Observemos la materia

OBSERVEMOS LA MATERIA
UNIDAD 1.
Observemos la materia
Unas ideas para introducir la Unidad
Los objetos que nos rodean están hechos de materia.
Materia es todo aquello que tiene MASA.
Una sustancia es de un tipo de materia en particular
Los materiales son sustancias que se utilizan para fabricar objetos.
En esta unidad clasificaremos los materiales en tres tipos: sólidos, líquidos y gases.
Estudiaremos algunas propiedades generales de la materia como el volumen y la masa y
otras que son características de cada tipo de sustancia.
A. Qué sabemos de esto que llamamos materia.
Actividad 1 Observa a tu alrededor y haz una lista de 10 objetos que encuentres en la
clase
Nombre del objeto
De qué material
está hecho
Clasifica los objetos
en sólidos, líquidos o
gases
Indica tres características que
encuentres en este objeto
Vamos a exponer en la pizarra lo que habéis dicho cada grupo
Clasifiquemos los materiales: sólidos, líquidos y gases.
Actividad 2. Clasificar los objetos consiste en agruparlos de acuerdo con algún criterio
similar: procedencia, usos, formas, colores…..etc
Actividad 3. Una manera muy útil de clasificar los materiales que nos rodean es según
sus propiedades y hacer tres grupos. Objetos o sustancias sólidas, líquidas y gases.
Los sólidos tienen propiedades comunes, lo mismo que los líquidos y los gases.
Actividad 4.¿Cómo se sabe que un material es un sólido, un líquido o un gas?
Observemos la materia
1
OBSERVEMOS LA MATERIA
UNIDAD 1.
Actividad 5. En la siguiente tabla recoge alguna propiedad que caracterice a los
sólidos, los líquidos y los gases
propiedades
sólidos
líquidos
gases
Vamos a poner en común los resultados que habéis obtenido en cada grupo
Mirad a ver si alguna de vuestras respuestas coinciden con las
siguientes propiedades:
INFORMACION.
SÓLIDOS:
Tienen una forma fija
Tienen siempre el mismo volumen
LÍQUIDOS
Tienen la forma del recipiente que los contiene
Tienen siempre el mismo volumen
GASES
Tiene la forma del recipiente que los contiene.
Cambian de volumen fácilmente.
Ocupan todo el espacio del recipiente que los contiene.
Estados de agregación de la materia
Cambios de estado
Observemos la materia
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UNIDAD 1.
OBSERVEMOS LA MATERIA
Actividad 6. Algunas cuestiones para resolver en grupo
1. Qué propiedades comunes tienen los sólidos y los líquidos
2. La palabra fluido se utiliza para designar tanto a los líquidos como a los gases.
¿Qué propiedad ha de tener un material para que podamos decir que es un
fluido?
3. Algunas veces es fácil decir si un material es sólido, líquido o gas. Otras veces
no es tan fácil. Fíjate en los siguientes materiales: la llama de butano, el gel de
baño, la espuma de la cerveza, la pasta de dientes. ¿qué podrías decir de estos
materiales un poco raros?
B. La materia tiene masa
INFORMACIÓN
Cuando un objeto es sólido, normalmente expresamos la cantidad de materia que
contiene por medio de la medida de su MASA.
La masa de un objeto o de una sustancia se mide con la balanza. La unidad fundamental
de masa en el sistema internacional es el kilogramo (kg), pero puede haber también
unidades más pequeñas, como son el gramo (g) el decigramo (dg) el centigramo (cg) y
el miligramo (mg) o más grandes, como la tonelada (t)
1 t = 1 000 kg
1 kg = 1 000 g
1 g = 10 dg
1 g = 100 cg
1g = 1 000 mg
Diferentes tipos de balanzas
Hay diferentes tipos de balanzas y tienen diferentes características.
Actividad 7. Observa en algunas de ellas
¿cuál es la máxima masa que es capaz de medir? A esto le llamaremos capacidad
¿cuál es la masa más pequeña que puede medir? A esta característica la denominamos
sensibilidad.
Observemos la materia
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OBSERVEMOS LA MATERIA
UNIDAD 1.
Existen en el laboratorio balanzas de mayor precisión, es decir, que pueden medir masas
más pequeñas.
