CIENCIAS DE LA NATURALEZA Y TECNOLOGÍA

UNIDAD 1………. La Energía

TODOS LOS CUERPOS QUE EXISTEN EN LA NATURALEZA TIENEN PROPIEDADES QUE LOS CARACTERIZAN.DE IGUAL MODO, EXPERIMENTAN FENÓMENOS QUE ESTÁN RELACIONADOS CON LAS DIFERENTES MANIFESTACIONES DE LA ENERGÍA.

EN ESTA UNIDAD CONOCERÁS ALGUNAS DE LAS PROPIEDADES QUE CARACTERIZAN LA MATERIA. DESPUÉS ESTUDIAREMOS ALGUNOS PROCESOS DE TRASFERENCIA DE ENERGÍA, QUE PODEMOS IDENTIFICAR Y APLICAR EN LA VIDA COTIDIANA.

Fuerza, Masa y Peso

                En la tierra, la fuerza, masa, peso y gravedad juegan un papel muy importante en la vida terrestre, los cuales han influido en dos leyes principales, estas son las leyes físicas del movimiento y las leyes de gravedad de la tierra.

LA FUERZA

La fuerza es toda acción capaz de mover, detener o cambiar la forma de un cuerpo como la capacidad de cambiar el estado en que se encuentra un cuerpo.Pero para poder detener, cambiar o mover un objeto, la fuerza que se aplica debe ser mayor que la que tiene el objeto. La Fuerza de gravedad, y es la fuerza que la Tierra ejerce sobre los cuerpos para atraerlos hacia ella, como lo dice la Ley de la Gravedad de la Tierra. Por eso, "Todo lo que sube, baja" y entre más alto esté el objeto, más rápido caerá. Pero esto puede variar de acuerdo a las características de la fuerzaTIPOS DE FUERZAS .

El punto de aplicación o centro de gravedad: es el punto o lugar del objeto donde se aplica la fuerza para vencer la gravedad. La aplicación de una fuerza a un objeto puede traer como consecuencia que:

·         Si el cuerpo está en reposo, se mueva.

·         Si el cuerpo está en movimiento sigue en movimiento pero más acelerado o se puede detener, siempre que la fuerza aplicada sea mayor a la que trae el cuerpo.

La Magnitud:

Representa a la cantidad de fuerza que se ejerce sobre un cuerpo. Por ejemplo, aplicamos mayor fuerza al levantar una caja  llena de libros, que al levantar la misma caja, pero vacía.

La Dirección:

Se refiere hacia donde va dirigida la fuerza, en relación con los planos vertical y horizontal. Por ejemplo, si rodamos un carrito sobre una mesa, la dirección es horizontal. En cambio, si lo levantamos o bajamos de la esa, la dirección es vertical.

El Sentido:

Es la orientación de las fuerzas en el espacio. Puede ser hacia arriba o abajo, a la derecha o a la izquierda. Por ejemplo, al alzar una pelota a suelo, el sentido de la fuerza aplicada es hacia abajo. Por el contrario, si levantamos la pelota, el sentido de la fuerza es hacia arriba 

  FUERZA DE GRAVEDAD:

La gravedad es un tipo de fuerza de atracción que ejercen los cuerpos entre sí. Se refiere a la fuerza con que la tierra atrae a los cuerpos que se encuentran libres, y a la atracción entre los cuerpos celestes. Por ejemplo: los planetas, las estrellas y los satélites naturales.

La gravedad varía según la distancia donde se encuentre un cuerpo sobre la superficie de la tierra, así como entre los diferentes cuerpos celestes.

NOCIONES DE MASA Y PESO:

La masa es la cantidad de materia que forma un cuerpo. Si comparamos dos pelotas del mismo material, pero una es más grande que la otra, la pelota grande tiene mayor masa. La unidad de medida de masa es el kilogramo, y equivale a 1000 gramos.

El peso de un cuerpo es una fuerza que representa la atracción que ejerce la tierra sobre él. Esto significa que el peso está directamente relacionado con la gravedad terrestre. La unidad de peso es el kilogramo-peso, que equivale a 1000 gramos-peso.

Ejemplo:

Lo mismo ocurre con una pluma de acero y una pluma natural. Aunque sean iguales, la pluma de acero tiene más masa que la otra.

Relación masa-peso:

La masa y el peso de un cuerpo están estrechamente relacionados. Cuanto mayor es la masa de un cuerpo, mayor es la fuerza con que lo atrae la tierra, es decir, mayor es su peso. Por ejemplo, si comparamos un carro con una bicicleta, el carro tiene mayor masa que la bicicleta. Por lo tanto, tiene mayor peso.

INSTRUMENTO DE MEDICION:

Existen instrumentos específicos para medir la fuerza, el peso y la masa. Estos son: el dinámetro y la balanza.

