guia examen ceneval

Upload: chuy-cecilio

Post on 03-Mar-2016

107 views

Category:

Documents


1 download

DESCRIPTION

un apoyo de estudio para quien quiere ingresar a una universidad

TRANSCRIPT

Guia Examen Ceneval

Guia Examen Ceneval Cecilio Gutirrez 3-1

MDULO G. INGENIERA Y TECNOLOGA

Fsica. Enfoque Clsico

1. generalidades1.1 MAGNITUDES Y VARIABLES FSICAS

En Fsica, se llamanmagnitudesa aquellas propiedades que pueden medirse y expresar su resultado mediante un nmero y una unidad. Son magnitudes la longitud, la masa, el volumen, la cantidad de sustancia, el voltaje, etc.

Las siguientes magnitudes se denominan magnitudes fsicas fundamentales. Si a estas magnitudes se les aaden dos magnitudes complementarias: el ngulo slido y el ngulo plano, a partir de ellas pueden expresarse TODAS las demsmagnitudes fsicas magnitudes derivadas.MagnitudesSmbolo

Longitudx

Masam

Tiempot

TemperaturaT

Intensidad de corriente elctricaI,i

Intensidad luminosaI

Cantidad de sustanciamol

Las magnitudes Fsicas pueden ser escalares y vectoriales.

MAGNITUDES ESCALARES:Quedan especificadas con su valor numrico (nmero real), expresado con su correspondiente unidad.Masa: 500g; Volumen: 25m3; densidad: 1000Kg/m3; temperatura: 25c

MAGNITUDES VECTORIALES:Tales como eldesplazamiento, lavelocidad, laaceleracin, lafuerza, elcampo elctrico, etc., que no quedan completamente definidas dando un dato numrico, sino que llevan asociadas una direccin

VARIABLE FISICA

Una variable es algo que cambia respecto a algo, por ejemplo como cambia la posicin de un automvil respecto al tiempo, como cambian tus ingresos respecto a las horas que trabajas, etc. En fsica existen muchsimas variables, posicin, velocidad, aceleracin, etc. Hacemos experimentos con ellas, para analizarlas, as toda variable puede ser analizada. Para ello utilizamos grficos en donde los valores en los ejes representan valores de las variables. El eje x representa a la variable x, y est muy bien podra representar el tiempo; el eje y representa la variable y, y est muy bien podra representar la velocidad.1.2 VECTORES

Enfsica, unvector(tambin llamadovector euclidianoovector geomtrico) es una herramienta geomtrica utilizada para representar unamagnitud fsica definida por sumdulo(olongitud), su direccin (uorientacin) y su sentido (que distingue el origen del extremo).Los vectores en unespacio eucldeose pueden representar geomtricamente como segmentos de recta dirigidos (flechas) en el planoo en el espacio.CARACTERISTICAS DE UN VECTOR Si representamos el vector grficamente podemos diferenciar la recta soporte odireccin, sobre la que se traza el vector.

Elmduloo amplitud con una longitud proporcional al valor del vector.

Elsentido, indicado por la punta de flecha, siendo uno de los dos posibles sobre la recta soporte.

Elpunto de aplicacinque corresponde al lugar geomtrico al cual corresponde la caracterstica vectorial representado por el vector.

Elnombreo denominacin es la letra, signo o secuencia de signos que define al vector.

2. Mecnica2.1 ESTTICA

Laestticaes la rama de lamecnica clsicaque analiza las cargas (fuerza, par/momento) y estudia el equilibrio de fuerzas en los sistemas fsicos en equilibrio esttico, es decir, en un estado en el que las posiciones relativas de los subsistemas no varan con el tiempo. La primera ley deNewtonimplica que la red de la fuerza y el par neto (tambin conocido comomomento de fuerza) de cada organismo en el sistema es igual a cero.

De esta limitacin pueden derivarse cantidades como la carga o la presin. La red de fuerzas de igual a cero se conoce comola primera condicin de equilibrio, y el par neto igual a cero se conoce comola segunda condicin de equilibrio.

La esttica proporciona, mediante el empleo de lamecnica del slido rgido, solucin a los problemas denominadosisostticos. En estos problemas, es suficiente plantear las condiciones bsicas de equilibrio, que son:

1. El cuerpo se encuentra en equilibrio de translacin cuando resultado de la suma defuerzas externas que actan sobre les nulo.

2. El cuerpo se encuentra en equilibrio de rotacin si el resultado de la suma de sus momentosrespecto a un punto es nulo.

Estas dos condiciones, mediante ellgebra vectorial, se convierten en un sistema de ecuaciones; la resolucin de este sistema de ecuaciones es la solucin de la condicin de equilibrio. Existen mtodos de resolucin de este tipo de problemas estticos mediante grficos, heredados de los tiempos en que la complejidad de la resolucin de sistemas de ecuaciones se evitaba mediante lageometra, si bien actualmente se tiende al clculo porordenador.

Para la resolucin de problemashiperestticos(aquellos en los que el equilibrio se puede alcanzar con distintas combinaciones de esfuerzos) es necesario considerar ecuaciones de compatibilidad.

Dichas ecuaciones adicionales de compatibilidad se obtienen mediante la introduccin de deformacionesytensionesinternas asociadas a las deformaciones mediante los mtodos de lamecnica de slidos deformables, que es una ampliacin de la mecnica del slido rgido que, adems, da cuenta de la deformabilidad de los slidos y sus efectos internos.

Existen varios mtodos clsicos basados en lamecnica de slidos deformables, como losteoremas de Castiglianoo las frmulas deNavier-Bresse.

2.2 MOVIMIENTO RECTILINE UNIFORME Y UNIFORMEMENTE ACELERADO

Los movimientos rectilneos,que siguen una lnea recta, son los movimientos ms sencillos. Elmovimiento rectilneo uniforme (MRU)fue definido, por primera vez, porGalileoen los siguientes trminos: "Por movimiento igual o uniforme entiendo aqul en el que los espacios recorridos por un mvil en tiempos iguales, tmense como se tomen, resultan iguales entre s", o, dicho de otro modo, es un movimiento de velocidad(V)constante.

El MRU se caracteriza por:a) Movimiento que se realiza en una sola direccin en el eje horizontal.b) Velocidad constante; implica magnitud, sentido y direccin inalterables.c) Lamagnitud de la velocidadrecibe el nombre derapidez. Este movimiento no presenta aceleracin(aceleracin = 0).

Al representargrficamentela velocidad en funcin del tiempo se obtiene una rectaparalelaaleje de abscisas(tiempo). Adems, elreabajo la recta producida representa la distancia recorrida. La representacin grfica de la distancia recorrida en funcin del tiempo da lugar a una recta cuyapendientese corresponde con la velocidad

Elmovimiento rectilneo uniformemente acelerado(MRUA), tambin conocido comomovimiento rectilneo uniformemente variado(MRUV), es aquel en el que unmvilse desplaza sobre una trayectoriarectaestando sometido a unaaceleracinconstante.

En mecnica clsica el movimiento rectilneo uniformemente acelerado (MRUA) presenta tres caractersticas fundamentales:

1. Laaceleraciny lafuerza resultantesobre la partcula son constantes.2. Lavelocidadvara linealmente respecto del tiempo.3. Laposicinvara segn una relacin cuadrtica respecto del tiempo.

El MRUA, como su propio nombre indica, tiene unaaceleracinconstante, cuyas relacionesdinmicasycinemticas, respectivamente, son:

2.3 LEYES DE NEWTON

Lasleyes de Newton, tambin conocidas comoleyes del movimiento de Newton,son tres principios a partir de los cuales se explican la mayor parte de los problemas planteados por lamecnica, en particular, aquellos relativos almovimientode los cuerpos.

En concreto, la relevancia de estas leyes radica en dos aspectos:

Por un lado, constituyen, junto con latransformacin de Galileo, la base de lamecnica clsica;

Por otro, al combinar estas leyes con laLey de la gravitacin universal, se pueden deducir y explicar lasLeyes de Keplersobre el movimiento planetario.

As, las Leyes de Newton permiten explicar tanto el movimiento de losastros, como los movimientos de los proyectiles artificiales creados por el ser humano, as como toda la mecnica de funcionamiento de lasmquinas. Su formulacin matemtica fue publicada porIsaac Newtonen1687en su obraPhilosophiae Naturalis Principia Mathematica.

PRIMERA LEY DE NEWTON O LEY DE LA INERCIA

La primera ley del movimiento rebate la idea aristotlica de que un cuerpo slo puede mantenerse en movimiento si se le aplica unafuerza. Newton expone que:

Todo cuerpo persevera en su estado de reposo o movimiento uniforme y rectilneo a no ser que sea obligado a cambiar su estado por fuerzas impresas sobre l.

Esta ley postula, por tanto, que un cuerpo no puede cambiar por s solo su estado inicial, ya sea en reposo o enmovimiento rectilneo uniforme, a menos que se aplique una fuerza o una serie de fuerzas cuyo resultante no sea nulo sobre l.

Newton toma en cuenta, as, el que los cuerpos en movimiento estn sometidos constantemente a fuerzas de roce o friccin, que los frena de forma progresiva, algo novedoso respecto de concepciones anteriores que entendan que el movimiento o la detencin de un cuerpo se deba exclusivamente a si se ejerca sobre ellos una fuerza, pero nunca entendiendo como esta a la friccin.

En consecuencia, un cuerpo con movimiento rectilneo uniforme implica que no existe ninguna fuerza externa neta o, dicho de otra forma; un objeto en movimiento no se detiene de forma natural si no se aplica una fuerza sobre l.

En el caso de los cuerpos en reposo, se entiende que su velocidad es cero, por lo que si esta cambia es porque sobre ese cuerpo se ha ejercido una fuerza neta.

SEGUNDA LEY DE NEWTON O LEY DE FUERZA

La segunda ley del movimiento de Newton dice que:

El cambio de movimiento es proporcional a la fuerza motriz impresa y ocurre segn la lnea recta a lo largo de la cual aquella fuerza se imprime.

Esta ley explica qu ocurre si sobre un cuerpo en movimiento (cuya masa no tiene por qu ser constante) acta una fuerza neta: la fuerza modificar el estado de movimiento, cambiando la velocidad en mdulo o direccin. En concreto, los cambios experimentados en elmomento linealde un cuerpo son proporcionales a la fuerza motriz y se desarrollan en la direccin de esta; las fuerzas son causas que producen aceleraciones en los cuerpos.

Consecuentemente, hay relacin entre lacausa y el efecto, la fuerza y la aceleracin estn relacionadas. Dicho sintticamente, la fuerza se define simplemente en funcin del momento en que se aplica a un objeto, con lo que dos fuerzas sern iguales si causan la misma tasa de cambio en el momento del objeto.

TERCERA LEY DE NEWTON O LEY DE ACCIN Y REACCIN

Con toda accin ocurre siempre una reaccin igual y contraria: o sea, las acciones mutuas de dos cuerpos siempre son iguales y dirigidas en sentido opuesto.