Actividad 8. Haz una clasificación de las balanzas de que disponemos en el
laboratorio.
Balanza (dibuja la balanza)
Capacidad
Sensibilidad
Observemos la materia
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UNIDAD 1.
OBSERVEMOS LA MATERIA
INFORMACIÓN
Cuestiones para poner en el cuaderno:
Múltiplos






tonelada (t) – 1 t = 1000 000 g = 1000 kg
quintal métrico (q) - 1 q = 100 000 g
miriagramo (mag) - 1 mag = 10 000 g
kilogramo (kg) - 1 kg = 1000 g
hectogramo (hg) - 1 hg = 100 g
decagramo (dag) - 1 dag = 10 g
Submúltiplos




decigramo (dg)- 1 dg = 0,1 g (un décimo)
centigramo (cg) - 1 cg = 0,01 g (un centésimo) =
miligramo (mg) - 1 mg = 0,001 g (un milésimo)
microgramo (µg) - 1 µg = 0,000 001 g (un millonésimo)
Actividad 9.
Indica el nombre y los símbolos de los siguientes múltiplos del gramo:
10 g, 100 g
Actividad10.
Cambio de unidades:
¿Cuántos kg son 2 500g, 5g, 20 g 300g y 10t?
¡Cuántos gramos son 5kg, 2dg, 50cg y 300mg?
¿Cuántos cg son 200g?
¿Cuántos g son 2500 kg?
Actividad 11.
Trabajo para casa:
¿Cuántos miligramos son 200 dg?
¿Cuántos hectogramos son 100 mg?
¿Cuántos dg son 100 dag?
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OBSERVEMOS LA MATERIA
UNIDAD 1.
Actividad 12.
Vamos a medir la masa de diferentes objetos utilizando la balanza:
Indica las medidas de masa: cantidad y unidad de los objetos que te proporcione el
profesor:
Nombre del objeto
Masa (g)
Sensibilidad de la balanza con que mides
Ya hemos dicho que los objetos materiales se presentan generalmente en tres estados:
Sólidos, líquidos o gases
Actividad 13.
Contesta a estas cuestiones y anótalo en tu cuaderno de clase
Piensa un poco y analiza los resultados obtenidos en las medidas de las masas de
diferentes objetos en estado sólido, líquido o gas.
1. ¿Los tres estados de la materia tienen masa?
2. ¿están constituidos por materia?
3. ¿los gases tienen masa? ¿el aire tiene masa?
Actividad 14.
Diseña una investigación para demostrar que los gases tienen masa.
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UNIDAD 1.
OBSERVEMOS LA MATERIA
LA MASA DE LOS CUERPOS Y SUS EFECTOS
Ya hemos dicho que la masa es una medida de la cantidad de materia que tiene un
cuerpo.
¿Pero que efectos tiene la materia que posee un cuerpo?
INFORMACIÓN
Primero.
Cuanta mayor es la masa de un cuerpo más difícil es modificar su estado de reposo o de
movimiento. Es decir, si está en reposo ponerlo en movimiento o si se está moviendo
que vaya más rápido o más lento.
Anota estas cuestiones en el cuaderno:
Actividad 15.
Actividad para el cuaderno. En estas dos imágenes tenemos un coche y un camión
parados y queremos ponerlos en movimiento
Primero ¿Qué es más difícil, poner en movimiento un coche empujando o un gran
camión?
Segundo. ¿A qué crees que es debido?
Actividad 16.
Actividad para el cuaderno. En estas dos nuevas imágenes, viene hacia nosotros un tren
y una bicicleta. Ambos van a la misma velocidad.
Observemos la materia
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OBSERVEMOS LA MATERIA
UNIDAD 1.
Primera. ¿Cuál de los dos objetos crees que es más fácil detener?
Segunda. ¿A qué crees que es debido?
INFORMACIÓN
Los cuerpos o los objetos con mucha masa son más difíciles de parar, de poner en
movimiento o hacer que vayan más rápidos o más lentos. Es decir que cambien su
estado de movimiento.