El dinámetro:

Se usa para medir las fuerzas. Está formado por un resorte con un gancho, unido a una escala d unidades. Al sujetar en el gancho el cuerpo sobre el cual se aplica la fuerza, el resorte se estira. El estiramiento del resorte se mide en la escala e indica la fuerza aplicada.

El dinamómetro se emplea también para medir el peso, ya que el peso es una fuerza. En este caso se utiliza en posición vertical, y el cuerpo a medir se cuelga del resorte para que la gravedad actué sobre él.

La balanza:

Es el instrumento empleado para medir la masa. La mayoría de las balanzas están formadas por un platillo, acoplado a una escala graduada en gramos. El platillo puede estar suspendido o apoyado sobre un resorte o un balancín. En el platillo se coloca el objeto a medir. El estiramiento o compresión del resorte, o el movimiento del balancín, se reflejan en la escala a través de un indicador que señala la masa del cuerpo.

La balanza más común es la de los platos. Esta se basa en el principio de equilibrio.

LA ENERGIA Y SUS MANIFESTACIONES:

NOCIONES SOBRE LA ENERGIA:

Todos los cuerpos y materiales de la naturaleza experimentan constantemente diversos procesos, incluso si no están en movimiento. Por ejemplo, los animales respiran, el viento sopla, las plantas hacen fotosíntesis, el agua de los ríos fluye, la lluvia cae desde las nubes, los seres humanos trabajamos y estudiamos, un bombillo encendido da luz y calor. Todos esos procesos ocurren por el uso y las transformaciones de energía.

La energía es la capacidad que tiene un cuerpo o un material para producir un trabajo.

TIPOS DE ENERGIA:

Existen dos tipos principales de energía, energía potencial y energía cinética:

Energía potencial:

Es la que tiene un cuerpo o material cuando se encuentra en reposo. Representa la capacidad que posee para moverse o ser desplazado. Esta energía depende de la masa del cuerpo y de la distancia que lo separa de una superficie estable.

Energía cinética:

Es la que desarrolla un cuerpo o material cuando se encuentra en movimiento. Depende de su masa y de la velocidad que alcanza al moverse. Por ejemplo, un carro desarrolla una energía cinética mayor que una bicicleta, porque su masa y la velocidad que puede alcanzar son mayores.

FUENTES DE ENERGIA:

Se conoce como fuentes de energía todos los recursos de la naturaleza de donde podemos extraerla. Estas fuentes se clasifican en dos tipos:

Fuentes de energía:

Renovables:

 Generan energía constantemente por procesos naturales.

Ejemplos:

Energía solar, energía hidráulica y energía eólica.

No renovables:

Generan energía por procesos naturales, pero de manera limitada.

Ejemplos:

Energía contenida en el carbón, en el gas natural y en el petróleo.

OBTENCION DE ELECTRICIDAD:

La electricidad es una de las formas de energía mas empleada en la actualidad, para el desarrollo de nuestras actividades cotidianas. Su producción masiva se logra a través de la transformación de otras formas de energía. Este proceso se realiza en las centrales eléctricas, que pueden ser: centrales hidroeléctricas, centrales térmicas de combustión y centrales térmicas nucleares.

Centrales hidroeléctricas:

Convierten la energía del agua en movimiento, en energía eléctrica. Para ello se represa el agua de los ríos y con la fuerza que produce al ser liberada, se hace accionar un alternador eléctrico. Este genera electricidad.

Centrales térmicas de combustión:

En ella se aprovecha la combustión del carbón o de algún derivado del petróleo, para hacer hervir agua. El pavor generado acciona, por presión, un alternador eléctrico. Así, la energía térmica producida por combustión es transformada en energía eléctrica.

Centrales térmicas nucleares:

En ellas se producen reacciones nucleares entre los átomos de algunos elementos químicos. Estas reacciones generan calor con el cual se calienta un depósito de agua. La presión del vapor del agua caliente acciona un sistema turbina-alternador eléctrico que genera electricidad. De este modo se transforma la energía térmica en eléctrica, a partir de energía nuclear.

ENERGIA SOLAR:

APROVECHAMIENTO DE LA ENERGIA SOLAR:

Aun cuando el sol es la principal fuente de energía del planeta tierra, en la actualidad es el recurso que menos se utiliza de manera tecnológica. Para lograr un mayor aprovechamiento de la energía solar, se manejan dos formas fundamentales de transformación: las celdas solares y los sistemas térmicos.

LAS CELDAS SOLARES:

Son dispositivos muy simples que convierten la luz solar en energía eléctrica, utilizando semiconductores con propiedades físicas y químicas especificas. También son llamadas células solares.