La tercera ley de Newton es completamente original (pues las dos primeras ya haban sido propuestas de otras maneras porGalileo,HookeyHuygens) y hace de las leyes de la mecnica un conjunto lgico y completo.Expone que por cada fuerza que acta sobre un cuerpo (empuje), este realiza una fuerza de igual intensidad, pero de sentido contrario sobre el cuerpo que la produjo.

Dicho de otra forma, las fuerzas, situadas sobre la misma recta, siempre se presentan en pares de igual magnitud y de direccin, pero con sentido opuesto.

2.4 MOVIMIENTO CIRCULAR

Elmovimiento circular(tambin llamadomovimiento circunferencial) es el que se basa en un eje de giro y radio constantes, por lo cual latrayectoriaes unacircunferencia. Si, adems, la velocidad de giro es constante (giro ondulatorio), se produce elmovimiento circular uniforme, que es un caso particular de movimiento circular, con radio y centro fijos y velocidad angular constante. En elmovimiento circularhay que tener en cuenta algunos conceptos que seran bsicos para la descripcindel mismo:

EJE DE GIRO: es la lnea recta alrededor de la cual se realiza la rotacin, este eje puede permanecer fijo o variar con el tiempo pero para cada instante concreto es el eje de la rotacin (considerando en este caso una variacin infinitesimal o diferencial de tiempo). El eje de giro define un punto llamadocentro de girode la trayectoria descrita (O).

ARCO: partiendo de un centro fijo o eje de giro fijo, es el espacio recorrido en la trayectoria circular o arco de radio unitario con el que se mide el desplazamiento angular. Su unidad es elradin(espacio recorrido dividido entre el radio de la trayectoria seguida, divisin de longitud entre longitud, adimensional por tanto).

VELOCIDAD ANGULAR: es la variacin del desplazamiento angular por unidad de tiempo (omega minscula,).

ACELERACION ANGULAR: es la variacin de la velocidad angular por unidad de tiempo (alfa minscula,).

MOVIMIENTO ANGULAR(L): es la magnitud que en el movimiento rectilneo equivale al momento lineal o cantidad de movimiento pero aplicada al movimiento curvilneo, circular y/o giratorio (producto vectorial de la cantidad de movimiento por el vector posicin, desde el centro de giro al punto donde se encuentra la masa puntual).

MOMENTO DE INERCIA(I): es una cualidad de los cuerpos que depende de su forma y de la distribucin de su masa y que resulta de multiplicar una porcin concreta de la masa por la distancia que la separa al eje de giro.

MOMENTO DE FUERZA(M): o par motor es la fuerza aplicada por la distancia al eje de giro (es el equivalente a la fuerza agente del movimiento que cambia el estado de un movimiento rectilneo).

LinealAngularLinealAngularLinealAngular

PosicinArcoFuerzaMomento de fuerzaAceleracinAceleracin angular

VelocidadVelocidad angularMomento linealMomento angulaMasaMomento de inercia

2.5 TRABAJO Y ENERGA

Enmecnica clsica, eltrabajoque realiza unafuerzasobre un cuerpo equivale a la energa necesaria paradesplazareste cuerpo. El trabajo es una magnitud fsicaescalarque se representa con la letra(del inglsWork) y se expresa en unidades de energa, esto es enjuliosojoules(J) en el Sistema Internacional de Unidades.

Ya que por definicin el trabajo es un trnsito de energa,nunca se refiere a l comoincrementode trabajo, ni se simboliza comoW.Matemticamente se expresa como:

Dondees elmdulode lafuerza,es eldesplazamientoyes el ngulo que forman entre s elvectorfuerza y el vector desplazamiento.

Energa, fuerzaytrabajoson conceptosmuy relacionados, aunque son distintos entre s. Bsicamente, laenergaest presente en todos los cuerpos (si el cuerpo est en reposo poseeenerga potencialy si est en movimiento la energa potencial se ha trasformado enenerga cintica).

Lafuerzaes una accin que solo se puede expresar (ver sus resultados) cuando hayinteraccin entre dos cuerpos. Fuerza aplicada de un cuerpo al otro transforma la energa potencial en cintica. El resultado de esta aplicacin de fuerza para transformar la energa se denominatrabajo.

RESPECTO A ENERGA

Laenergaes una propiedad o atributo de todo cuerpo o sistema material en virtud de la cual stos pueden transformarse modificando su situacin o estado, as como actuar sobre otros originando en ellos procesos de transformacin. Sin energa, ningn proceso fsico, qumico o biolgico sera posible. Dicho en otros trminos, todos los cambios materiales estn asociados con una cierta cantidad de energa que se pone en juego, se cede o se recibe.

Conceptualmente, energa es la capacidad para realizar un trabajo o para transferir calor; la energa a su vez se presenta como energa calrica, energa mecnica, energa qumica, energa elctrica y energa radiante; estos tipos de energa pueden ser ademspotencialocintica. La energa potencial es la que posee una sustancia debido a su posicin espacial o composicin qumica y la energa cintica es la que posee una sustancia debido a su movimiento.

RESPECTO A FUERZA

De modo natural, todos los cuerpos ejercen interacciones entre s. Al hacerlo, producen efectos que pueden cambiar la forma de algunos o pueden moverlos o detenerlos. La magnitud de estas interacciones se puede medir utilizando el concepto defuerza, la cual podemos definir as:

Fuerza es la interaccin entre dos cuerpos, que produce cambios ya sea en la forma o en el estado (reposo o movimiento) de ellos. Las leyes que rigen el comportamiento de las fuerzas las enunci Newtony hoy se conocen comoLas tres leyes de Newtony conforman los Principios de laDinmica.

RESPECTO A TRABAJO

En el lenguaje cotidiano, la palabra trabajo se asocia a todo aquello que suponga un esfuerzo fsico o mental, y que por tanto produce cansancio. En fsica se producetrabajoslo si existe una fuerza que al actuar sobre un cuerpo da lugar a su desplazamiento. Entonces, se llamatrabajoal resultado o efecto producido luego de aplicar una fuerza para hacer que algo se desplace en la direccin de esa fuerza.

2.6 HIDROSTTICA E HIDRODINMICA

La hidrulica es la parte de la Fsica que estudia la mecnica de los fluidos; analiza las leyes que rigen el movimiento de los lquidos y las tcnicas para el mejor aprovechamiento de las aguas. La hidrulica se divide en dos partes: la hidrosttica, encargada de lo relacionado con los lquidos en reposo; y la hidrodinmica que estudia el comportamiento de los fluidos en movimiento.

La hidrosttica se fundamenta en leyes y principios como el de Arqumedes y el de Pascal; mismos que contribuyen a cuantificar las presiones ejercidas por los fluidos, y al estudio de sus caractersticas generales.

Dentro de los fluidos existe algo llamado presin hidrosttica y es la presin que se ejerce dentro del liquido, pues este por si solo pesa, y este peso incrementa proporcionalmente conforme aumente la profundidad.

La hidrodinmica se fundamenta bajo el principio de Bernoulli. Para el estudio de la hidrodinmica normalmente se consideran tres aproximaciones importantes:

Que el fluido es un lquido incompresible, es decir, que su densidad no vara con el cambio de presin, a diferencia de lo que ocurre con los gases.

Se considera despreciable la prdida de energa por laviscosidad, ya que se supone que un lquido es ptimo para fluir y esta prdida es mucho menor comparndola con la inercia de su movimiento.

Se supone que el flujo de los lquidos es en rgimen estable o estacionario, es decir, que la velocidad del lquido en un punto es independiente del tiempo.

Por otra parte si tomamos en cuenta los tipos de movimientos principales que encontramos en los fluidos en movimiento, tenemos el movimiento laminar y el movimiento turbulento.

3. calor y termodinmica3.1 CALOR Y TEMPERATURA

CALOR

El calor es una cantidad de energa y es una expresin del movimiento de las molculas que componen un cuerpo. Cuando el calor entra en un cuerpo se produce calentamiento y cuando sale, enfriamiento. Incluso los objetos ms fros poseen algo de calor porque sus tomos se estn moviendo.

TEMPERATURA

La temperatura es la medida del calor de un cuerpo (y no lacantidad de calor que este contiene o puede rendir).

DIFERENCIAS ENTRE CALOR Y TEMPERATURA

Todos sabemos que cuando calentamos un objeto su temperatura aumenta. A menudo pensamos que calor y temperatura son lo mismo. Sin embargo, esto no es as. El calor y la temperatura estn relacionadas entre s, pero son conceptos diferentes.

Como ya dijimos, el calor es la energa total del movimiento molecular en un cuerpo, mientras que la temperatura es la medida de dicha energa. El calor depende de la velocidad de las partculas, de su nmero, de su tamao y de su tipo. La temperatura no depende del tamao, ni del nmero ni del tipo.

Por ejemplo, si hacemos hervir agua en dos recipientes de diferente tamao, la temperatura alcanzada es la misma para los dos, 100 C, pero el que tiene ms agua posee mayor cantidad de calor.

El calor es lo que hace que la temperatura aumente o disminuya. Si aadimos calor, la temperatura aumenta. Si quitamos calor, la temperatura disminuye. La temperatura no es energa sino una medida de ella; sin embargo, el calor s es energa.

En la naturaleza existen tres estados usuales de la materia: slido, lquido y gaseoso. Al aplicarle calor a una sustancia, esta puede cambiar de un estado a otro. A estos procesos se les conoce comocambios de estado

Los posibles cambios de estado son:

de estado solid a liquido, llamado fusin.

de estado liquido a solid, llamado solidificacin.

de estado liquido a gaseoso, llamado vaporizacin

de estado gaseoso a liquido, llamado condensacin

de estado solid a gaseoso, llamado sublimacin progresiva.

de estado gaseoso a slido, llamado sublimacin regresiva.

3.2 TRANSMISIN DE CALOR

Los cuerpos, sometidos a la influencia de una fuente calrica, se calientan, es decir, absorben parte del calor transmitido. Tambin esos cuerpos, en funcin del material de que estn constituidos, no absorben ese calor de la misma forma e intensidad. El calor absorbido por el cuerpo lo recorre interiormente, desde la cara expuesta a la fuente calrica, hasta la cara opuesta. Es decir desde una zona de mayor temperatura a otra de menor temperatura.

En este fenmeno, que se conoce con el nombre de conductividad trmica, vemos que no todo el calor absorbido por la cara expuesta llega hasta la opuesta. Esto lo podemos comprobar aplicando una mano sobre ambas caras, con lo cual sentiremos que la cara opuesta est ms fra que la expuesta.

Esto significa que el cuerpo opuso cierta resistencia al paso del calor por su interior; este fenmeno se conoce como resistencia trmica del material. La propiedad de retener parte del calor absorbido e impedir su paso total de una cara a la otra del cuerpo, es la capacidad aislante al calor que posee el material. En un muro cualquiera de una construccin, el calor imperante en el exterior, pasar a travs de su masa al interior del local, en la medida que su capacidad aislante lo permita.

Si dentro de un ambiente debemos lograr un rango de confort determinado, en funcin de las normas mnimas de habitabilidad, habr que disear el muro con materiales y espesores adecuados, de modo tal que se logre el mximo aislamiento. La transmisin trmica, es decir, la propiedad de los cuerpos de dejar pasar calor a travs de su masa, deber entonces limitarse. Para ello debemos estudiar los fenmenos de transferencia de energa en forma de calor, que comnmente denominamos transferencia de calor.