Actividad 17. Completa la frase
Los cuerpos con poca masa, como una pelota de ping-pong, son más ______________
de poner en movimiento y son más ____________________ de parar. En cambio, los
objetos materiales con mucha masa son más ______________ de poner en movimiento
y son ________________ de parar.
INFORMACIÓN
Esta propiedad que tienen los cuerpos debido a su masa se llama INERCIA.
INERCIA es la propiedad que tienen los objetos para oponer resistencia a modificar su
estado de reposo o de movimiento. La INERCIA ES DEBIDA A LA MASA QUE
TIENEN LOS CUERPOS.
Segundo.
INFORMACIÓN
Cuanta mayor es la masa de un cuerpo más
es atraído por la Tierra.
Este efecto de atracción de la Tierra sobre
un objeto con MASA se llama PESO.
A mayor masa de un objeto, mayor peso
tiene.
El peso de un objeto es proporcional a su
masa, pero ambos conceptos son cosas muy
diferentes.
Cómo medimos el peso de un cuerpo en la
Tierra, es decir, la fuerza con que la Tierra le
atrae debido a la masa que tiene.
Para eso utilizamos el DINAMÓMETRO
Observemos la materia
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OBSERVEMOS LA MATERIA
UNIDAD 1.
El dinamómetro
El dinamómetro es un aparato que sirve para medir el PESO de los cuerpos que tiene
masa, está formado por un resorte con un extremo libre y posee una escala graduada en
unidades de peso. Para saber el peso de un objeto solo se debe colgar del extremo libre
del resorte, el que se estirará; mientras más se estire, más pesado
es el objeto.
El kg es, como hemos repetido, una unidad de masa, no de peso.
La Unidad de medida del PESO es el Newton (N), unidades en
que se encuentran graduados los dinamómetros.
Como ya sabes, a mayor masa de un cuerpo con mayor fuerza le
atrae la Tierra. En el caso de la superficie terrestre donde nos
encontramos, existe una relación entre la MASA y el PESO que
viene dada por la siguiente ecuación:
PESO (N) = MASA (kg) .9,81
Este valor de 9,81 N/kg es una constante válida para la
superficie terrestre y tiene el símbolo de g.
Por lo tanto, una persona de 60 kg de masa pesa en la superficie
de la Tierra 588 Newtons.
Así se pesa una
masa.
Si nos encontrásemos en la superficie de la Luna, donde el valor de g es de 1,6
tendremos la misma masa pero el peso que tenemos es de
PESO (N) = MASA (kg) . 1,6
Ya veis que en la Luna nuestro peso es bastante menor
ENTONCES:
MASA ES LA CANTIDAD DE MATERIA DE UN CUERPO QUE SE MIDE EN
UNA BALANZA, Y SU UNIDAD DE MEDIDA ES EL KILOGRAMO (kg).
PESO ES EL VALOR DE LA FUERZA DE ATRACCIÓN GRAVITATORIA
EJERCIDA SOBRE UN CUERPO Y SE OBTIENE CON LA FÓRMULA
P=m.g
Observemos la materia
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OBSERVEMOS LA MATERIA
UNIDAD 1.
o BIEN SE MIDE EN UN DINAMÓMETRO (aparato que consiste en un resorte y del
cual debe “colgarse” el cuerpo que, en rigor, se está PESANDO), Y SU UNIDAD DE
MEDIDA ES EL NEWTON (N).
Actividad 18.
Calcula en la Tierra el peso de los objetos de 5 kg de masa, de 50 kg de masa y de 20 g.
Expresa en todos los casos su peso en Newton (N)
Actividad 19.
Calcula en la Luna, donde g = 1,6 N/kg el peso de las masas anteriores
Actividad 20.
¿Dónde pesa más una persona de 60 kg en la Luna o en la Tierra?
¿Dónde tiene mayor masa?
Unas imágenes sobre la masa y el peso
La Masa, el Volumen y la Densidad.
INFORMACIÓN
Ya hemos visto que los objetos que nos rodean tienen MASA, que mide la cantidad de
materia que tiene el cuerpo. También tienen VOLUMEN, magnitud que nos indica lo
que ocupa ese cuerpo en el espacio.
