J. L. Sánchez Guillén. IES Pando - Oviedo Departamento de Biología y Geología

Transcripción

1 J. L. Sánchez Guillén IES Pando - Oviedo Departamento de Biología y Geología

2 La naturaleza del universo En esencia, todo lo que constituye nuestro universo físico se puede reducir a. materia energía espacio tiempo

3 Para saber más:

4 materia: es todo aquello que tiene masa y volumen. Según tu experiencia personal, indica lo que es y lo que no es materia. Una roca Un átomo Un árbol Una célula La luz El sonido El aire El tiempo El color Un virus El agua El hielo Soluciones en la siguiente diapositiva

5 materia: es todo aquello que tiene masa y volumen. Según tu experiencia personal, indica lo que es y lo que no es materia. Una roca sí Un átomo sí Un árbol sí Una célula sí La luz NO El sonido NO El aire sí El tiempo NO El color NO Un virus sí El agua sí El hielo sí

6 De qué está hecha la materia? Cuando vemos un líquido como el alcohol o el agua, observamos que la materia que lo forma es continua, no tienen huecos ni espacios libres. Es esto así? Para ver cómo es la materia hagamos las siguientes experiencias ª- EXPERIENCIA Echamos en dos probetas cc de agua en cada una. Se vierte el contenido de ambas en una tercera probeta. Cuánto será el total?

7 De qué está hecha la materia? Cuando vemos un líquido como el alcohol o el agua, observamos que la materia que lo forma es continua, no tienen huecos ni espacios libres. Es esto así? Para ver cómo es la materia hagamos las siguientes experiencias Exacto, has acertado, el total será de 0cc. 1ª- EXPERIENCIA Echamos en dos probetas cc de agua en cada una. Se vierte el contenido de ambas en una tercera probeta. Cuánto será el total?

8 De qué está hecha la materia? ª- EXPERIENCIA Echamos en dos probetas cc de alcohol en cada una. Se vierte el contenido de ambas en una tercera probeta. Cuánto será el total?

9 De qué está hecha la materia? Exacto, has acertado, el total será de 0cc. 2ª- EXPERIENCIA Echamos en dos probetas cc de alcohol en cada una. Se vierte el contenido de ambas en una tercera probeta. Cuánto será el total?

10 De qué está hecha la materia? ª- EXPERIENCIA Echamos en una probeta cc de agua y en otra cc de alcohol. Se vierte el contenido de ambas en una tercera probeta. Cuánto será el total?

11 De qué está hecha la materia? creo que esta vez has fallado, pues la mezcla da 97 cc. Por qué? 3ª- EXPERIENCIA Echamos en una probeta cc de agua y en otra cc de alcohol. Se vierte el contenido de ambas en una tercera probeta. Cuánto será el total?

12 De qué está hecha la materia? Para podernos explicar este extraño fenómeno hagamos lo siguiente ª- EXPERIENCIA Echemos en dos probetas cc de bolas de cristal de 5mm. Se vierte el contenido de ambas en una tercera probeta. Cuánto será el total?

13 De qué está hecha la materia? Para podernos explicar este extraño fenómeno hagamos lo siguiente Exacto, has acertado, el total será de 0cc. 4ª- EXPERIENCIA Echemos en dos probetas cc de bolas de cristal de 5mm. Se vierte el contenido de ambas en una tercera probeta. Cuánto será el total?

14 De qué está hecha la materia? ª- EXPERIENCIA Echemos en dos probetas cc de bolas de cristal de 1 mm de diámetro. Se vierte el contenido de ambas en una tercera probeta. Cuánto será el total?

15 De qué está hecha la materia? Exacto, has acertado, el total será de 0cc de bolitas. 5ª- EXPERIENCIA Echemos en dos probetas cc de bolas de cristal de 1 mm de diámetro. Se vierte el contenido de ambas en una tercera probeta. Cuánto será el total?

16 De qué está hecha la materia? ª- EXPERIENCIA Echemos en una probeta cc de bolas de 5mm y en otra cc de bolas de 1 mm. Se vierte el contenido de ambas en una tercera probeta, agitemos fuertemente. Cuánto será el total?

17 De qué está hecha la materia? uf nuevo error, pues da mucho menos de 0cc. Por qué? 6ª- EXPERIENCIA Echemos en una probeta cc de bolas de 5mm y en otra cc de bolas de 1 mm. Se vierte el contenido de ambas en una tercera probeta, agitemos fuertemente. Cuánto será el total?

18 De qué está hecha la materia? 0 Si observamos de cerca veremos que las bolas de 1mm, más pequeñas, se han metido en los huecos dejados por las bolas mayores.