EL FENMENO DE TRANSFERENCIA

Hemos visto que cuando dos o ms sistemas de temperaturas diferentes se ponen en comunicacin entre s a travs de una pared diatrmana alcanzan el estado de equilibrio trmico.

Este fenmeno se explica por el pasaje de energa calorfica de los cuerpos de mayor temperatura a los de menor temperatura y se lo denomina transmisin de calor. En un sentido ms amplio, este fenmeno se produce tambin entre las porciones de un mismo cuerpo que se encuentran a diferentes temperaturas y entre cuerpos que no estando en contacto se encuentran tambin a temperaturas diferentes.

En este fenmeno el estado de agregacin molecular es importante, ya que de acuerdo a como estn vinculadas estas molculas, se presentarn tres formas de transmisin de calor:

CONDUCCIN: esta forma de transmisin de calor se manifiesta principalmente en los cuerpos slidos y se caracteriza por el pasaje del calor desde los puntos de mayor temperatura hacia los de menor temperatura sin desplazamiento apreciable de materia. La transmisin de calor puede producirse de una parte a otra del mismo cuerpo o de un cuerpo a otro en contacto con l.

CONVECCIN: esta forma se manifiesta en los lquidos y gases que alcanzan el equilibrio trmico como consecuencia del desplazamiento de materia que provoca la mezcla de las porciones del fluido que se encuentran a diferentes temperaturas. La conveccin ser natural cuando el movimiento del fluido se debe a diferencias de densidad que resultan de las diferencias de temperatura. La conveccin ser forzada cuando el movimiento es provocado por medios mecnicos, por ejemplo mediante un agitador en los lquidos o un ventilador en los gases.

RADIACIN: es la forma de transmisin en la que el calor pasa de un cuerpo de mayor temperatura a otro de menor temperatura sin que entre ellos exista un vinculo material. Esto indica que el calor se transmite en el vaco, en forma de ondas electromagnticas denominadas comnmente radiacin o energa radiante.

Si bien para facilitar el fenmeno de transmisin hemos separado el fenmeno en tres formas diferentes, en la naturaleza el calor generalmente se transmite en dos o tres formas simultneamente. Es decir que la conduccin puede incluir tambin conveccin y radiacin y los problemas de conveccin incluyen a la conduccin y a la radiacin.

CONDUCCIN DE CALOR

Algunas sustancias conducen el calor mejor que otras y se las denomina buenos conductores, mientras que aquellas que lo hacen con mayor dificultad se denominan malos conductores o aisladores. Entre las primeras se encuentran los metales y entre los malos conductores los gases y los lquidos como as tambin muchos cuerpos slidos. Se debe tener en cuenta que el mercurio por ser un metal es buen conductor del calor a pesar de encontrarse en estado lquido. El mecanismo de la transmisin del calor se estudia ms fcilmente en los cuerpos slidos pues en este caso no hay conveccin. Al no haber movimiento relativo de molculas.

La temperatura de un punto de un slido en un instante dado, cuando el slido est transmitiendo calor por conduccin, depende de las coordenadas del punto considerado. Por otra parte, para cada punto en particular, la temperatura ser en general funcin del tiempo. Si referimos todos los puntos del slido a un sistema de coordenadas x, y, z y llamamos al tiempo, podremos escribir entonces para la temperatura t que:

t = f(x, y, z, )

Cuando como en este caso, la distribucin de las temperaturas de los puntos de un slido depende no slo de las coordenadas de los diferentes puntos sino tambin del tiempo, el estado trmico del cuerpo se denomina de rgimen variable.

En un cuerpo slido puede ocurrir que despus de un cierto tiempo las temperaturas de todos sus puntos permanezcan constantes o sea que no vara con el tiempo. En este caso la distribucin de las temperaturas depender solamente de las coordenadas de los diferentes puntos considerados, por lo que escribiremos:

t = f (x, y, z )

En este caso el estado trmico se denomina de rgimen estacionario o permanente.3.3 VARIABLES TERMODINAMICAS: MASA, VOLUMEN, DENSIDAD, PRESIN Y TEMPERATURA

Las variables termodinmicas son las que caracterizan a un sistema termodinmico y pueden clasificarse en varias categoras:

VARIABLES DE ESTADO

Son las propiedades macroscpicas, esto es que se refieren al comportamiento global de un nmero elevado de partculas, y que definen el estado del sistema termodinmico. En Termodinmica Clsica cinco variables de estado fundamentales son el objeto de su inters tales como la concentracin (C), la presin (P), el volumen (V) y la temperatura (T), la energa interna (U) y la entropa (S). Adems de estas en termodinmicas encontramos variables de estado derivadas de estas fundamentales como la Entalpa (H), Energa libre de Helmholtz (A) y Energa libre de Gibbs (G)

Las propiedades microscpicas, esto es las que describen el comportamiento de las partculas individuales del sistema (molculas, tomos, iones, electrones etc.) no son objeto de estudio de la Termodinmica Clsica

VARIABLES DE TRANSFERENCIA

Una segunda categora de variables termodinmicas que aparecen en situaciones que involucran cambios de energa son las variables de transferencia. Estas variables tienen valor cero a no ser que ocurra un proceso termodinmico en el cual la energa es transferida a travs de la frontera o lmite del sistema. Debido a que la transferencia a travs del lmite de un sistema representa un cambio en el sistema, las variables de transferencia no estn asociadas con un estado del sistema sino con un cambio en el estado del sistema.

Por ejemplo, el calor es una variable de transferencia, para unas condiciones dadas del sistema no hay un valor definido de calor. Esto es el calor no es una funcin de estado. Solo se puede asignar un valor al calor (Q) si la energa cruza la frontera del sistema como calor, resultando en un cambio en el sistema. Otra variable de transferencia termodinmica es el trabajo (W).

As mientras las variables de estado son caractersticas de un sistema en estado de equilibrio trmico. Las variables de transferencia son caractersticas de un proceso en la cual la energa es transferida entre el sistema y su entorno.

FUNCIONES DE ESTADO

Son las variables termodinmicas cuyo valor concreto depende ms que del estado actual del sistema. Si el sistema evoluciona y pasa de un estado a otro, la variacin de una funcin de estado slo depende de los estados inciales y finales y no de los caminos seguidos para realizar el cambio. Por ejemplo: la presin, el volumen (V), la temperatura (T), la energa interna (U), la entalpa (H), la entropa (S), la energa libre de Gibbs (G), etc. son funciones de estado.

LAS VARIABLES TERMODINAMICAS SE CLASIFICAN EN:

Extensivas e Intensivas Las variables extensivas dependen de la cantidad, siendo proporcionales al tamao del sistema, mientras que las intensivas no de tal forma que su valor es independiente del tamao del sistema.

La densidad es un ejemplo de variable intensiva. La densidad de un cristal de hielo en un iceberg es la misma que la densidad del iceberg entero. El volumen, por otra parte, es una variable extensiva. El volumen de un Ocano es muy diferente del volumen de una gota de agua del mar.

ENTROPA

Para medir el grado de desorden de un sistema, fue definida la grandeza termodinmica llamada entropa, representada por la letra S. Cuando mayor el desorden de un sistema, mayor su entropa. El mnimo de entropa posible corresponde a la situacin en que tomos de una sustancia estaran perfectamente ordenados en una estructura cristalina perfecta. Esa situacin debe ocurrir tericamente, a 0 K (cero absoluto). En otras temperaturas, la entropa de una sustancia debe ser diferente de cero.

Cuanto mayor la temperatura de una sustancia mayor el movimiento de sus partculas mas desorganizada ella est y por tanto, mayor ser su entropa. La entropa (cal/K.mol) a 25C para una misma sustancia, la entropa en el estado gaseoso es mayor que aquella en el estado lquido, que, por su vez, es mayor que la del estado slido.

La variacin de entropa en una transformacin, depende apenas de los estados inicial y final del sistema, independientemente de cmo los reactivos se transforman en productos, esto es, del mecanismo de reaccin.

CAPACIDAD CALORFICA

La capacidad calorfica de un cuerpo, es la cantidad decalor, Q, que dicho cuerpo absorbe cuando sutemperaturaaumenta un grado (o la que cede al disminuir su temperatura un grado). Si un cuerpo pasa de una temperatura T1 a otra T2, intercambiando para ello una cantidad de calor Q, se tiene:

Y por lo tanto se tiene tambin:

CALOR ESPECIFICO

Cantidad de calor necesario para elevar la temperatura de 1gr. de una sustancia en un grado.(magnitud intensiva). Esta magnitud medida a presin constante se la representa como Cp; mientras que medida a volumen constante, toma otro valor y se le representa como Cv. Nosotros lo mediremos a presin atmosfrica, considerada constante, por lo que le llamaremos Cp.

ENTALPIA

La entalpa es la cantidad de energa calorfica de una sustancia. En una reaccin qumica, si la entalpa de los productos es menor que la de los reactantes se libera calor y decimos que es una reaccin exotrmica. Si la entalpa de los productos es mayor que la de los reactantes se toma calor del medio y decimos que es una reaccin endotrmica. El cambio de entalpa se denomina H y se define como:H = Hproductos Hreactantes

CALOR DE REACCIN

Esel calorquese absorbe o se emiteenunareaccinqumica (qp).

CALOR DE FORMACIN

El calor de formacin normal es el calor correspondiente al caso en que todas las sustancias que intervienen en la reaccin tienen cada una actividad unitaria. La entalpa de cada uno de los elementos en su estado normal a 25 C es cero.

ENERGA INTERNA

La energa interna no incluye la energa cintica traslacional o rotacional del sistema como un todo. Tampoco incluye la energa potencial que el cuerpo pueda tener por su localizacin en un campo gravitacional o electrosttico externo.

Sin que se modifique la composicin qumica o cambio de estado de la materia que compone el sistema, se habla de variacin de la energa interna sensible y se puede calcular de acuerdo a los siguientes parmetros; Donde Q = Es la variacin de energa o de calor del sistema en un tiempo definido medida en [kcal], Ce = Calor especfico de la materia [kcal / kg * C]. m = Masa T= Temperatura final del sistema - temperatura inicial (en grados Celsius C ).

3.4 LEYES DE LA TERMODINMICA: PRIMERA, SEGUNDA Y CERO

PRIMERA LEY DE LA TERMODINMICA

Tambin conocida comoprincipiodeconservacin de la energapara la termodinmica , establece que si se realiza trabajo sobre un sistema o bien ste intercambia calor con otro, laenerga internadel sistema cambiar.

En palabras llanas: "La energa ni se crea ni se destruye: slo se transforma".

Visto de otra forma, esta ley permite definir el calor como la energa necesaria que debe intercambiar el sistema para compensar las diferencias entretrabajoy energa interna. Fue propuesta porNicolas Lonard Sadi Carnoten1824, en su obraReflexiones sobre la potencia motriz del fuego y sobre las mquinas adecuadas para desarrollar esta potencia, en la que expuso los dos primeros principios de la termodinmica. Esta obra fue incomprendida por los cientficos de su poca, y ms tarde fue utilizada porRudolf ClausiusyLord Kelvinpara formular, de una manera matemtica, las bases de la termodinmica.

