Ámbito Científico Tecnológico: Nivel I María Cruz García López MATERIA Y ENERGÍA Ámbito Científico Tecnológico: Nivel I María Cruz García López

LA CONSTITUCIÓN DEL UNIVERSO El Universo que hoy conocemos está formado esencialmente por materia y energía. Los planetas, las estrellas, la Tierra donde vivimos, todo está formado por materia y energía. En el Sol cada minuto, millones de toneladas de hidrógeno (H) se convierte en helio (He); en esta reacción nuclear se desprende la inmensa cantidad de energía que irradia al exterior, de la que la Tierra solo recibe una parte insignificante. ¿Y qué relación tenemos los seres vivos con este proceso? Todos los seres vivos necesitamos un aporte continuo de materia y energía. La materia la tomamos del planeta donde nos encontramos y la energía del sol. El pan, la carne, las legumbres, las fruta, etc, no sn otra cosa que materia y energía. Es lo que necesitamos para seguir viviendo. Si dejamos de alimentarnos, moriríamos: Necesitamos materia para reponer y añadir elementos (como el carbono, C; el nitrógeno, N; el oxígeno, O; el azufre, S; el fósforo, P; el calcio, Ca; el hierro, Fe; etc); para sustituir, y en los jóvenes aumentar, la cantidad de piel, neuronas, órganos, músculos y huesos. Necesitamos energía. Para movernos, trabajar, captar la información del mundo que nos rodea y procesarla, digerir los alimentos, mantener la temperatura corporal, etc Los cambios puede decirse que el universo es un conjunto de materia y energía en permanente cambio y evolución. Cada cambio que se produce en la materia va acompañado de una transferencia de energía

Propiedades Generales de la Materia QUÉ ES LA MATERIA Los científicos aún están investigando sobre la esencia de la materia, de modo que no se puede responder a esta pregunta con precisión. Sin embargo, si conocemos muchas de sus propiedades. Materia es todo aquello que tiene extensión e Inercia (Es la propiedad de los cuerpos que hace que éstos tiendan a conservar su estado de reposo o de movimiento. ) . La materia tiene propiedades generales La materia tiene propiedades específicas. Algunas ejemplos son la densidad, la temperatura, la fusión y ebullición, la conductividad térmica y eléctrica, el brillo, el color, etc. Las propiedades específicas son las que utilizamos para diferenciar unos materiales de otros. Propiedades Generales de la Materia Propiedad de la Materia Magnitud que la mide Unidad Símbolo Extensión Volumen Metro cúbico m3 Inercia Masa Kilogramo Kg Interacción Fuerza Newton N Estructura corpuscular Cantidad de sustancia Mol

TRANSFORMACIONES DE LA MATERIA Y LA ENERGÍA Los cuerpos y los distintos tipos de materia sufren transformaciones que son cambios en su aspecto o en sus propiedades iniciales. Las transformaciones pueden ser: Químicas (en las que un tipo de materia se transforma en otra) Físicas que se pueden resumir en : Cambios debidos al movimiento (desplazamiento y la deformación de la forma) Cambios debidos a la temperatura (como los cambios de estado y la dilatación o los cambios de volumen) La materia sufre transformaciones porque es capaz de ganar o de ceder energía y esta variación de energía provoca los cambios. Por ejemplo, si a un refresco que está caliente le añades cubitos de hiele, estos se derriten y el refresco se enfría: el refresco ha dado energía a los cubitos y se ha enfriado, pero al aumentar la temperatura de los cubitos, se derriten. La energía es la capacidad de los cuerpos para producir transformaciones sobre sí mismos o sobre otros cuerpos. La energía es una magnitud física que mide en julios (j) en el sistema Internacional. También se utiliza el kilojulio (kj), que equivale a 1000 julios. La energía nos rodea y se presenta en diferentes formas o tipos de energía

TIPOS DE ENERGÍA Energía Eléctrica. E la que produce una pila y procede de los electrones de los átomos. Energía térmica o interna. Se debe al movimiento de los átomos y las moléculas: a más movimiento molecular más energía térmica. La temperatura mide la energía interna de los cuerpos. Energía Química. Se debe a la constitución y la forma de las moléculas propias de cada sustancia y se manifiesta en los procesos y reacciones químicas. Energía radiante. Es la que poseen las ondas electromagnéticas que se transmiten por el espacio, como la luz, las ondas de TV y de radio, los rayos ultravioletas, los rayos X… Energía mecánica. Engloba a la que poseen los cuerpos que se mueven y a la que tienen por su posición respecto a la altura: La energía cinética de un cuerpo que se mueve aumenta cuando su velocidad crece. También es mayor cuanto más grande es la masa del cuerpo que se mueve. Es la que poseen los coches en circulación, las personas al moverse, la Tierra al desplazarse y girar en el espacio, etc… La energía potencial de un cuerpo aumenta con la altura a la que se encuentra. Posee energía potencial el agua de un río e lo alto de una cascada; un paracaidista en cualquier punto de su caída; un alpinista en lo alto de una montaña; un vecino del último piso respecto al del bajo; etc. Esta energía se debe a la atracción gravitatoria (fuerza de gravedad)