19 De qué está hecha la materia? Fíjate en las figuras, en ellas se da una posible explicación de los fenómenos que acabamos de observar. Así, la materia que vemos como algo continuo en realidad estaría formada por pequeñísimas partículas invisibles al ojo. Ya en la antigüedad Demócrito (año 4 a. de J. C.) planteo esta hipótesis y llamó a las partículas que forman la materia átomos, que significa: no divisibles. Hoy sabemos que el alcohol y el agua están constituidos por moléculas. Agua Alcohol Agua + alcohol

20 De qué está hecha la materia? 0 Estas experiencias demuestran que la materia está constituida de partículas que llamaremos moléculas. Ahora podemos explicarnos el porqué del menor volumen de la mezcla de alcohol y agua. Las moléculas de agua, más pequeñas, se introducen entre las de alcohol, mayores.

21 MODELO CORPUSCULAR DE LA MATERIA 1º Sólidos, líquidos y gases están formados por partículas. 2º Estas partículas son extraordinariamente pequeñas. 3º Los espacios entre las partículas son pequeños en los sólidos y en los líquidos y grandes en los gases. 4º Los científicos llaman a estas partículas moléculas o, tal vez, átomos. EJEMPLOS DE MOLÉCULAS La molécula de oxígeno está formada por dos átomos de oxígeno unidos entre sí Molécula de agua. Está formada por un átomo de oxígeno y dos átomos de hidrógeno. La molécula de amoniaco está formada por un átomo de nitrógeno y tres átomos de hidrógeno. El metano, gas que se usa en las cocinas, está formado por un átomo de carbono y cuatro átomos de hidrógeno.

22 1ª) EXPERIENCIA 1) Toma una jeringuilla y cárgala con aire. 2) Tapa el extremo libre con un dedo y presiona fuertemente el émbolo. 3) Observa lo que sucede. aire Tapar el extremo con el dedo presionar Conclusión: Presionando fuertemente conseguimos reducir el volumen del aire.

23 2ª) EXPERIENCIA Repite la experiencia anterior pero sustituyendo el aire por agua. agua Tapar el extremo con el dedo presionar Conclusión: Por mucho que presionemos, el volumen no disminuye.

24 EXPLICACIÓN: Trata de dar una explicación. agua aire Explicación: En los líquidos las partículas, átomos o moléculas, están juntas, debido a esto no podemos comprimirlos. En los gases están separadas y al aumentar la presión podemos juntarlas más.

25 LOS ESTADOS FÍSICOS DE LA MATERIA I Como hemos visto, la materia puede encontrarse en tres estados físicos: sólido, líquido y gaseoso. Una sustancia que se encuentre en uno de estos tres estados presentará unas determinadas características respecto a su forma,masa y volumen. Aplicando la Teoría Cinético Molecular, debes analizar si la masa, el volumen y la forma de los objetos pueden cambiar o no según estén en un estado o en otro. En el primer caso, pondrás en el correspondiente recuadro de la tabla la palabra: variable y en el segundo: constante. Masa Forma Volumen Sólido Líquido Gas

26 LOS ESTADOS FÍSICOS DE LA MATERIA: Completando la tabla. Masa Forma Volumen Sólido Líquido Gas constante constante constante constante variable constante constante variable variable Si la has completado correctamente es que comprendes bien cómo está constituida la materia.

27 Los estados físicos de la materia (Teoría cinético molecular) Gas Líquido Sólido

28 Los estados de la materia (Teoría cinético molecular) Los sólidos están formados por partículas juntas, ordenadas y fuertemente unidas unas a otras. Debido a esto, tienen forma y volumen constante. Si las fuerzas que unen las partículas son muy grandes el sólido tendrá una gran dureza. Los líquidos están formados por partículas juntas, pero no unidas unas a otras. Por eso tienen forma variable y su volumen es constante. Las fuerzas que mantienen juntas a las partículas son muy débiles. Esta es la razón de que podamos meter la mano en el agua. Los gases están formados por partículas separadas. Si los presionamos disminuyen de volumen pues sus partículas se juntan.

29 Los cambios de estado Cuando calentamos un trozo de hielo, la energía que le comunicamos debilita las fuerzas que unen las moléculas de agua entre sí. Al llegar a 0º C, las fuerzas se hacen tan débiles que las moléculas de agua se sueltan y el hielo se hace agua líquida. Diremos que se ha producido la fusión del hielo. A muchas sustancias les sucede lo que al hielo y se funden al llegar a una determinada temperatura. Si esta sigue aumentando, al llegar a 0 0 C, el agua se transforma en vapor. Esto es debido a que la energía calorífica ha debilitado tanto las fuerzas que mantienen juntas las moléculas en el agua que estas se separan y el agua entra en ebullición y se transforma en vapor. Gas fusión solidificación Líquido Sólido

30 evaporación condensación gas sublimación líquido líquido licuefacción solidificación sólido En rojo, paso de un estado a otro por aumento de la energía de las partículas. En azul, pasos de un estado a otro por disminución de la energía.