La ecuacin general de la conservacin de la energa es la siguiente:

Que aplicada a la termodinmica teniendo en cuenta elcriterio de signos termodinmico, queda de la forma:

Donde U es la energa interna del sistema (aislado), Q es la cantidad de calor aportado al sistema y W es el trabajo realizado por el sistema.

SEGUNDA LEY DE LA TERMODINMICA

Esta ley marca la direccin en la que deben llevarse a cabo losprocesos termodinmicosy, por lo tanto, la imposibilidad de que ocurran en el sentido contrario (por ejemplo, que una mancha de tinta dispersada en el agua pueda volver a concentrarse en un pequeo volumen). Tambin establece, en algunos casos, la imposibilidad de convertir completamente toda la energa de un tipo en otro sin prdidas.

De esta forma, la segunda ley impone restricciones para las transferencias de energa que hipotticamente pudieran llevarse a cabo teniendo en cuenta slo el primer principio. Esta ley apoya todo su contenido aceptando la existencia de una magnitud fsica llamadaentropa, de tal manera que, para un sistema aislado (que no intercambia materia ni energa con su entorno), la variacin de la entropa siempre debe ser mayor que cero.

Debido a esta ley tambin se tiene que el flujo espontneo de calor siempre es unidireccional, desde los cuerpos de mayor temperatura hacia los de menor temperatura, hasta lograr un equilibrio trmico. La aplicacin ms conocida es la de las mquinas trmicas, que obtienen trabajo mecnico mediante aporte de calor de una fuente o foco caliente, para ceder parte de este calor a la fuente o foco o sumidero fro. La diferencia entre los dos calores tiene su equivalente en el trabajo mecnico obtenido.

Existen numerosos enunciados equivalentes para definir este principio, destacndose el de Clausius y el de Kelvin.

ENUNCIADO DE CLAUSIUS:

En palabras de Sears es: No es posible ningn proceso cuyo nico resultado sea la extraccin de calor de un recipiente a una cierta temperatura y la absorcin de una cantidad igual de calor por un recipiente a temperatura ms elevada.

ENUNCIADO DE KELVIN:

No existe ningn dispositivo que, operando porciclos, absorba calor de una nica fuente (Energa absorbida), y lo convierta ntegramente en trabajo (Energa til).

ENUNCIADO DE KELVIN PLANCK:

Es imposible construir una mquina trmica que, operando en unciclo, no produzca otro efecto que la absorcin de energa desde un depsito, y la realizacin de una cantidad igual de trabajo.

OTRA INTERPRETACIN:

Es imposible construir una mquina trmica cclica que transforme calor en trabajo sin aumentar la energa termodinmica del ambiente. Debido a esto podemos concluir, que el rendimiento energtico de una mquina trmica cclica que convierte calor en trabajo, siempre ser menor a la unidad, y sta estar ms prxima a la unidad, cuanto mayor sea el rendimiento energtico de la misma. Es decir, cuanto mayor sea el rendimiento energtico de una mquina trmica, menor ser el impacto en el ambiente, y viceversa.

TERCERA LEY DE LA TERMODINAMICA

La Tercera de las leyes de la termodinmica, propuesto por Walther Nernst, afirma que es imposible alcanzar una temperatura igual al cero absoluto mediante un nmero finito de procesos fsicos. Puede formularse tambin como que a medida que un sistema dado se aproxima al cero absoluto, su entropa tiende a un valor constante especfico. La entropa de los slidos cristalinos puros puede considerarse cero bajo temperaturas iguales al cero absoluto.

No es una nocin exigida por la Termodinmica clsica, as que es probablemente inapropiado tratarlo de ley. Es importante recordar que los principios o leyes de la Termodinmica son slo generalizaciones estadsticas, vlidas siempre para los sistemas macroscpicos, pero inaplicables a nivel cuntico. El demonio de Maxwell ejemplifica cmo puede concebirse un sistema cuntico que rompa las leyes de la Termodinmica.

Asimismo, cabe destacar que el primer principio, el de conservacin de la energa, es la ms slida y universal de las leyes de la naturaleza descubiertas hasta ahora por la ciencia.

LEY CERO DE LA TERMODINAMICA

El equilibrio termodinmico de un sistema se define como la condicin del mismo en el cual las variables empricas usadas para definir un estado del sistema (presin, volumen, campo elctrico, polarizacin, magnetizacin, tensin lineal, tensin superficial, entre otras) no son dependientes del tiempo. A dichas variables empricas (experimentales) de un sistema se les conoce como coordenadas termodinmicas del sistema.

A este principio se le llama del equilibrio termodinmico. Si dos sistemas A y B estn en equilibrio termodinmico, y B est en equilibrio termodinmico con un tercer sistema C, entonces A y C estn a su vez en equilibrio termodinmico. Este principio es fundamental, aun siendo ampliamente aceptado, no fue formulado formalmente hasta despus de haberse enunciado las otras tres leyes. De ah que recibe la posicin 0.

4. electricidad4.1 CARGA ELCTRICA Y LEY DE COULOMB

LA CARGA ELCTRICA

Los tomos estn constituidos por un ncleo y una corteza(rbitas) En el ncleo se encuentran muy firmemente unidos los protones y los neutrones. Los protones tienen carga positiva y los neutrones no tienen carga. Alrededor del ncleo se encuentran las rbitas donde se encuentran girando sobre ellas los electrones. Los electrones tienen carga negativa.

Ambas cargas la de los protones(positiva) y la de los electrones(negativa) son iguales, aunque de signo contrario.

La carga elctrica elemental es la del electrn. El electrn es la partcula elemental que lleva la menor carga elctrica negativa que se puede aislar. Como la carga de un electrn resulta extremadamente pequea se toma en el S.I.(Sistema Internacional) para la unidad de Carga elctrica elCulombioque equivale a 6,24 10E18 electrones.

Para denominar la carga se utiliza la letra Q y para su unidad la C. Ejemplo: Q = 5 CEn la tabla adjunta se muestra la masa y la carga de las partculas elementales

Para el estudio de la electricidad nos basta con este modelo aproximado del tomo, con sus partculas elementales(electrn, protn y neutrn). Los protones son de carga elctrica positiva y se repelen entre s. Los electrones son de carga elctrica negativa y se repelen entre s. Los neutrones no tienen carga elctrica.

Entre los electrones y los protones se ejercen fuerzas de atraccin. Puesto que los electrones giran a gran velocidad alrededor del ncleo existe tambin una fuerza centrpeta que tiende a alejar del ncleo a los electrones. Entre dichas fuerzas se establece un equilibrio, de tal manera que los electrones giran en las rbitas y no son atrados por los protones del ncleo y tampoco se salen de sus rbitas.

LEY DE COULOMB

Como ya se ha dicho cargas del mismo signo se repelen y cargas de signo contrario se atraen.

Coulomb en 1777 enunci la ley de la Electrosttica(electricidad esttica) que lleva su nombre(Ley de Coulomb):

La intensidad de la fuerza (F) con la cual dos cargas elctricas puntuales se atraen o se repelen, es directamente proporcional al producto de sus cargas(Q1 y Q2) e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia(r) que las separan, expresada por la siguiente ecuacin:

Donde:F: Fuerza expresada en Newtons N]Q1yQ2: Cargas expresadas en Culombios[C]R: Distancia de separacin entre las cargas expresada en metros[m]K: Constante: 910E9 Nm2/C2 para el aire o vaco, introducida con el fin de convertir la ecuacin en una igualdad

4.2 CORRIENTE ELECTRICA Y LEY DE OHM

Lacorrienteointensidad elctricaes el flujo decargapor unidad de tiempo que recorre un material.Se debe al movimiento de loselectronesen el interior del material. En elSistema Internacional de Unidadesse expresa en C/s (culombiossobresegundo), unidad que se denominaamperio. Una corriente elctrica, puesto que se trata de un movimiento de cargas, produce uncampo magntico, un fenmeno que puede aprovecharse en el electroimn.

El instrumento usado para medir la intensidad de la corriente elctrica es elgalvanmetroque, calibrado en amperios, se llamaampermetro, colocado en serie con el conductor cuya intensidad se desea medir.

Elohmio(tambin ohm) es la unidad de medida de la resistencia que oponen los materiales al paso de la corriente elctrica y se representa con la letra W o con el smbolo o letra griega(omega).

El ohmio se define como la resistencia que ofrece al paso de la corriente elctrica una columna de mercurio (Hg) de 106,3 cm de alto, con una seccin transversal de 1 mm2, a una temperatura de 0 Celsius. Esta ley relaciona los tres componentes que influyen en una corriente elctrica, como son laintensidad (I), ladiferencia de potencial o tensin (V)y laresistencia (R)que ofrecen los materiales o conductores.

LaLeyde Ohmestablece que"la intensidad de la corriente elctrica que circula por un conductor elctrico es directamente proporcional a la diferencia de potencial aplicada e inversamente proporcional a la resistencia del mismo", Esta constante resultante es laconductancia elctrica, que es lo contrario a laresistencia elctrica. se puede expresar matemticamente en la siguiente frmula o ecuacin:

donde, empleando unidades delSistema internacional de Medidas, tenemos que:

I= Intensidad enamperios(A) V= Diferencia de potencial envoltios(V) R= Resistencia enohmios(W o ).

Se lee de la siguiente manera:La intensidad (en amperios) de una corriente es igual a la tensin o diferencia de potencial (en voltios) dividido por la resistencia (en ohmios).

De acuerdo con la Ley de Ohm, un ohmio(1 W o )es el valor que posee una resistencia elctrica cuando al conectarse a un circuito elctrico de un voltio(1 V)detensin provoca un flujo o intensidad de corriente de un amperio(1 A).

La resistencia elctrica, por su parte, se identifica con el smbolo o letra(R)y la frmula general (independientemente del tipo de material de que se trate) para despejar su valor (en su relacin con la intensidad y la tensin) derivada de la frmula general de la Ley de Ohm, es la siguiente:

Se lee de la siguiente manera:La resistencia a una corriente (en ohmios) es igual a la tensin o diferencia de potencial (en voltios) dividido o partido por la intensidad (en amperios).

CONDUCCION ELECTRICA

Un materialconductorposee gran cantidad de electrones libres, por lo que es posible el paso de la electricidad a travs del mismo. Los electrones libres, aunque existen en el material, no se puede decir que pertenezcan a algn tomo determinado.

Una corriente de electricidad existe en un lugar cuando una carga neta se transporta desde ese lugar a otro en dicha regin. Supongamos que la carga se mueve a travs de un alambre. Si la cargaqse transporta a travs de una seccin transversal dada del alambre, en un tiempot, entonces la intensidad de corrienteI, a travs del alambre es:

Lo cual se lee de la siguiente manera: La intensidad de corriente elctrica (I) es igual a la carga (q) sobre tiempo (t) donde la carga est representada en culombios el tiempo en segundos y la intensidad en amperios.

