Cómo afecta la energía en el cambio de la materia

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1 Cómo afecta la energía en el cambio de la materia Por: Cristina Andrade Guevara La temperatura está relacionada de manera directa con la energía cinética que tienen las moléculas de un cuerpo. Esto quiere decir que dependiendo del movimiento de dichas moléculas, la temperatura variará. También se puede decir que la temperatura que tenga un cuerpo depende directamente de la cantidad de energía cinética que tengan sus moléculas. Un requisito indispensable (aunque no único) para que se lleve a cabo un cambio de estado, es que haya un cambio de temperatura. Por ello es necesario aprender y comprender cómo la energía afecta el cambio de estado de la materia. Vamos a explicar cómo es que se da ese proceso. Como sabrás, la manera de aumentar la temperatura de un cuerpo es calentándolo. Cuando esto sucede entonces estamos agregando energía a dicho cuerpo. Una vez que la energía se incrementa, provoca que la cohesión molecular inicial se debilite. Al ser menor, dichas moléculas ya no están tan unidas y tienen mayor libertad de movimiento. Esta relación de conceptos, es lo que provoca un cambio de estado de agregación del cuerpo. En la figura 1, puedes apreciar cómo el movimiento de las moléculas se incrementa al aumentar la temperatura. Figura 1: 1

2 Cambios físicos y cambios químicos La materia, además de experimentar cambios de estado, también sufre cambios físicos (en los que en ocasiones no interviene la temperatura) y químicos. Es importante que revises qué es lo que sucede en la constitución íntima de la materia para que puedas apreciar la diferencia entre un tipo de cambio y otro. Figura 2. Steel rod (Tiverylucky & Freedigitalphotos.net, 2013). Seguramente has observado cómo tras encender un cerillo este no retoma su aspecto original, de la misma manera que sucede con una manzana que tras ser partida adquiere un tono café o que el metal cuando se oxida. Cuántas veces no te has hecho un corte de cabello, has roto un plato o has doblado una hoja de papel? Todas estas actividades, aunque parecieran rutinarias, ejemplifican cambios. Las transformaciones que se llevan a cabo en la materia pueden ser de carácter físico, químico o nuclear. A continuación te explicaré en qué consiste cada uno de estos cambios: Cambio físico: Cuando se altera la forma, el tamaño o el estado de agregación de la materia. Su composición química no varía. Cambio químico: Es cuando se altera la composición de la materia, obteniéndose una sustancia nueva con propiedades diferentes a la original. Hay cambios en la constitución íntima de la materia. Cambio nuclear: Es cuando se altera la composición química de la materia y además hay modificación en la cantidad de partículas subatómicas del núcleo del átomo que constituye la materia. 2

3 Ley de la Conservación de la materia Es importante que comprendas que estos cambios, ya sean físicos, químicos o nucleares permiten transformar la materia para hacerla más útil. Por ejemplo, del petróleo crudo se pueden obtener: plásticos, fármacos, gasolina, gas combustible, detergentes y muchos productos más. Para poder realizar estas transformaciones, se requieren ciertas cantidades de materia inicial para a su vez producir cierta cantidad de producto final. A esto se le puede llamar un proceso de producción en el cual interviene la materia prima y se obtiene un producto. Pero, y qué pasa con los subproductos y los desechos? Figura 3. Global warming (Samuiblue & Freedigitalphotos.net, 2013). Estos afectan la cantidad obtenida de producto final. La materia inicial que se utilizó en algún proceso o reacción y no se convirtió en producto se quedó en «algún lado». Lo anterior se puede comprobar al realizar cálculos específicos de masa pues siempre se obtiene que la cantidad de materia que ingresa al proceso debe ser igual a la cantidad de producto obtenido. De aquí podemos partir para conocer la Ley de la conservación de la materia, propuesta por Lavoisier la cual expresa que la materia no es creada, ni construida, ni destruida, sino que solo sufre cambios, es decir, que se transforma. Es por esto que, en realidad, ningún objeto «desaparece», sino que solamente transforma en otro tipo de materia. Ahora bien, en las transformaciones químicas y nucleares se requiere y se libera una gran cantidad de energía, por lo que se puede decir también que hay cambios de energía. El ser humano aprovecha, en diferentes aspectos de la vida cotidiana, la energía que es liberada en dichos cambios. Como ejemplo tenemos la turbosina (combustible para aviones), que al ser quemada (cambio químico), se obtiene energía la energía de propulsión necesaria para volar. Otro caso son las centrales nucleares, que tienen como propósito generar energía para proveer a ciudades enteras. 3

4 Fuentes alternas de Energía Ya se mencionó que a partir de ciertos cambios químicos y nucleares hay una importante generación de energía que el ser humano aprovecha para su beneficio (a pesar de que sus remanentes pueden contaminar el medio ambiente). Es por ello que es importante que conozcas que hay otras fuentes de energía llamadas fuentes alternas. García (2006) dice que la energía es la capacidad para realizar un trabajo (p.18), este mismo autor la consideran como generadora de calor (p. 18). Es importante que sepas que la energía se transforma, no se crea de la nada ni se destruye, sino que siempre está transfiriéndose de un lado a otro de su entorno. A esto se le conoce como Ley de la conservación de la energía. La luz, el calor, el sonido y el movimiento son formas o manifestaciones de energía. Por qué decimos que se manifiesta? Porque no la podemos ver ni tocar, sino que sólo percibimos lo que produce o genera. Te puedes imaginar vivir sin electricidad? Sería muy difícil, ya que estás acostumbrado a tener infinidad de aparatos que la usan. Para generarla, se utilizan diferentes tipos de energía como la cinética, la potencial y la química. Estos tipos de energía se transforman en energía eléctrica mediante turbinas y este proceso se lleva a cabo en plantas generadoras las cuales se clasifican según la fuente de energía con la que se mueven las turbinas. Dependiendo de la fuente de donde provenga la energía se puede considerar como limpia o renovable o bien como energía no renovable. Las energías no renovables son las que toman sus recursos básicamente del carbón o petróleo. Todas ellas tienen la desventaja de que son contaminantes. La energía limpia utiliza recursos naturales tales como el viento y el agua, el sol o el calor interno de nuestro planeta. Este tipo de energía es capaz de satisfacer las necesidades actuales de consumo sin afectar negativamente en el ambiente. Dentro de las generadoras de energías renovables están las plantas hidroeléctricas, las geotérmicas y las eólicas; también existe la energía solar, de biomasa y maremotriz. Estas son las fuentes alternas de energía. Por qué crees que se les llame así? En el 2006, un estudiante canadiense creó una alternativa nueva para generar corriente eléctrica: a través del uso de bacterias magnéticas, las cuales se pueden encontrar en aguas fangosas. Estas trabajan de forma tal que al estar bajo la acción de un campo magnético, se alinean permitiendo la generación de corriente eléctrica (Leahy, 2006). Como puedes ver, todo lo referente a las energías alternas no es nuevo, sin embargo, debemos conocerlas 4

5 y saber cómo y bajo qué circunstancias son producidas. Referencias García, F. (2006). Ciencias II con énfasis en física. México: Fernández Editores. Leahy, S. (2006). Power Up With Magnetic Bacteria. Recuperado de Referencias de imágenes Samuiblue & Freedigitalphotos.net. (2013). Global warming. Recuperada de (imagen publicada bajo licencia Royalty Free de acuerdo a Tiverylucky & Freedigitalphotos.net. (2013). Steel rod. Recuperada de (imagen publicada bajo licencia Royalty Free de acuerdo a 5

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