ESCUELA SUPERIOR DE FORMACION DE MAESTROS

"ANGEL MENDOZA JUSTINIANO"

Ciencias de la naturaleza mencion Física-Química

MATERIA Y ENERGIA

Todo lo que nos rodea, incluidos nosotros mismos, está formado por un componente común: la materia. Normalmente, para referinos a los objetos usamos términos como materia, masa, peso, volumen. Para clarificar los conceptos, digamos que:

Materia.- es todo lo que tiiene masa y ocupa un lugar en el espacio;

Masa.- es la cantidad de materia que tiene un cuerpo;

Volumen.- es el espacio ocupado por la masa

Cuerpo.- es una porción limitada de materia

Estados físicos de la materia.

En términos conceptuales, materia se puede definir como cualquier sustancia que posee masa y ocupa un lugar en el espacio (volumen); la cual como cualquier otro componente de la naturaleza reacciona a factores ambientales como la presión y la temperatura, manifestándose en tres estados:

• Los sólidos: Tienen forma y volumen constantes. Se caracterizan por la rigidez y regularidad de sus estructuras.

• Los líquidos: No tienen forma fija pero sí volumen. La variabilidad de forma y el presentar unas propiedades muy específicas son características de los líquidos.

• Los gases: No tienen forma ni volumen fijos. En ellos es muy característica la gran variación de volumen que experimentan al cambiar las condiciones de temperatura y presión.

Los estados de la materia dependen de Factores del ambiente como presión y temperatura del ambiente.
Los diferentes estados de la materia se caracterizan por la energía cinética de las moléculas y los espacios existentes entre lo solido, liquido y gaseoso.
 

Cambios físicos de la materia:

Son aquellos cambios que no generan la creación de nuevas sustancias, lo que significa que no existen cambios en la composición de la materia, como se ve en la  figura siguiente.

Cambio físico de la materia: cambio de estado sólido (hielo) a estado líquido del agua,  mediante  el  aumento en la temperatura del sistema. 

Cambios químicos: Son aquellos cambios en la materia que originan la formación de nuevas sustancias, lo que indica que existieron reacciones químicas.

 El cambio Químico de la materia  se caracteriza por la existencia de reacciones químicas, de cambios en la composición de la materia y la formación de nuevas sustancias.

Composición y propiedades de la materia

Como se vio anteriormente, la materia presenta tres estados físicos, dependiendo de factores ambientales como la presión y la temperatura; independiente de ello, el aspecto de la materia está determinado por las propiedades físico-químicas de sus componentes, encontrándose materia homogénea y materia heterogénea.

Tipos de mezclas: Mezclas homogéneas: Son las que tienen partículas indistinguibles a simple vista o con el microscopio; por ejemplo:

Los coloides: son partículas con un tamaño que oscila entre 10 -7 y 10 -5 cm. Estas mezclas tienen una fase dispersante (disolvente) y una fase dispersa (soluto); ejemplo: leche, gelatina, quesos, etc.Las soluciones: tienen un tamaño de partícula menor de 10 8 cm. y sus componentes son soluto y solvente. El soluto se disuelve en el solvente y se encuentra, generalmente, en menor proporción que éste.; ejemplo: agua de mar, limonada, te, refrescos, alcohol, etc. Mezclas heterogéneas: son aquellas en las cuales pueden reconocerse sus diversos componentes debido a la diferencia de sus propiedades. Hay dos tipos de mezclas heterogéneas: mezclas groseras y suspensiones.Mezclas groseras: Son aquellas que tienen componentes diferenciables por su gran tamaño. Por ejemplo: granito (mica, cuarzo y feldespato.Suspensiones: Son las que tienen partículas finas suspendidas en agua u otro líquido por un tiempo y luego se sedimentan; por ejemplo: arena y agua.

La energía y sus formas:

·         Energía mecánica: Es la que poseen los cuerpos por el hecho de moverse a una determinada velocidad (cinética) o de encontrarse desplazados de su posición (potencial).

·         Energía térmica: Esta energía se debe al movimiento de los átomos o moléculas que componen un cuerpo. La temperatura es la medida de esta energía.

·         Energía eléctrica: Es la que produce por ejemplo una pila o una batería de un coche.

·         Energía electromagnética: Es la que transportan las llamadas ondas electromagnéticas, como la luz, las ondas de radio, y TV, las microondas, etc.

·         Energía interna: Bajo esta denominación se engloban todas las formas de energía existentes en el interior de un cuerpo.

·         Energía química: Es la energía que se desprende o absorbe de las reacciones químicas, como, por ejemplo, en una reacción de combustión.

·         Energía nuclear: Es la que se genera en los procesos de fisión nuclear (ruptura del núcleo atómico) o de fusión nuclear (unión de dos o más núcleos atómicos).