31 La teoría cinético molecular: 1- Las sustancias están constituidas por partículas. 2- Estas partículas pueden ser átomos o moléculas. 3- Las partículas en los sólidos están juntas y fuertemente unidas. 4- Las partículas en los líquidos están juntas pero débilmente unidas. 5- Las partículas en los gases están separadas. 6- Al calentar un sólido sus partículas vibran tanto más rápido cuanto mayor sea su temperatura. 7- Al llegar al punto de fusión las partículas del sólido se mueven tan deprisa que se sueltan y el sólido pasa al estado líquido. 8- Al calentar un líquido sus partículas se mueven tanto más rápidamente cuanto mayor sea su temperatura. 9- Al llegar al punto de ebullición las partículas del líquido se mueven tan deprisa que se separan unas de otras y el líquido pasa al estado gaseoso. - Al enfriarse un gas, un líquido o un sólido sus partículas pierden energía y cada vez se mueven más lentamente.

32 Para saber más:

33 energía: es todo aquello que produce cambios en las propiedades físicas o químicas de los sistemas materiales. Propiedades de la energía La energía puede almacenarse La energía puede transferirse La energía puede transformarse Pero nunca puede destruirse

34 Clases de energía Energía luminosa Energía térmica Trasformaciones Energía eléctrica Energía mecánica Energía química

35 Qué clases de energía están representadas? Qué clase de energía está aquí representada? Qué clase de energía está aquí representada? Energía calorífica Energía eléctrica

36 Qué clases de energía están representadas? Qué clase de energía tienen el carbón y el petróleo? Qué clase de energía está aquí representada? Energía química Energía luminosa.

37 Qué clases de energía están representadas? Qué clase de energía representa esta foto? Qué clase de energía está aquí representada? Energía eólica. Energía solar.

38 Qué clases de energía están representadas? Qué clase de energía tiene en lo alto del tobogán? Qué clase de energía tiene cuando desciende? Energía potencial. Energía cinética.

39 Qué clases de energía están representadas? Qué clase de energía tiene el agua de un pantano? Qué clase de energía tiene el agua que desciende? Energía potencial. Energía cinética

40 Qué clases de energía están representadas? Qué clase de energía representa esta foto? Qué clase de energía está aquí representada? Energía nuclear. Energía geotérmica.

41 Qué clases de energía están representadas? Qué clase de energía está representada? Qué clase de energía está aquí representada? Energía sonora. Energía química.

42 Trasformadores de energía Energía luminosa Célula fotoeléctrica Energía térmica Resistencia Energía eléctrica Máquina de vapor Generador Motor de eléctrico Pila batería Energía cinética Motor de explosión Energía química

43 TRANSFORMADORES DE ENERGÍA: EL MOTOR DE EXPLOSIÓN INTERNA El motor de explosión interna transforma la energía química de un combustible líquido o gaseoso explosivo (gasolina, gasoil, etc.) en energía mecánica. En el interior del pistón se mezclan el combustible y el aire. La chispa de la bujía hace explotar la mezcla, lo que desplaza el pistón y genera el movimiento. Este motor es la base del funcionamiento de muchos vehículos: coches, motos, camiones, autobuses, barcos, etc.

44 TRANSFORMADORES DE ENERGÍA: EL aerogenerador Trasforma la energía cinética del viento en energía eléctrica El viento mueve las palas. El multiplicador es un sistema de engranajes que sirven para aumentar la velocidad del rotor. El eje del multiplicador mueve el del generador que transforma la energía cinética en energía eléctrica.

45 TRANSFORMADORES DE ENERGÍA: EL generador Se trata de un dispositivo que transforma energía cinética en energía eléctrica. Se fundamenta en los experimentos de Oersted ( ) que descubrió la relación entre electricidad y magnetismo. Cuando se mueve un conductor de electricidad en un campo magnético se produce en el conductor una corriente eléctrica.

46 TRANSFORMADORES DE ENERGÍA: La dinamo Se trata de un dispositivo que transforma energía cinética en energía eléctrica. La rueda de la bicicleta hace girar el rotor de la dinamo. Este hace girar una bobina de cobre en el interior de un imán con lo que se produce una corriente eléctrica.