4.3 POTENCIA ELECTRICA Y EFECTO JOULE

Lapotencia elctricaes la relacin de paso de energa de un flujo por unidad de tiempo; es decir, la cantidad deenergaentregada o absorbida por un elemento en un tiempo determinado. La unidad en elSistema Internacional de Unidadeses elvatio(watt).

Cuando una corriente elctrica fluye en cualquier circuito, puede transferir energa al hacer untrabajo mecnicoo termodinmico. Los dispositivos convierten la energa elctrica de muchas maneras tiles, comocalor,luz(lmpara incandescente),movimiento(motor elctrico),sonido(altavoz) oprocesos qumicos. La electricidad se puede producir mecnica o qumicamente por lageneracin de energa elctrica, o tambin por la transformacin de la luz en lasclulas fotoelctricas. Por ltimo, se puede almacenar qumicamente enbateras.

La energa consumida por un dispositivo elctrico se mide envatios-hora(Wh), o enkilovatios-hora(kWh). Normalmente las empresas que suministran energa elctrica a la industria y los hogares, en lugar de facturar el consumo en vatios-hora, lo hacen en kilovatios-hora (kWh). La potencia en vatios (W) o kilovatios (kW) de todos los aparatos elctricos debe figurar junto con la tensin de alimentacin en una placa metlica ubicada, generalmente, en la parte trasera de dichos equipos. En los motores, esa placa se halla colocada en uno de sus costados y en el caso de las bombillas de alumbrado el dato viene impreso en el cristal o en su base.

POTENCIA EN CORRIENTE CONTINUA

Cuando se trata decorriente continua(CC) la potencia elctrica desarrollada en un cierto instante por un dispositivo de dos terminales, es el producto de ladiferencia de potencialentre dichos terminales y la intensidad de corrienteque pasa a travs del dispositivo. Por esta razn la potencia es proporcional a la corriente y a la tensin. Esto es,

dondeIes el valor instantneo de la corriente yVes el valor instantneo del voltaje. SiIse expresa enamperiosyVenvoltios,Pestar expresada en watts (vatios). Igual definicin se aplica cuando se consideran valores promedio paraI,VyP.

Cuando el dispositivo es unaresistenciade valorRo se puede calcular laresistencia equivalentedel dispositivo, la potencia tambin puede calcularse como, recordando que a mayor corriente, menor voltaje.

EFECTO JOULE

Se conoce comoefecto Jouleal fenmeno por el cual si en unconductorcirculacorriente elctrica, parte de laenerga cinticade loselectronesse transforma encalordebido a loschoquesque sufren con los tomos del material conductor por el que circulan, elevando latemperaturadel mismo. El nombre es en honor a su descubridor, el fsico britnicoJames Prescott Joule.

El movimiento de los electrones en un cable es desordenado, esto provoca continuos choques entre ellos y como consecuencia un aumento de la temperatura en el propio cable.

Este efecto es utilizado en la actualidad aprovechando las noblezas de la electricidad y se representa de la siguiente manera

Microscpicamente el efecto Joule se calcula a travs de la integral de volumen delcampo elctricopor ladensidad de corriente:

4.4 CIRCUITOS ELECTRICOS

Es tan comn la aplicacin del circuito elctrico en nuestros das que tal vez no le damos la importancia que tiene. El automvil, la televisin, la radio, el telfono, la aspiradora, las computadoras y videocaseteras, entre muchos y otros son aparatos que requieren para su funcionamiento, de circuitos elctricos simples, combinados y complejos.

QUE ES UN CIRCUITO ELECTRICO?

Se denomina asal camino que recorre una corriente elctrica. Este recorrido se inicia en una de las terminales de una pila, pasa a travs de un conducto elctrico (cable de cobre), llega a una resistencia (foco), que consume parte de la energa elctrica; contina despus por el conducto, llega a un interruptor y regresa a la otra terminal de la pila.

Los elementos bsicos de un circuito elctrico son: Un generador de corriente elctrica, en este caso una pila; los conductores (cables o alambre), que llevan a corriente a una resistencia foco y posteriormente al interruptor, que es un dispositivo de control. Todo circuito elctrico requiere, para su funcionamiento, de una fuente de energa, en este caso, de una corriente elctrica.

QUE ES UNA CORRIENTE ELECTRICA?

Recibe este nombre el movimiento de cargas elctricas (electrones) a travs de un conducto; es decir, que la corriente elctrica es un flujo de electrones.

QUE ES UN INTERRUPTOR O APAGADOR?

No es ms que un dispositivo de control, que permite o impide el paso de la corriente elctrica a travs de un circuito, si ste est cerrado y que, cuando no lo hace, est abierto. Existen otros dispositivos llamadosfusibles, que pueden ser de diferentes tipos y capacidades.

QUE ES UN FUSIBLE?

Es un dispositivo de proteccin tanto para ti como para el circuito elctrico. Sabemos que la energa elctrica se puede transformar en energa calorfica. Hagamos una analoga, cuando hace ejercicio, tu cuerpo est en movimiento y empiezas a sudar, como consecuencia de que est sobrecalentado. Algo similar sucede con los conductores cuando circula por ellos una corriente elctrica (movimiento de electrones) y el circuito se sobrecalienta.

Esto puede ser producto de un corto circuito, que es registrado por el fusible y ocasiona que se queme o funda el listn que est dentro de l, abriendo el circuito, es decir impidiendo el paso de corriente para protegerte a ti y a la instalacin. Recuerda que cada circuito presenta Caractersticas Particulares. Obsrvalas, compralas y obtn conclusiones sobre los circuitos elctricos. Los circuitos elctricos pueden estar conectados en serie, en paralelo y de manera mixta, que es una combinacin de estos dos ltimos.

TIPOS DE CIRCUITOS ELCTRICOS

CIRCUITO EN SERIE

CIRCUITO EN PARALELO

CIRCUITO CON UN TIMBRE EN SERIE CON DOS AMPOLLETAS EN PARALELO

CIRCUITO CON UNA AMPOLLETA EN PARALELO CON DOS EN SERIE

CIRCUITO CON DOS PILAS EN PARALELO

5.1 ptica y acstica5.1 REFLEXION Y REFRACCION DE LA LUZ

Cuando una onda alcanza la superficie de separacin de dos medios de distinta naturaleza se producen, en general, dos nuevas ondas, una que retrocede hacia el medio de partida y otra que atraviesa la superficie lmite y se propaga en el segundo medio. El primer fenmeno se denomina reflexin y el segundo recibe el nombre de refraccin.

El fenmeno de la refraccin supone un cambio en la velocidad de propagacin de la onda, cambio asociado al paso de un medio a otro de diferente naturaleza o de diferentes propiedades. Este cambio de velocidad da lugar a un cambio en la direccin del movimiento ondulatorio. Como consecuencia, la onda refractada s desva un cierto ngulo respecto de la incidente.

La refraccin se presenta con cierta frecuencia debido a que los medios no son perfectamente homogneos, sino que sus propiedades y, por lo tanto, la velocidad de propagacin de las ondas en ellos, cambia de un punto a otro. La propagacin del sonido en el aire sufre refracciones, dado que su temperatura no es uniforme.

En un da soleado las capas de aire prximas a la superficie terrestre estn ms calientes que las altas y la velocidad del sonido, que aumenta con la temperatura, es mayor en las capas bajas que en las altas. Ello da lugar a que el sonido, como consecuencia de la refraccin, se desva hacia arriba. En esta situacin la comunicacin entre dos personas suficientemente separadas se vera dificultada. El fenmeno contrario ocurre durante las noches, ya que la Tierra se enfra ms rpidamente que el aire.

REFLEXION DE LA LUZ

Al igual que la reflexin de las ondas sonoras, la reflexin luminosa es un fenmeno en virtud del cual la luz al incidir sobre la superficie de los cuerpos cambia de direccin, invirtindose el sentido de su propagacin. En cierto modo se podra comparar con el rebote que sufre una bola de billar cuando es lanzada contra una de las bandas de la mesa.

La visin de los objetos se lleva a cabo precisamente gracias al fenmeno de la reflexin. Un objeto cualquiera, a menos que no sea una fuente en s mismo, permanecer invisible en tanto no sea iluminado. Los rayos luminosos que provienen de la fuente se reflejan en la superficie del objeto y revelan al observador los detalles de su forma y su tamao.

De acuerdo con las caractersticas de la superficie reflectora, la reflexin luminosa puede ser regular o difusa. La reflexin regular tiene lugar cuando la superficie es perfectamente lisa. Un espejo o una lmina metlica pulimentada reflejan ordenadamente un haz de rayos conservando la forma del haz. La reflexin difusa se da sobre los cuerpos de superficies ms o menos rugosas.

En ellas un haz paralelo, al reflejarse, se dispersa orientndose los rayos en direcciones diferentes. sta es la razn por la que un espejo es capaz de reflejar la imagen de otro objeto en tanto que una piedra, por ejemplo, slo refleja su propia imagen. Sobre la base de las observaciones antiguas se establecieron las leyes que rigen el comportamiento de la luz en la reflexin regular o especular. Se denominan genricamente leyes de la reflexin.

Si S es una superficie especular (representada por una lnea recta rayada del lado en que no existe la reflexin), se denomina rayo incidente al que llega a S, rayo reflejado al que emerge de ella como resultado de la reflexin y punto de incidencia O al punto de corte del rayo incidente con la superficie S. La recta N, perpendicular a S por el punto de incidencia, se denomina normal.

REFRACCION DE LA LUZ

Se denomina refraccin luminosa al cambio que experimenta la direccin de propagacin de la luz cuando atraviesa oblicuamente la superficie de separacin de dos medios transparentes de distinta naturaleza. Las lentes, las mquinas fotogrficas, el ojo humano y, en general, la mayor parte de los instrumentos pticos basan su funcionamiento en este fenmeno ptico.

El fenmeno de la refraccin va, en general, acompaado de una reflexin, ms o menos dbil, producida en la superficie que limita los dos medios transparentes. El haz, al llegar a esa superficie lmite, en parte se refleja y en parte se refracta, lo cual implica que los haces reflejado y refractado tendrn menos intensidad luminosa que el rayo incidente.

Dicho reparto de intensidad se produce en una proporcin que depende de las caractersticas de los medios en contacto y del ngulo de incidencia respecto de la superficie lmite. A pesar de esta circunstancia, es posible fijar la atencin nicamente en el fenmeno de la refraccin para analizar sus caractersticas. 5.2 ONDAS LONGITUDINALES Y TRANSVERSALES

LONGITUDINALES:

Unaonda longitudinales unaondaen la que el movimiento de oscilacin de las partculas del medio es paralelo a la direccin de propagacin de la onda. Las ondas longitudinales reciben tambin el nombre de ondas de presin u ondas de compresin. Algunos ejemplos de ondas longitudinales son elsonidoy lasondas ssmicas de tipo Pgeneradas en unterremoto.

No todas las ondas son transversales. En ciertos casos las partculas del medio se mueven de un lado a otro en la misma direccin en la que se propaga la onda. Las partculas se mueven a lo largo de la direccin de la onda en vez de hacerlo en sentido perpendicular. Una onda de este tipo es unaonda longitudinal.Las ondas sonoras son ondas longitudinales

TRANSVERSALES:

Unaonda transversales unaondaen movimiento que se caracteriza porque sus oscilaciones ocurren perpendiculares a ladireccindepropagacin. Si una onda transversal se mueve en el plano x-positivo, sus oscilaciones van en direccin arriba y abajo que estn en el plano y-z.

