

Por lo tanto, el calor es la energía que se transfiere desde los cuerpos calientes a los

cuerpos fríos.

2. TEMPERATURA.

Indica la energía interna y velocidad que tienen las partículas de un cuerpo.

3. ESCALAS DE TEMPERATURAS

Existen diferentes escalas de temperaturas. Las más empleadas en nuestro entorno

son:

Escala Celsius o escala centígrada: es la que solemos usar en nuestro día a día

cotidiano. La empleamos para mediciones metereológicas, clínicas, en la

cocina,…

En esta escala el agua se congela a 0oC y hierve a 100oC.

Escala Kelvin: es la escala del SI. Según esta ella el agua se congela a 273 K y

hierve a 373 K. Se conoce también como escala absoluta de temperatura.

MÁS NIVEL En los países anglosajones se emplea la escala Fahrenheit. En ella el agua se congela a 32oF y hierve a 212oF.

4. EQUILIBRIO TÉRMICO.

Cuando dos sustancias a diferentes temperaturas se encuentran próximas, se produce

entre ellas un intercambio de energía (calor) que tiende a crear el equilibrio térmico,

que se produce cuando ambas temperaturas se igualan.


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5. TRANSFERENCIA DE CALOR.

Conducción: este tipo de transferencia de calor se produce a través de sustancias sólidas. No hay movimiento de materia.

Por ejemplo, en una cocina vitrocerámica el calor se transfiere de la placa al recipiente por conducción.

Convección: es la propagación de calor producida por el movimiento de las partículas de un fluido (sólido o gas).

Por ejemplo, el calor producido en una estufa llega a nosotros por convección, ya que son las moléculas de aire las que lo transportan.

Radiación: es la propagación de calor sin que intervengan partículas materiales que lo transporten.

Por ejemplo, la energía térmica del Sol llega a nuestro planeta por radiación.

MECANISMOS DE TRANSFERENCIA

DE CALOR

CONDUCCIÓN CONVECCIÓN RADIACIÓN


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6. EFECTOS DE LA ENERGÍA TÉRMICA.

a) Cambios de temperatura.

b) Cambios de estado.

c) Dilatación: al aumentar la temperatura las partículas se mueven más y

necesitan más espacio. Esto produce un aumento de volumen que se conoce

como dilatación. El fenómeno contrario (disminución de volumen al descender

la temperatura) se conoce como contracción.

Ejemplos de dilataciones:

Juntas de dilatación: se usan para evitar que se produzcan fisuras. Estas grietas

podrían aparecer ya que los materiales de construcción, por lo general, se ven

sometidos a contracciones y dilataciones, debido, entre otros factores, a

variaciones de la temperatura ambiente.

En la imagen podemos ver una junta de dilatación fabricada en aluminio para

pavimento.

Termómetros de líquido: los termómetros de este tipo están constituidos por un

tubo de vidrio con un diámetro interno muy pequeño soldado a una esfera de

vidrio que contiene el líquido seleccionado. En la actualidad se usa alcohol

coloreado, aunque antiguamente se solía emplear mercurio. La escala del

termómetro relaciona la temperatura que queremos medir con el volumen que

ocupa el líquido dentro del tubo de vidrio. Dicho volumen será más o menos

grande en función de las dilataciones y contracciones que sufra el líquido

debidas, precisamente a los cambios de temperatura.

física y química. 2º eso. prof. ana mª espinosa. · 2021. 1. 20. · física y química. 2º...

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