LA MATERIA-ENERGIA MUEVE EL UNIVERSO

Si en el universo solo existiera el Sol y los rayos que provienen del no encontraran cuerpo alguno con el cual interactuar, todo seria oscuridad y quietud; Nada ni nadie recibiría la enorme cantidad de energía que el sol produce. La energía solar viajaría eternamente por el espacio infinito.

La energía del sol se obtiene precisamente de la materia. El sol transforma hidrógeno en helio; en esta transformación se libera gran cantidad de energía. Cada segundo el Sol convierte 657 millones de toneladas de hidrógeno en 653 millones de toneladas de helio.

La gran revolución científica del siglo xx es haber comprendido que la materia y la energía son dos manifestaciones de una misma cosa, de la materia-energía. Los estudios de muchos científicos, en particular los trabajos de Albert Einstein, mostraron que la materia y la energía son intercambiables.

E= energía

E = mc2 m= masa

c=velocidad de la luz.

En todo cambio de la materia se transforma. Dicha transformación no siempre se presenta de la misma manera: un elástico se estira cuando se jala de sus extremos, el agua se evapora si se calienta en una estufa, el hielo se funde por estar bajo los rayos del sol, una pelota rueda si un niño la patea. Existe tal diversidad que parecería imposible analizar y comprender loa transformaciones que ocurren en el Universo; sin embargo, los científicos han encontrado ciertas características que permiten clasificar esos fenómenos.

Recordamos que en la naturaleza existen un poca mas de 100 elementos distintos que, cuando se unen y combinan, forman todas las sustancias del Universo. Como se señalo en la unidad 4, la unión de dos o más elementos que los forman son distintos o están presentes en diferentes proporciones.

Si durante un cambio la sustancia delos cuerpos que intervienen en el proceso se convierte en otra, se trata de un cambio químico porque los elementos involucrados se combinan de una manera distinta de cómo estaban inicialmente.

Si en el proceso de cambio, la sustancia no se transforma en otra, se trata de un cambio físico.

Por ultimo, si en el proceso de cambio un elemento se transforma en otro elemento, se trata de un cambio nuclear.

CAMBIOS DE ESTADO DE LA MATERIA.

La materia existe en cuatro estados físicos; tres de ellos son muy conocidos. Sólido, liquido y gas. El cuarto se conoce como plasma y se hablara de el mas adelante

SÓLIDOS.

Si entre el conglomerado de átomos de una sustancia existe una fuerza de interacción muy fuerte, los átomos permanecerán cerca unos de los otros y su movimiento solo será vibratorio. Esto da como resultado que la sustancia sea un sólido y presente una forma y un volumen definidos.

LIQUIDOS

Si la fuerza de interacción de los átomos y moléculas no es tan fuerte, como en los sólidos, las partículas pueden moverse con mas facilidad y fluir

GASES.

Si el movimiento de las moléculas es mayor y la fuerza de interacción entre ellas es muy débil, la sustancia es un gas y sus moléculas tienden a dispersarse y a ocupar todo el volumen del recipiente que las contiene, por tanto, no presentan forma ni volumen definidos.

CAMBIOS DE ESTADO.

En las condiciones de temperatura y presión que existen en la superficie terrestre, la mayoría de las sustancias se encuentran en estado sólido, algunas son liquidas (por ejemplo: agua, mercurio, algunos alcoholes)y muy pocas son gases (por ejemplo, él oxigeno, el nitrógeno y otros gases que forman el aire)

PLASMA.

En las estrellas la temperatura alcanza millones de grados; en esas condiciones, toda la materia esta en forma de gas. La energía que poseen los átomos a esas temperaturas es tan grande que no existen enlaces entre ellos y, por tanto, no se encuentran moléculas sin átomos individuales. Incluso, el movimiento y los choques entre las partículas son tan violentos que los átomos pierden sus electrones.

De acuerdo con lo anterior es como se integra un conjunto de partículas( átomos cargados positivamente y electrones con carga negativa) que se mueven a velocidades extraordinarias, pero se comportan como un todo cohesionado. A este conjunto se le ha llamado plasma. Mas del 99% de la materia que conforma el universo se encuentra en estado de plasma.

LAS MEZCLAS Y LOS COMPUESTOS.

Se ha señalado en diversos momentos que existe gran diversidad de cuerpos y sustancias en el Universo, sin embargo, estos surgen solo a partir de las innumerables combinaciones de los mas de 100 elementos que existen en la Naturaleza. Los elementos se unen entre sí para construir los compuestos.

Toda la materia está integrada por átomos, en elemento está constituido por una sola clase de átomos. Los átomos delos elementos se unen para integrar las moléculas de los compuestos.

Una mezcla se forma de dos o más sustancias puras, ya sean estas elementos o compuestos.

La diferencia más importante entre una mezcla y un compuesto radica en que la sustancia de una mezcla no están enlazadas químicamente, es decir, sus átomos no se unen para formar moléculas, mientras que los elementos de un compuesto están unidos por enlaces químicos, es decir, los átomos de los elementos si constituyen moléculas.

SEPARACIÓN DE MEZCLAS.

Para separar los componentes de una mezcla, los químicos aprovechan que los compuestos o elementos tienen diferentes propiedades;

Algunos procedimientos comunes para separar los componentes de las mezclas son:

DECANTACIÓN.

Este proceso se utiliza para separar una mezcla de sólidos y líquidos no miscibles, es decir, que no se pueden mezclar.