Supn que produces una onda en una cuerda agitando el extremo libre hacia arriba y hacia abajo. En este caso el movimiento de la cuerda es perpendicular a la direccin del movimiento de la onda. Cuando el movimiento del medio (en este caso, la cuerda) es perpendicular a la direccin en que se propaga la onda, decimos que se trata de unaonda transversal. Las ondas que se producen en las cuerdas tensas de los instrumentos musicales y en las superficies de los lquidos son transversales. Tambin las ondas electromagnticas que constituyen las ondas de radio y la luz son transversales

Qumica. Orgnica e inorgnica

1. Estructura Atmica1.1 TEORIAS Y MODELOS ATOMICOS: DALTON, THOMPSON, RUTHERFORD Y BOHR

Enfsicayqumica, la teora atmica es unateorade la naturaleza de lamateria, que afirma que est compuesta por pequeas partculas llamadastomos. La teora atmica comenz hace miles de aos como un concepto filosfico y fue en elsiglo XIXcuando logr una extensa aceptacin cientfica gracias a los descubrimientos en el campo de laestequiometria. Los qumicos de la poca crean que las unidades bsicas de los elementos tambin eran las partculas fundamentales de la naturaleza y las llamaron tomos (de la palabra griegaatomos, que significa "indivisible").

Sin embargo, a finales de aquel siglo, y mediante diversos experimentos con elelectromagnetismoy laradiactividad, los fsicos descubrieron que el denominado "tomo indivisible" era realmente un conglomerado de diversas partculas subatmicas (principalmenteelectrones,protonesyneutrones), que pueden existir de manera separada. De hecho, en ciertos ambientes, como en lasestrellas de neutrones, latemperaturaextrema y la elevadapresinimpide a los tomos existir como tales. El campo de la ciencia que estudia las partculas fundamentales de la materia se denominafsica de partculas.

MODELO ATOMICO DE DALTON

Elmodelo atmico de Daltonsurgido en el contexto de la qumica, fue el primermodeloatmico con bases cientficas, formulado en 1808 porJohn Dalton. El siguiente modelo fue elmodelo atmico de Thomson.

El modelo permiti aclarar por primera vez por qu las sustancias qumicas reaccionaban enproporciones estequiomtrcasfijas (Ley de las proporciones constantes), y por qu cuando dos sustancias reaccionan para formar dos o ms compuestos diferentes, entonces las proporciones de estas relaciones son nmeros enteros (Ley de las proporciones mltiples).

Por ejemplo 12 g de carbono (C), pueden reaccionar con 16 g de oxgeno (O2) para formarmonxido de carbono(CO) o pueden reaccionar con 32 g de oxgeno para formardixido de carbono(CO2). Adems el modelo aclaraba que aun existiendo una gran variedad de sustancias diferentes, estas podan ser explicadas en trminos de una cantidad ms bien pequea de constituyentes elementales o elementos. En esencia, el modelo explicaba la mayor parte de la qumica defines del siglo XVIII y principios del siglo XIX, reduciendo una serie de hechos complejos a una teora combinatoria realmente simple.Dalton explic suteoraformulando una serie de enunciados simples:

1. Lamateriaest formada por partculas muy pequeas llamadastomos, que son indivisibles y no se pueden destruir.

2. Los tomos de un mismo elemento son iguales entre s, tienen su propiopesoy cualidades propias. Los tomos de los diferentes elementos tienen pesos diferentes. Comparando los pesos de los elementos con los del hidrgeno tomado como la unidad propuso el concepto depeso atmico relativo.

3. Los tomos permanecen sin divisin, an cuando se combinen en lasreacciones qumicas.

4. Los tomos, al combinarse para formarcompuestosguardan relaciones simples.

5. Los tomos de elementos diferentes se pueden combinar en proporciones distintas y formar ms de un compuesto.

6. Los compuestos qumicos se forman al unirse tomos de dos o ms elementos distintos.

La materia est formada por partculas pequesimas llamadas tomos. Estos tomos no se pueden dividir ni romper, no se crean ni se destruyen en ninguna reaccin qumica, y nunca cambian.

Los tomos de un mismo elemento son iguales entre s, tienen la misma masa y dimensiones. Por ejemplo: todos los tomos dehidrgenoson iguales.

Por otro lado, los tomos de elementos diferentes son diferentes. Por ejemplo: los tomos deoxgenoson diferentes a los tomos dehidrgeno.

Los tomos pueden combinarse para formar compuestos qumicos. Por ejemplo: los tomos de hidrgeno y oxgeno pueden combinarse y formar molculas de agua.

Los tomos se combinan para forman compuestos en relaciones numricas simples. Por ejemplo: al formarse agua, la relacin es de 2 a 1 (dos tomos de hidrgeno con un tomo de oxgeno).

Los tomos de elementos diferentes se pueden combinar en proporciones distintas y formar ms de un compuesto. Por ejemplo: un tomo de carbonocon uno de oxgeno formanmonxido de carbono(CO), mientras que dos tomos de oxgeno con uno de carbono, formandixido de carbono(CO2).

MODELO ATOMICO DE THOMPSONElmodelo atmico de Thomson, es una teora sobre la estructuraatmicapropuesta en 1904 porJoseph John Thomson, quien descubri elelectrnen 1898, mucho antes del descubrimiento delprotny delneutrn. En dicho modelo, eltomoest compuesto porelectronesde carga negativa en un tomo positivo, como unbudn de pasas (o un panque).Se pensaba que los electrones se distribuan uniformemente alrededor del tomo. En otras ocasiones, en lugar de una nube de carga negativa se postulaba con una nube de carga positiva.

El nuevo modelo atmico us la amplia evidencia obtenida gracias al estudio de losrayos catdicosa lo largo de la segunda mitad delsiglo XIX. Si bien el modelo atmico de Dalton daba debida cuenta de la formacin de los procesos qumicos, postulando tomos indivisibles, la evidencia adicional suministrada por los rayos catdicos sugera que esos tomos contenan partculas elctricas de carga negativa. El modelo de Dalton ignoraba la estructura interna, pero el modelo de Thomson aunaba las virtudes del modelo de Dalton y simultneamente poda explicar los hechos de los rayos catdicos.

MODELO ATOMICO DE RUTHERFORD

Elmodelo atmico de Rutherfordes unmodelo atmicoo teora sobre la estructura interna deltomopropuesto por el qumico y fsico britnico-neozelandsErnest Rutherfordpara explicar los resultados de su"experimento de la lmina de oro", realizado en 1911.

El modelo de Rutherford fue el primer modelo atmico que consider al tomo formado por dos partes: la "corteza", constituida por todos sus electrones, girando a gran velocidad alrededor de un "ncleo", muy pequeo, que concentra toda la carga elctrica positiva y casi toda la masa del tomo.

Rutherford lleg a la conclusin de que la masa del tomo se concentraba en una regin pequea de cargas positivas que impedan el paso de las partculas alfa. Sugiri un nuevo modelo en el cual el tomo posea un ncleo o centro en el cual se concentra la masa y la carga positiva, y que en la zona extranuclear se encuentran los electrones de carga negativa.

La importancia del modelo de Rutherford residi en proponer por primera vez la existencia de un ncleo en el tomo (trmino que, paradjicamente, no aparece en sus escritos). Lo que Rutherford consider esencial, para explicar los resultados experimentales, fue "una concentracin de carga" en el centro del tomo, ya que sin ella, no poda explicarse que algunas partculas fueran rebotadas en direccin casi opuesta a la incidente.

Este fue un paso crucial en la comprensin de la materia, ya que implicaba la existencia de unncleo atmicodonde se concentraba toda lacarga positivay ms del 99,9% de la masa. Las estimaciones del ncleo revelaban que el tomo en su mayor parte estaba vaco. Rutherford propuso que loselectronesorbitaran en ese espacio vaco alrededor de un minsculo ncleo atmico, situado en el centro del tomo. Adems se abran varios problemas nuevos que llevaran al descubrimiento de nuevos hechos y teoras al tratar de explicarlos:

Por un lado se plante el problema de cmo un conjunto de cargas positivas podan mantenerse unidas en un volumen tan pequeo, hecho que llev posteriormente a la postulacin y descubrimiento de la fuerza nuclear fuerte, que es una de las cuatrointeracciones fundamentales.

Por otro lado exista otra dificultad proveniente de laelectrodinmicaclsica que predice que una partcula cargada y acelerada, como sera el caso de los electrones orbitando alrededor del ncleo, produciraradiacin electromagntica, perdiendo energa y finalmente cayendo sobre el ncleo. Lasleyes de Newton, junto con lasecuaciones de Maxwelldelelectromagnetismoaplicadas al tomo de Rutherford llevan a que en un tiempo del orden des, toda la energa del tomo se habra radiado, con la consiguiente cada de los electrones sobre el ncleo.Se trata, por tanto de un modelo fsicamente inestable, desde el punto de vista de lafsica clsica.

Segn Rutherford, las rbitas de los electrones no estn muy bien definidas y forman una estructura compleja alrededor del ncleo, dndole un tamao y forma algo indefinidas. Los resultados de su experimentole permitieron calcular que elradio atmicoera diez mil veces mayor que el ncleo mismo, y en consecuencia, que el interior de un tomo est prcticamente vaco.

MODELO ATOMICO DE BOHR

Elmodelo atmico de Bohrode Bohr-Rutherfordes un modelo clsico del tomo, pero fue el primer modelo atmico en el que se introduce una cuantizacina partir de ciertos postulados. Fue propuesto en1913por el fsico dansNiels Bohr, para explicar cmo loselectronespueden tener rbitas establesalrededor delncleoy por qu los tomos presentaban espectros de emisin caractersticos (dos problemas que eran ignorados en el modelo previo de Rutherford). Adems el modelo de Bohr incorporaba ideas tomadas delefecto fotoelctrico, explicado porAlbert Einsteinen1905.

Bohrse bas en eltomodehidrgenopara hacer el modelo que lleva su nombre. Bohr intentaba realizar un modelo atmico capaz de explicar la estabilidad de lamateriay los espectros de emisin y absorcin discretos que se observan en losgases. Describi eltomode hidrgeno con unprotnen el ncleo, y girando a su alrededor un electrn. El modelo atmico de Bohr parta conceptualmente del modelo atmico de Rutherfordy de las incipientes ideas sobre cuantizacin que haban surgido unos aos antes con las investigaciones deMax PlanckyAlbert Einstein.

Debido a su simplicidad el modelo de Bohr es todava utilizado frecuentemente como una simplificacin de la estructura de la materia. En este modelo los electrones giran en rbitascircularesalrededor del ncleo, ocupando la rbita de menor energa posible, o la rbita ms cercana posible al ncleo.