Formas de energía

Fuentes de energía aprovechable
    Fuentes de energía no renovables. Proceden de recursos existentes en la naturaleza de forma limitada. Los más importantes son:

·         La energía obtenida de la combustión de fósiles (Carbón, petróleo y gas natural)

Extracción petrolífera

·         La energía nuclear, que utiliza la energía liberada en las reacciones nucleares para la producción de energía eléctrica o térmica.

Esquema de una fábrica nuclear

    Fuentes de energía renovables. Proceden de recursos naturales inagotables.

·         Energía geotérmica: Aprovecha el calor interno de la Tierra y se emplea para generar electricidad o para calefacción.

·         Energía hidráulica: Aprovecha los saltos de agua de las presas de los pantanos para generar energía eléctrica.

Energía hidráulica

·         Energía solar: Se basa en el aprovechamiento de la energía que nos llega del Sol para transformarla en energía eléctrica o transferirla a circuitos de calefacción o agua caliente.

Energía Solar

·         Energía eólica: Aprovecha la fuerza de los vientos para hacer girar las aspas que mueven las turbinas de los generadores de energía eléctrica.

Energía eólica

·         Energía mareomotriz: Hace uso del movimiento de las masas de agua que se producen en las subidas y bajadas de las mareas.

Energía maremotriz

Sustancias puras, elementos y compuestos

Sustancia pura

Una sustancia es pura cuando se encuentra compuesta por uno o más elementos en proporciones definidas y constantes y cualquier parte de ella posee características similares, definidas y constantes; podríamos decir que una sustancia es pura cuando se encuentra compuesta en su totalidad por ella y no contiene cantidades de otras sustancias; ejemplos de ello serían la sacarosa, el agua, el oro.

Elemento:

Sustancia pura imposible de descomponer mediante métodos químicos ordinarios, en dos o más sustancias, ejemplo: el Hidrógeno (H), el Oxígeno (O), el Hierro (Fe), el Cobre (Cu).

Sustancia pura posible de descomponer mediante métodos químicos ordinarios, en dos o más sustancias, ejemplos: El agua (H₂O), la sal (NaCl), el ácido Sulfúrico (H₂SO₄).

 Energía

El movimiento de los constituyentes de la materia, los cambios químicos y físicos y la formación de nuevas sustancias se originan gracias a cambios en la energía del sistema; conceptualmente, la energía es la capacidad para realizar un trabajo o transferir calor; la energía a su vez se presenta como energía calórica, energía mecánica, energía química, energía eléctrica y energía radiante; estos tipos de energía pueden ser además potencial o cinética. La energía potencial es la que posee una sustancia debido a su posición espacial o composición química y la energía cinética es la que posee una sustancia debido a su movimiento.

Manifestaciones de la energía

Transformaciones en el mundo material: La energía
Para que un cuerpo o sistema material sufra transformaciones, tiene que interaccionar con otro.
El calor transferido entre dos cuerpos o sistemas materiales a distinta temperatura es un agente físico capas de producir transformaciones en la materia.

Cambios de estados provocados por el agente físico calor.

Se realiza trabajo sobre un cuerpo cuando este se desplaza bajo la acción de la fuerza que actúa total o parcialmente en la dirección del movimiento.
El calor y el trabajo son los agentes físicos que producen transformaciones en la materia.

Para mover el bloque el individuo debe realizar un trabajo sobre él

Una transformación es cualquier cambio de las propiedades iniciales de un cuerpo o sistema material. Por ejemplo, una cambio de posición, aumento o disminución de la temperatura, deformación o cambio de forma, cambio de volumen, etc.

La energía es la capacidad que tienen los cuerpos o sistemas materiales de transferir calor o realizar un trabajo, de modo que, a medida que un cuerpo o un sistema transfiere calor o realiza un trabajo su energía disminuye.

El café pierde energía y la trasfiere al hielo, que gana energía. En conjunto la energía total sigue siendo la misma

Las variaciones de energía en los sistemas materiales
    Las transformaciones que suceden en los sistemas materiales pueden describirse mediante los cambios que se producen en la energía de dichos sistemas.

Transformación de la  energía

Las diversas formas de energía que conocemos son las siguientes:

·         Energía potencial: es la que tienen los cuerpos cuando están en una posición distinta a la de equilibrio

·         Energía cinética: es la que tienen los cuerpos por el hecho de moverse a cierta velocidad.

·         Energía térmica: es la que tienen los cuerpos en función de su temperatura.

·         Energía química: es la que se desprende o absorbe en las reacciones químicas

En todas las transformaciones de energía se cumple el principio de conservación de la energía: La energía puede transformarse de unas formas en otras o transfiere de unos cuerpos a otros, pero, en conjunto, permanece constante.