CONSERVACIÓN Y TRANSFORMACIÓN DE LA ENERGÍA El principio de conservación de la energía dice que la energía no se crea ni se destruye, solo se transforma. Es decir, la cantidad de energía de un sistema (como el universo) permanece constante, por lo tanto, si durante un proceso, aparentemente, un tipo de energía desaparece, tiene que haberse convertido en otro tipo. La energía se transforma porque cualquier tipo de energía se puede convertir en otro. Por ejemplo al correr, la energía química de los alimentos de transforma en energía mecánica; al conectar una lavadora, la energía eléctrica se convierte en mecánica; en el motor del coche, la energía química del combustible se transforma en mecánica; en una central hidráulica , la energía cinética del salto de agua (que antes era potencial) pasa a ser eléctrica, etc… Durante la caída o el movimiento de los cuerpos, los dos tipos de energía mecánica se transforman entre sí porque la energía potencial se puede convertir en cinética y la cinética en potencial.

FUENTES DE ENERGÍA Una fuente de energía es un sistema material o un fenómeno del que se puede extraer y utilizar energía. Por ejemplo el Sol es la mayor fuente de energía, la energía de sus reacciones químicas se transforma en energía radiante que a la Tierra llega como energía luminosa y térmica, y origina los vientos, el calentamiento del agua, el desarrollo de las plantas, etc… Las fuente de energía que más utilizamos actualmente no son renovables, pues se agotarán si se siguen consumiendo. Estas son: el petróleo (gasolinas, gasoil y otros combustibles), el carbón, el gas natural (metano) y las sustancias radiactivas (uranio, plutonio). Son energías contaminantes, pues al usarlas se obtienen gases que pasan al aire y residuos muy difíciles de eliminar, todos ellos peligrosos para el desarrollo de la vida en nuestro planeta. Las fuentes de energía renovables son las que no se agotan porque se renuevan conforme se usan y son poco contaminantes. Son fuentes renovables el Sol (energía solar), los ríos y los saltos de agua (energía hidráulica), el viento (energía eólica), la biomasa (basuras y residuos orgánicos que se queman), las mareas (energía mareomotriz), etc…

LA ENERGÍA SE DEGRADA Existen unos tipos de energía útiles para el ser humano y otros muy difíciles de aprovechar. Decimos que la energía se degrada cuando se transforma en una forma de energía que no es aprovechable. Normalmente en cualquier proceso o fenómeno, una parte de la energía se degrada en calor no recuperable que va a parar al aire. Por ejemplo una parte de la energía cinética de un coche en movimiento se degrada por el rozamiento de los neumáticos con la carretera, y se transforma en calor que no puede aprovecharse. La energía se puede almacenar para utilizarla posteriormente. Por ejemplo, la energía eléctrica de la batería de un coches, la que acumula el agua en un embalse, el calor almacenado en un deposito de agua, la que almacenan las plantas en las moléculas que fabrican con la energía de la luz, o la que acumula nuestro cuerpo al alimentarnos. Transformamos casi todas las energías en en energía eléctrica porque es más aprovechable y más cómoda de manejar y de transportar (por medio de los tendidos eléctricos). Cuando la energía se almacena y se transporta, parte se convierte en calor (por tanto, no se puede aprovechar totalmente), es decir, parte de esa energía también se degrada.

SISTEMAS DE OBTENCIÓN DE ENERGÍA RENOVABLE Transformación de energía Objeto Horno solar Solar, en térmica Calentar agua Placa solar Radiante, (luminosa) en eléctrica Obtener electricidad Molinos eólicos Cinética, (del viento) en eléctrica Salto de agua Cinética, (hidráulica) en eléctrica Géiser Geotérmica (de la Tierra) en térmica y eléctrica Calentar agua, uso como aguas termales y obtener electricidad Olas Mecánica en eléctrica Mareas Restos vegetales y desechos orgánicos Química en química Obtener metano (biogás) y otros combustibles

CONSEJOS Es necesario ahorrar energía porque las fuentes no renovables que utilizamos actualmente son limitadas y terminarán agotándose, y porque al utilizarlas generamos contaminación: a más energía utilizada más contaminación. Debemos reciclar los residuos (vidrio, plásticos, papel y cartón, etc…) porque al no tener que fabricar nuevos materiales, no se derrochan las fuentes de enrgía y se generan menos residuos y menos basura. Actualmente se investiga para obtener energía de manera similar a como se produce en nuestro Sol y en las demás estrellas (fusión nuclear). Es una energía renovable y no contaminante que puede ser la solución para el futuro.