Para lograr esta transformación de energía, se hace incidir la luz solar sobre el semiconductor, produciendo una corriente eléctrica. Esta corriente es almacenada en una batería como la de los automóviles, o es transportada mediante conductores al lugar donde va a ser utilizada.

LOS SISTEMAS TERMICOS:

En estos sistemas, la energía solar se convierte en energía térmica a través de la concentración de los rayos solares.

Para lograrlo, se disponen grandes espejos parabólicos (de forma curva) o planos, de manera que reciban la radiación del sol y la reflejan hacia un mismo punto. En este punto se concentra el calor para su utilización y aprovechamiento.

COCINAS SOLARES:

Los equipos de cocina solar son artefactos que permiten cocinar alimentos usando el sol como fuente de energía.

Están constituidos por piezas de espejo u otro material cubierto de papel de aluminio. Estas piezas reflejan la energía solar al hacerla incidir sobre ellas, concentrándola como energía calórica en un punto o recipiente. Es allí donde se cocinan los alimentos.

CALOR Y TEMPERATURA:

NOCIONES DE CALOR Y TEMPERATURA:

Los materiales están compuestos por pequeñas unidades llamadas átomos, las cuales están en continuo movimiento. El calor de un cuerpo es la energía que liberan sus átomos al estar en movimiento. También se le llama energía térmica y aumenta a medida que se incrementa la agitación de los átomos. Por ejemplo, las partículas de un trozo de hielo tienen muy poco movimiento, en comparación con las del agua cuando hierve. Por eso el agua hirviendo libera mucho más calor que el hielo.

LOS TERMOMETROS:

Son los instrumentos usados para medir la temperatura. Los más comunes consisten en una columna delgada, hueca y sellada, de vidrio o plástico. Tienen una sustancia indicadora que es sensible al calor y esta almacenada en un depósito. Además poseen una escala que indica la medición. Esta puede ser la centígrada o la Celsius, el kelvin o Fahrenheit.

FUNCIONAMIENTO DE LOS TERMOMETROS Y TIPOS MÁS COMUNES:

Para que un termómetro funcione debe ponerse en contacto con el medio. En ese momento la sustancia indicadora aumenta su volumen y asciende por la columna de vidrio. Según el grado de calor, la sustancia sube hasta indicar la temperatura.

Existen diversos tipos de termómetros. Los más usados son los termómetros de vidrio que contienen alcohol o mercurio. El de alcohol se emplea para medir la temperatura ambiental y se utiliza al aire libre. El de mercurio es el termómetro clínico usado para medir la temperatura corporal.

ESCALAS DE MEDICION DE TEMPERATURA:

En Venezuela utilizamos la escala centígrada. Esta escala tiene dos puntos extremos: 0 y 100. El 0 corresponde a la temperatura a la cual se derrite el hielo. El 100 corresponde a la temperatura a la cual hierve el agua. Entre estos dos puntos la escala está dividida en 100 partes iguales, denominadas grados centígrados.

La escala puede ser extendida para medir temperaturas por encima de los 100 grados centígrados (100 ºc) y por debajo de los 0 grados centígrados (0 ºc). las temperaturas por debajo de los 0 ºc se expresan poniendo un signo menos (-) delante del valor de temperatura. Por ejemplo, en los países que tienen cuatro estaciones, las temperaturas ambientales pueden llegar hasta -40 ºc en la época de invierno, ese valor significa que hace muchísimo frio.

UNIDAD 2…… PETROLEO Y GAS NATURAL:

EL PETROLEO:

Es una mezcla de hidrocarburos, con una consistencia liquida, semi liquida o solida, que se origina por procesos naturales. Es empleado como una fuente importante de combustibles y otras sustancias químicas.

COMPOSICION QUIMICA DEL PETROLEO:

Los hidrocarburos son una combinación de compuestos de carbono e hidrogeno. Además, el petróleo posee otros elementos químicos como el nitrógeno y el azufre, los cuales son considerados impurezas.

ORIGEN DEL PETROLEO:

Hay varias hipótesis que explican el origen del petróleo, pero aun no tenemos seguridad absoluta de cómo se formo. La más aceptada en la actualidad plantea que se origino a partir de restos de animales y vegetales marinos, que se depositaron en el fondo de los océanos. Estos restos estuvieron sometidos a elevadas presiones y temperaturas, hasta formar el petróleo.

PROPIEDADES DEL PETROLEO:

Entre las propiedades físicas y químicas del petróleo encontramos:

·         Consistencia generalmente liquida y espesa.

·         Color oscuro, comúnmente negro, marrón o azul.

·         Es insoluble en agua, es decir, no se mezcla con el agua.

·         Es soluble en solventes orgánicos.

·         Tiene un olor fuerte, semejante al de la gasolina y al del querosen.