El sólido se sedimenta por gravedad en el fondo del recipiente, por lo que puede separarse vertiendo él liquido con otro recipiente.

FILTRACIÓN.

La filtración se emplea también para mezclas de sólidos con líquidos, Al pasarlo por algún medio poroso, como el papel filtro, esponjas, etc., el sólido debe ser lo suficientemente grande para que no pase por el poro mientras que él liquido sí.

DESTILACIÓN.

Las mezclas de líquidos que tienen puntos de ebullición distintos se pueden separar calentando la mezcla hasta que alcance el punto de ebullición de uno de los líquidos; este se evaporara y podrá conducirse en forma de vapor a otro recipiente.

EXTRACCIÓN CON DISOLVENTES.

Este procedimiento consiste en separar los componentes de una mezcla mediante la acción de una sustancia ( el disolvente) que puede disolver las sustancias que se desea separar y las demás no.

FORMACIÓN DE COMPUESTOS.

Se ha mencionado repetidas veces que los mas de 100 elementos químicos que existen en la naturaleza no combinan para formar compuestos. Sin embargo, una pregunta queda en el aire: ¿Todos los elementos pueden unirse químicamente entre sí?

¿Cualquier combinación entre ellos es posible?

Cuando interactúan, algunos átomos se cargan positivamente y otros adquieren carga negativa. Por ejemplo, cuando la mayoría de metales interactúan con él oxigeno, adquieren carga positiva, mientras que él oxigeno se carga negativamente; Esto provoca que se atraigan y formen moléculas de unas sustancias llamadas óxidos.

Los elementos también pueden reaccionar con los compuestos o dos compuestos pueden reaccionar entre sí.

Tema 2. MOVIMIENTO.

El estudio del movimiento empezó con los filósofos griegos que vivieron en el siglo IV a. De n. e., y sus ideas, en particular las de Aristóteles, dominaron el pensamiento de la humanidad durante casi 2 000 años, En el siglo XVI Galileo inicio el combate contra la concepción aristotélica sobre el movimiento y, años mas tarde, Isaac Newton mediante sus tres leyes realizo una nueva interpretación de este. La concepción newtoniana seria cuestionada a principios del siglo XX por Albert Einstein, quien con su teoría de la relatividad modifico profundamente los conceptos de espacio y tiempo, los cuales son fundamentales para la comprensión del movimiento.

LAS IDEAS DE ARISTÓTELES SOBRE EL MOVIMIENTO.

La teoría del movimiento de Aristóteles estaba integrada a su concepción general del Universo.

Este filosofo griego pensaba que la tierra era el centro del Universo y que toda la materia estaba formada por la combinación de cuatro elementos: tierra, agua y fuego.

Aristóteles pensaba que el estado natural de los cuerpos era el reposo, un objeto que se mueve necesariamente volverá a su estado natural.

LAS IDEAS DE GALILEO SOBRE EL MOVIMIENTO.

El trabajo que realizo Galileo sobre el movimiento no fue tan espectacular y ruidoso como sus estudios sobre el firmamento; sin embargo, sus descubrimientos pusieron las bases para el desarrollo de la ciencia moderna.

Para facilitar la comprensión de las diferencias entre el pensamiento de Aristóteles y el de Galileo, se analizarán los argumentos, observaciones y datos experimentales que el segundo opuso a cada idea del primero.

EL PÉNDULO.

Los historiadores dela ciencia cuentan que un día, en la catedral de pisa, Galileo observo el movimiento de un candelabro que se balanceaba suavemente. Con asombro se dio cuenta de que aunque la velocidad del balanceo disminuía, el tiempo que tardaba la lámpara en subir y bajar era el mismo en cada oscilación, independientemente de la amplitud del arco que la lámpara recorría. En aquella época no existían relojes de pulsera como los de hoy y utilizo su pulso para medir el tiempo de cada balanceo.

Galileo tuvo la gran ocurrencia de comparar el movimiento del péndulo con la caída de un cuerpo y pensó que si el peso no influía en el tiempo de oscilación, tampoco lo haría en el tiempo que tarda un objeto en caer, es decir, objetos que diferían considerablemente en cuanto al peso deberían caer al mismo tiempo.

EL PLANO INCLINADO.

Galileo enfrento dos problemas, Galileo diseño un experimento utilizando un plano inclinado; éste le permitía hacer más lenta la caída delos cuerpos, medir la distancia recorrida y el tiempo que el cuerpo tardaba en hacerlo.

Para Aristóteles el estado natural delos cuerpos era el reposo, cualquier cuerpo en movimiento tendería en definitiva a detenerse.

DESCRIPCIÓN DEL MOVIMIENTO RECTILÍNEO UNIFORME.

En la vida moderna, las personas están en contacto permanente con el movimiento. El velocímetro delos automóviles marca la rapidez desarrollada por estos; en los letreros de las carreteras se indica la velocidad máxima permitida; cuando se realiza un viaje, se calcula el tiempo que se tardara en llegar al lugar deseado con solo conocer la distancia a la que se encuentra y la rapidez promedio con la que se mueve el autobús.

Para realizar todas las acciones anteriores, es necesario disponer de estrategias para describir y analizar el movimiento.

ESCUELA SECUNDARIA TÉCNICA NO. 106

INTRODUCCIÓN A LA FÍSICA Y A LA QUÍMICA.