Elelectromagnetismoclsico predeca que una partcula cargada movindose de forma circular emitira energa por lo que los electrones deberan colapsar sobre el ncleo en breves instantes de tiempo. Para superar este problema Bohr supuso que los electrones solamente se podan mover en rbitas especficas, cada una de las cuales caracterizada por su nivel energtico. Cada rbita puede entonces identificarse mediante un nmero enteronque toma valores desde 1 en adelante. Este nmero "n" recibe el nombre deNmero Cuntico Principal.

Bohr supuso adems que elmomento angularde cada electrn estaba cuantificado y slo poda variar en fracciones enteras de laconstante de Planck. De acuerdo al nmero cuntico principal calcul las distancias a las cuales se hallaba del ncleo cada una de las rbitas permitidas en el tomo de hidrgeno.

Estos niveles en un principio estaban clasificados por letras que empezaban en la "K" y terminaban en la "Q". Posteriormente los niveles electrnicos se ordenaron por nmeros. Cada rbita tiene electrones con distintos niveles de energa obtenida que despus se tiene que liberar y por esa razn el electrn va saltando de una rbita a otra hasta llegar a una que tenga el espacio y nivel adecuado, dependiendo de la energa que posea, para liberarse sin problema y de nuevo volver a su rbita de origen.

Sin embargo no explicaba el espectro de estructura fina que podra ser explicado algunos aos ms tarde gracias almodelo atmico de Sommerfeld. Histricamente el desarrollo del modelo atmico de Bohr junto con ladualidad onda-corpsculopermitira aErwin Schrdingerdescubrir la ecuacin fundamental de la mecnica cuntica.

Dalton Thompson Bohr Rutherford

1.2 GRUPOS Y PERIODOS. BLOQUES S, P, D y F

GRUPOS

A las columnas verticales de la tabla peridica se les conoce comogrupos. Todos los elementos que pertenecen a un grupo tienen la mismavalencia atmica, entendido como el nmero de electrones en la ltima capa, y por ello, tienen caractersticas o propiedades similares entre s. Por ejemplo, los elementos en el grupoIAtienen valencia de 1 (un electrn en su ltimonivel de energa) y todos tienden a perder ese electrn al enlazarse comoionespositivos de +1. Los elementos en el ltimo grupo de la derecha son losgases nobles, los cuales tienen lleno su ltimo nivel de energa (regla del octeto) y, por ello, son todos extremadamente no reactivos.

Numerados de izquierda a derecha utilizando nmeros arbigos, segn la ltima recomendacin de laIUPAC(segn la antigua propuesta de la IUPAC) de 1988,los grupos de la tabla peridica son:

Grupo 1 (I A): losmetales alcalinos Grupo 2 (II A): losmetales alcalinotrreos Grupo 3 (III B): Familia delEscandio Grupo 4 (IV B): Familia delTitanio Grupo 5 (V B): Familia delVanadio Grupo 6 (VI B): Familia delCromo Grupo 7 (VII B): Familia delManganeso Grupo 8 (VIII B): Familia delHierro Grupo 9 (IX B): Familia delCobalto Grupo 10 (X B): Familia delNquel Grupo 11 (I B): Familia delCobre Grupo 12 (II B): Familia delZinc Grupo 13 (III A): lostrreos Grupo 14 (IV A): loscarbonoideos Grupo 15 (V A): losnitrogenoideos Grupo 16 (VI A): los calcgenos oanfgenos Grupo 17 (VII A): loshalgenos Grupo 18 (VIII A): losgases nobles

PERODOS

Las filas horizontales de la tabla peridica son llamadasperodos. Contrario a como ocurre en el caso de los grupos de la tabla peridica, los elementos que componen una misma fila tienen propiedades diferentes pero masas similares: todos los elementos de un perodo tienen el mismo nmero deorbitales. Siguiendo esa norma, cada elemento se coloca segn suconfiguracin electrnica. El primer perodo solo tiene dos miembros:hidrgenoyhelio; ambos tienen slo elorbital1s. La tabla peridica consta de 7 perodos:

Perodo 1 Perodo 2 Perodo 3 Perodo 4 Perodo 5 Perodo 6 Perodo 7

BLOQUES O REGIONES

La tabla tambin est dividida en cuatro grupos,s, p, d, f, que estn ubicados en el ordens d p, de izquierda a derecha, yflantnidosyactnidos. Esto depende de la letra en terminacin de los elementos de este grupo, segn elprincipio de Aufbau.

La tabla peridica se puede tambin dividir en bloques de elementos segn el orbital que estn ocupando loselectronesms externos.

Los bloques o regiones se denominan segn la letra que hace referencia al orbital ms externo:s,p,dyf. Podra haber ms elementos que llenaran otros orbitales, pero no se han sintetizado o descubierto; en este caso se contina con el orden alfabtico para nombrarlos.

Bloque s Bloque p Bloque d Bloque f

1.3 LEY PERIODICA Y PROPIEDADES PERIODICAS DE LOS ELEMENTOS

La ley peridica es la base de la tabla peridica de los elementos. Esta ley seala que las propiedades qumicas y fsicas de los elementos tienden a repetirse de manera sistemtica a medida que se incrementa el nmero atmico. La tabla, por lo tanto, es una especie de esquema que se encarga de ordenar los elementos qumicos de acuerdo al orden creciente de los nmeros atmicos.

Un qumico britnico llamado John Alexander Reina Newlands (1838-1898) fue uno de los precursores de este concepto al proponer la ley de las octavas, que indicaba que cada ocho elementos se encuentran propiedades similares. Bajo esta idea, Newlands elabor una tabla peridica en 1863.

El qumico alemn Julius Lothar Meyer (1830-1895) se bas en estas nociones para descubrir los volmenes atmicos de los elementos. Tras calcular los diferentes pesos atmicos y realizar grficos con dichos valores, este experto logr demostrar que el aumento del peso atmico se corresponda a un incremento de las propiedades fsicas. Los trabajos de Meyer respecto a la ley peridica fueron publicados en 1870.

El qumico ruso Dmitri Mendeleiev (1834-1907), sin embargo, es quien se ha quedado con el mrito histrico como creador de la tabla peridica de los elementos. Su trabajo consisti en ordenar los elementos de acuerdo a su masa atmica y situar en una misma columna aquellos que tenan algo en comn. Su tabla, presentada en 1869, se bas en la alteracin manual de las propiedades qumicas.

Las columnas verticales de la tabla peridica se conocen como grupos e incluyen elementos con idntica valencia atmica (y que, por lo tanto, presentan propiedades parecidas entre s). Las filas horizontales, por su parte, reciben el nombre de periodos y agrupan los elementos con propiedades que son diferentes pero cuyas masas resultan similares.

LA LEY DE MOSELEY

Esta ley emprica, cuya autora pertenece al fsico de origen britnico Henry Moseley en el ao 1913, define que cuando un tomo emite un rayo X existe una relacin de tipo sistemtica entre su nmero atmico y la longitud de onda.

La importancia de dicha ley reside en que dej atrs la nocin de que el nmero atmico fuera simplemente la representacin del puesto que tena cada elemento en la tabla peridica, el cual haba sido asignado casi sin motivo especfico por Mendeleiev.

A partir de entonces, Moseley emprendi un nmero de experimentos para confirmar el modelo del tomo de Bohr (propuesto tambin en 1913 por el fsico dans de nombre Niels y que plantea que los electrones pueden orbitar de manera estable alrededor del ncleo atmico, entre otras cosas de gran importancia) en energas de rayos X, partiendo de la medicin de las frecuencias que se originan en las transiciones electrnicas que sufren los tomos pesados.

1.4 PROPIEDADES FISICAS Y QUIMICAS: METALES, NO METALES Y SEMI-METALES

METALES

Losmetalesson un grupo de elementos qumicos que presentan todas o gran parte de las siguientes propiedades fsicas: estado slido a temperatura normal, excepto el mercurio que es lquido; opacidad, excepto en capas muy finas; buenos conductores elctricos y trmicos; brillantes, una vez pulidos, y estructura cristalina en estado slido.

Metales y no metalesse encuentran separados en el sistema peridico por una lnea diagonal de elementos. Los elementos a la izquierda de esta diagonal son los metales, y los elementos a la derecha son los no metales. Los elementos que integran esta diagonal -boro, silicio, germanio, arsnico, antimonio, teluro y polonio - tienen propiedades tanto metlicas como no metlicas.

Loselementos metlicosms comunes son los siguientes: aluminio, bario, berilio, bismuto, cadmio, calcio, cerio, cromo, cobalto, cobre, oro, iridio, hierro, plomo, litio, magnesio, manganeso, mercurio, molibdeno, nquel, osmio, paladio, platino, potasio, radio, rodio, plata, sodio, tantalio, talio, torio, estao, titanio, volframio, uranio, vanadio y cinc. Los elementos metlicos se pueden combinar unos con otros y tambin con otros elementos formando compuestos, disoluciones y mezclas. Una mezcla de dos o ms metales o de un metal y ciertos no metales como el carbono se denomina aleacin. Las aleaciones de mercurio con otros elementos metlicos son conocidas como amalgamas.

Los metales muestran un amplio margen en sus propiedades fsicas. La mayora de ellos son de color grisceo, pero algunos presentan colores distintos; el bismuto es rosceo, el cobre rojizo y el oro amarillo.

En otros metales aparece ms de un color, y este fenmeno se denomina pleocroismo. El punto de fusin de los metales vara entre los -39 C del mercurio, a los 3.410 C del tungsteno. El iridio, con una densidad relativa de 22,4, es el ms denso de los metales. Por el contrario, el litio es el menos denso, con una densidad relativa de 0,53. La mayora de los metales cristalizan en el sistema cbico, aunque algunos lo hacen en el hexagonal y en el tetragonal (vase Cristal).

La ms baja conductividad elctrica la tiene el bismuto, y la ms alta a temperatura ordinaria la plata. (Para conductividad a baja temperatura vase Criogenia; Superconductividad). La conductividad en los metales puede reducirse mediante aleaciones. Todos los metales se expanden con el calor y se contraen al enfriarse. Ciertas aleaciones, como las de platino e iridio, tienen un coeficiente de dilatacin extremadamente bajoNO METALES

Los no metales comprenden una de las tres categoras de elementos qumicos siguiendo una clasificacin de acuerdo con las propiedades de enlace e ionizacin. Se caracterizan por presentar una alta electronegatividad, por lo que es ms fcil que ganen electrones a que los pierdan. Los no metales, excepto el hidrgeno, estn situados en la tabla peridica de los elementos en el bloque p. De este bloque, excepto los metaloides y, generalmente, gases nobles, se considera que todos son no metales.

El hidrgeno normalmente se sita encima de los metales alcalinos, pero normalmente se comporta como un no metal. Un no metal suele ser aislante o semiconductor de la electricidad. Los no metales suelen formar enlaces inicos con los metales, ganando electrones, o enlaces covalentes con otros no metales, compartiendo electrones. Sus xidos son cidos.

Los no metales forman la mayor parte de la tierra, especialmente las capas ms externas, y los organismos estn compuestos en su mayor parte por no metales. Algunos no metales, en condiciones normales, son diatmicos en el estado elemental:hidrgeno(H2),nitrgeno(N2),oxgeno(O2),flor(F2),cloro(Cl2),bromo(Br2) y yodo (I2).