47 TRANSFORMADORES DE ENERGÍA: EL generador de electricidad Se trata de un dispositivo que transforma energía cinética en energía eléctrica. Se fundamenta en que cuando se mueve un conductor de electricidad en un campo magnético se produce una corriente eléctrica.

48 TRANSFORMADORES DE ENERGÍA: EL motor eléctrico Se trata de un dispositivo que transforma energía eléctrica en energía cinética. Se fundamenta en el efecto opuesto al del generador. Cuando se hace pasar una corriente eléctrica por un conductor rotativo en el interior de un potente imán, se generan fuerzas de repulsión entre el electroimán generado en el rotor y los imanes del estator que hacen girar el rotor. Hechos/Hechos08.htm

49 El funcionamiento de una pila. Amperímetro Barra de cinc Ácido sulfúrico Barra de cobre Interruptor Una Pila, como la aquí representada, transforma energía química en energía eléctrica. La pila más básica está formada por una placa de zinc (barra plateada) y una placa de cobre (barra dorada) introducidas en un recipiente con ácido sulfúrico. Cuando las placas o electrodos establecen contacto con el líquido, se generan reacciones químicas entre ambos metales y el ácido produciéndose energía eléctrica. Si ambas placas las conectamos a una bombilla o a un amperímetro podremos detectarla. Para saber más

50 El funcionamiento de una pila. Para saber más Esquema de una pila: Una Pila, como la aquí representada, transforma energía química en energía eléctrica.

51 La máquina de vapor. Describe el proceso que se da en esta máquina y las clases de energías representadas. Para saber más El carbón (1) contiene energía química. Su combustión produce energía calorífica que evapora el agua (2) produciendo vapor de agua a alta presión. El vapor de agua mueve el émbolo (3), movimiento que se transmite a través de la biela-manivela (4) a la rueda (5) que hace girar una dinamo (6) que produce energía eléctrica (7) que calienta la resistencia de una bombilla (8) produciendo luz y calor.

52 La máquina de vapor. Funcionamiento básico de una máquina de vapor.

53 Las centrales hidroeléctricas.

54 Las centrales hidroeléctricas. Describe la producción de energía en una central hidroeléctrica. El agua contenida en el embalse posee energía potencial (1). Este agua circula por gruesos tubos (2) hacia las turbinas y generadores (3) donde la energía cinética del agua se transforma en energía eléctrica (4) que es transportada mediante grandes tendidos eléctricos a los lugares de consumo: viviendas e industrias.

55 Las centrales hidroeléctricas. Detalle de la turbina y del generador de una central hidroeléctrica.

56 Las centrales térmicas. Describe la producción de energía en una central térmica.

57 Las centrales térmicas. Describe la producción de energía en una central térmica. Gases de combustión Vapor de agua Vapor de agua Turbina y generador Torre de refrigeración Caldera Carbón Aire Condensador La combustión genera energía calorífica. Esta produce vapor de agua a presión que hace mover una turbina, que por medio de un generador produce corriente eléctrica.

58 Las centrales nucleares o atómicas. El fundamento de la energía atómica: La fisión del uranio. Uranio 235 neutrón Cuando el núcleo de un átomo de uranio 235 es golpeado por un neutrón se rompe dando dos núcleos de menor tamaño varios neutrones y una gran cantidad de energía.

59 Las centrales nucleares o atómicas. El fundamento de la energía atómica. Los nuevos neutrones pueden romper otros núcleos con lo que se origina una reacción en cadena.

60 Las centrales de energía nuclear. Describe la producción de energía en una central nuclear. Barras de control La fisión de los núcleos de uranio en el núcleo del reactor produce una gran cantidad de energía en forma de calor. Este calor evapora el agua que circula por tubos por las paredes del reactor. El vapor de agua es dirigido hacia una turbina y un generador donde se produce energía eléctrica. El agua enfriada vuelve al reactor, para ser de nuevo transformada en vapor. Núcleo reactor Agua sobrecalentada turbina condensador generador Energía eléctrica

61 Describe el proceso que se da en esta máquina y las clases de energías representadas. Energía cinética del agua. Energía cinética de la turbina. Energía eléctrica en la dinamo. La presión del agua mueve la turbina, esta mueve la polea que, a su vez, mueve el generador (dinamo) que transforma la energía cinética en energía eléctrica.

62 Describe el funcionamiento de esta máquina ves algo extraño en ella? 1) El calentador eléctrico evapora el agua. 2) El vapor de agua mueve el molino. 3) Este, por medio de una polea, mueve la dinamo que genera corriente eléctrica. 4) La corriente eléctrica calienta la resistencia del calentador. Lo raro es que este aparato estaría funcionando constantemente.

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