SEMI-METALES

Junto con los metales y los no metales, los metaloides o semimetales comprenden una de las tres categoras de elementos qumicos siguiendo una clasificacin de acuerdo con las propiedades de enlace e ionizacin.

Sus propiedades son intermedias entre los metales y los no metales. No hay una forma unvoca de distinguir los metaloides de los metales verdaderos, pero generalmente se diferencian en que muchas veces los metaloides son semiconductores antes que conductores.

Son considerados metaloides los siguientes elementos:

Boro (B)Silicio (Si)Germanio (Ge)Arsnico (As)Antimonio (Sb)Telurio (Te)Polonio (Po)

Dentro de la tabla peridica los metaloides se encuentran en lnea diagonal desde el boro al polonio. Los elementos que se encuentran encima a la derecha son no metales, y los que se encuentran debajo a la izquierda son metales.

2. ENLACES QUIMICOS2.1 ELECTRONEGATIVIDAD Y TIPOS DE ENLACE

Laelectronegatividad(abreviacinEN, smbolo(letra griegachi), es la medida de la capacidad de untomo(o de manera menos frecuente ungrupo funcional) para atraer hacia l loselectrones, cuando forma unenlace qumicoen una molcula.

Tambin debemos considerar la distribucin dedensidad electrnicaalrededor de un tomo determinado frente a otros distintos, tanto en una especie molecular como en sistemas o especies no moleculares. Elflores el elemento con ms electronegatividad, elfrancioes el elemento con menos electronegatividad.

La electronegatividad de un tomo determinado, est afectada fundamentalmente por dos magnitudes: sumasa atmicay la distancia promedio de loselectrones de valenciacon respecto alncleo atmico. Esta propiedad se ha podido correlacionar con otras propiedades atmicas y moleculares.

FueLinus Paulingel investigador que propuso esta magnitud por primera vez en el ao 1932, como un desarrollo ms de suteora del enlace de valencia.La electronegatividad no se puede medir experimentalmente de manera directa como, por ejemplo, laenerga de ionizacin, pero se puede determinar de manera indirecta efectuando clculos a partir de otras propiedades atmicas o moleculares.

Se han propuesto distintos mtodos para su determinacin y aunque hay pequeas diferencias entre los resultados obtenidos todos los mtodos muestran la misma tendencia peridica entre los elementos.

El procedimiento de clculo ms comn es el inicialmente propuesto por Pauling. El resultado obtenido mediante este procedimiento es un nmeroadimensionalque se incluye dentro de la escala de Pauling. Esta escala vara entre 0,7 para el elemento menos electronegativo y 4,0 para el mayor.

Es interesante sealar que la electronegatividad no es estrictamente una propiedad atmica, pues se refiere a un tomo dentro de una molcula3y, por tanto, puede variar ligeramente cuando vara el "entorno"de un mismo tomo en distintos enlaces de distintas molculas. La propiedad equivalente de la electronegatividad para un tomo aislado sera laafinidad electrnicao electroafinidad.

Dos tomos con electronegatividades muy diferentes forman un enlace inico. Pares de tomos con diferencias pequeas de electronegatividad forman enlaces covalentes polares con la carga negativa en el tomo de mayor electronegatividad.

ENLACE QUIMICO

Unenlace qumicoes elproceso qumicoresponsable de las interacciones atractivas entretomosymolculas, y que confiere estabilidad a loscompuestos qumicosdiatmicos y poliatmicos. La explicacin de tales fuerzas atractivas es un rea compleja que est descrita por las leyes de laqumica cuntica.

Sin embargo, en la prctica, losqumicossuelen apoyarse en lafisicoqumicao en descripciones cualitativas que son menos rigurosas, pero ms sencillas en su propia descripcin del enlace qumico. En general, el enlace qumico fuerte est asociado con la comparticin o transferencia deelectronesentre los tomos participantes. Lasmolculas,cristales, y gases diatmicos -o sea la mayor parte del ambiente fsico que nos rodea est unido por enlaces qumicos, que determinan las propiedadesfsicasyqumicasde lamateria.

Estos enlaces qumicos son fuerzasintramoleculares, que mantienen a los tomos unidos en lasmolculas. En la visin simplista del enlace localizado, el nmero de electrones que participan en un enlace (o estn localizados en un orbital enlazante), es tpicamente un nmero par de dos, cuatro, o seis, respectivamente. Los nmeros pares son comunes porque las molculas suelen tener estados energticos ms bajos si los electrones estn apareados. Teoras de enlace sustancialmente ms avanzadas han mostrado que lafuerza de enlaceno es siempre un nmero entero, dependiendo de la distribucin de los electrones a cada tomo involucrado en un enlace. Por ejemplo, los tomos de carbono en elbencenoestn conectados a los vecinos inmediatos con una fuerza aproximada de 1.5, y los dos tomos en elxido ntrico, NO, estn conectados con aproximadamente 2.5.

TIPOS DE ENLACES

ENLACE COVALENTE

El enlace covalente polar es intermediado en su carcter entre un enlace covalente y un enlace inico. Los tomos enlazados de esta forma tienen carga elctrica neutra. Los enlaces covalentes pueden ser simples cuando se comparte un solo par de electrones, dobles al compartir dos pares de electrones, triples cuando comparten tres pares de electrones, o cudruples cuando comparten cuatro pares de electrones.

Los enlaces covalentes no polares se forman entre tomos iguales, no hay variacin en el nmero de oxidacin. Los enlaces covalentes polares se forman con tomos distintos con gran diferencia de electronegatividades. La molcula es elctricamente neutra, pero no existe simetra entre las cargas elctricas originando la polaridad, un extremo se caracteriza por ser electropositivo y el otro electronegativo.

En otras palabras, el enlace covalente es la unin entre tomos en donde se da un compartimiento de electrones, los tomos que forman este tipo de enlace son de carcter no metlico. Las molculas que se forman con tomos iguales (mononucleares) presentan un enlace covalente pero en donde la diferencia de electronegatividades es nula.Se presenta entre los elementos con poca diferencia de electronegatividad (< 1.7), es decir cercanos en la tabla peridica de los elementos qumicos o bien, entre el mismo elemento para formar molculas diatomicas

ENLACE INICO O ELECTROVALENTE

El enlace inico es un tipo de interaccin electrosttica entre tomos que tienen una gran diferencia de electronegatividad. No hay un valor preciso que distinga la ionicidad a partir de la diferencia de electronegatividad, pero una diferencia sobre 2.0 suele ser inica, y una diferencia menor a 1.5 suele ser covalente. En palabras ms sencillas, un enlace inico es aquel en el que los elementos involucrados aceptan o pierden electrones (se da entre un catin y un anin) o dicho de otra forma, aquel en el que un elemento ms electronegativo atrae a los electrones de otro menos electronegativo.

El enlace inico implica la separacin eniones positivos y negativos. Las cargas inicas suelen estar entre -3ea +3e.

1) Se presenta entre los elementos con gran diferencia de electronegatividad (>1.7), es decir alejados de la tabla peridica: entre metales y no metales.

2) Los compuestos que se forman son slidos cristalinos con puntos de fusin elevados.

3) Se da porTRANSFERENCIAde electrones: un tomoPIERDEy el otro 'GANA'. 4) Se forman iones(cationes y aniones).

ENLACE COVALENTE COORDINADO

El enlace covalente coordinado, algunas veces referido como enlace dativo, es un tipo de enlace covalente, en el que los electrones de enlace se originan slo en uno de los tomos, el donante de pares de electrones, o base de Lewis, pero son compartidos aproximadamente por igual en la formacin del enlace covalente. Este concepto est cayendo en desuso a medida que los qumicos se pliegan a la teora de orbitales moleculares. Algunos ejemplos de enlace covalente coordinado existen ennitronasy elborazano.

El arreglo resultante es diferente de un enlace inico en que la diferencia de electronegatividad es pequea, resultando en una covalencia. Se suelen representar por flechas, para diferenciarlos de otros enlaces. La flecha muestra su cabeza dirigida al aceptor de electrones o cido de Lewis, y la cola a la base de Lewis. Este tipo de enlace se ve en el ionamonio.

ENLACES DE UNO Y TRES ELECTRONES

Los enlaces con uno o tres electrones pueden encontrarse en especiesradicales, que tienen un nmero impar de electrones. El ejemplo ms simple de un enlace de un electrn se encuentra en elcation hidrgeno molecular, H2+. Los enlaces de un electrn suelen tener la mitad de energa de enlace, de un enlace de 2 electrones, y en consecuencia se les llama "medios enlaces". Sin embargo, hay excepciones: en el caso deldilitio, el enlace es realmente ms fuerte para el Li2+de un electrn, que para el Li2de dos electrones. Esta excepcin puede ser explicada en trminos de hibridacin y efectos de capas internas.

El ejemplo ms simple de enlace de tres electrones puede encontrarse en el catin de helio dimrico, He2+, y puede ser considerado tambin medio enlace porque, en trminos de orbitales moleculares, el tercer electrn est en un orbital antienlazante que cancela la mitad del enlace formado por los otros dos electrones. Otro ejemplo de una molcula conteniendo un enlace de tres electrones, adems de enlaces de dos electrones, es elxido ntrico, NO. La molcula de oxgeno, O2, tambin puede ser vista como si tuviera dos enlaces de 3-electrones y un enlace de 2-electrones, lo que justifica suparamagnetismoy suorden formal de enlacede 2.

Las molculas con nmero impar de electrones suelen ser altamente reactivas. Este tipo de enlace slo es estable entre tomos con electronegatividades similares.

ENLACES FLEXIONADOS

Los [enlaces flexionados], tambin conocidos como enlaces banana, son enlaces en molculas tensionadas o impedidasestricamentecuyos orbitales de enlaces estn forzados en una forma como de banana. Los enlaces flexionados son ms susceptibles a las reacciones que los enlaces ordinarios.

El enlace flexionado es un tipo de enlace covalente cuya disposicin geomtrica tiene cierta semejanza con la forma de una banana. doble enlace entre carbonos se forma gracias al traslape de dos orbitales hbridos sp3. Como estos orbitales no se encuentran exactamente uno frente a otro, al hibridarse adquieren la forma de banana.

2.2 ENLANCES INTERMOLECULARES: PUENTE DE HIDROGENO, VAN DER WAALS, DIPOLO-DIPOLO

Hay cuatro tipos bsicos de enlaces que se pueden formar entre dos o ms molculas, iones o tomos que de otro modo no estaran asociados. Lasfuerzas intermolecularesoriginan que las molculas se atraigan o repelan unas a otras. Frecuentemente, esto define algunas sus caractersticas fsicas (como elpunto de fusin) de una sustancia.

DIPOLO PERMANENTE A DIPOLO PERMANENTE

Una gran diferencia deelectronegatividadentre dos tomos enlazados fuertemente en una molcula ocasiona la formacin de undipolo(un par positivo-negativo de cargas elctricas parciales permanentes). Los dipolos se atraen o repelen unos a otros.

ENLACE DE HIDRGENO

En alguna forma este es un ejemplo de un dipolo permanente especialmente fuerte. Sin embargo, en el enlace de hi