Como ya sabemos, hay objetos que tienen mucho volumen pero poca masa (por
ejemplo un globo, un saco lleno de paja…) y, por el contrario objetos con poco volumen
y mucha masa (por ejemplo, una bola de acero, un trozo de hierro, un trozo de plomo.
La MASA y el VOLUMEN son dos magnitudes muy diferentes y la magnitud que las
relaciona se llama DENSIDAD.
Masa
Densidad = __________
Volumen
La densidad es la medida en que la masa se encuentra compactada en un cuerpo y nos
mide la cantidad de materia que hay en un volumen determinado.
Cuerpos que tienen mucha masa en un pequeño volumen (hierro, plomo…) tienen
densidad muy alta. Por el contrario, los cuerpos muy voluminosos que tienen en su
interior poca masa soy muy ligeros o poco densos.
Actividad 21. Veamos cómo se calcula experimentalmente la densidad de un sólido.
Observemos la materia
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OBSERVEMOS LA MATERIA
UNIDAD 1.
Tomamos varias sustancias sólidas que recogemos en clase y rellenamos la tabla
siguiente:
OBJETO
MASA (g)
VOLUMEN (cm3)
DENSIDAD (g/cm3)
Actividad 22. Seguidamente vamos a calcular la masa, el volumen y la densidad de
varios metales
Metal
MASA (g)
VOLUMEN (cm3)
DENSIDAD .(g/cm3)
¿Cuál de ellos tiene mayor masa? ¿Cuál mayor volumen? ¿y cuál de ellos tiene una
mayor densidad?
¿Qué significado tiene que un objeto o un metal tenga una gran densidad?
Observemos la materia
11
UNIDAD 1.
OBSERVEMOS LA MATERIA
LA ENERGÍA
El término energía nos es familiar por su uso en la vida cotidiana. Continuamente oímos
hablar de energía eléctrica, de que una pila tiene energía o incluso de que una persona
tiene mucha o poca energía. Más aún, continuamente sufrimos crisis energéticas cuando
se nos acaba la batería del móvil o flojea la gasolina de la moto. La energía está
implicada en todos los hechos y cambios que ocurren en nuestro entorno
A pesar de que la palabra energía es muy utilizada en nuestro lenguaje cotidiano es
difícil dar una definición precisa de la energía. Una de sus dificultades es que la energía
aparece entre nosotros de manera muy variada: como energía eléctrica, energía térmica,
energía luminosa, El objetivo de esta Unidad es comprender mejor el significado de la
energía
Pero la energía, con uno u otro nombre ha sido conocida desde tiempos remotos. La
ciencia adopó este término a comienzos del siglo XIX cuando se estudiaron las
máquinas y Feyman, uno de los físicos más famosos de la actualidad nos dice que la
energía es uno de los conceptos más difíciles de
entender y a los que la ciencia todavía no ha dado
respuesta.
La energía ya era conocida por el hombre desde la
antigüedad. El petróleo, tal como refleja el Antiguo
Testamento, ya eran conocidos por las tribus
beduinas del Sinai y hasta que transcurrieron 2000
años no se utilizo más que para aplicaciones
medicinales o para iluminación. Las antorchas
ardientes de los pozos de gas natural en las estepas del Asia central figuran entre las
curiosidades del viaje de Marco Polo.
En el Mundo Antiguo, desde Egipto hasta el fin del Imperio Romano, la energía se
reducía a la energía animal: la del ser humano y la de los animales de carga. También se
conocía la rueda hidráulica y los molinos de viento, que
utilizaban la energía del agua o del aire para mover
ruedas y moler el cereal.
En la Edad Media la forma de
energía más habitual fue la
hidráulica, con la rueda y el molino
de agua. En Inglaterra, en 1085, en
la época de Guillermo el
Conquistador había un molino de agua por cada 300 habitantes. En
Normandía, en 1180, ya existían molinos de viento, que a lo largo del
siglo XII se extendieron por Europa como una nueva tecnología
energética traída por los Cruzados desde Oriente.
Observemos la materia
12
OBSERVEMOS LA MATERIA
UNIDAD 1.
En El Quijote, los ingenios energéticos
que se mencionan son los batanes o
molinos de agua (energía hidráulica)
que atemorizaban a Sancho y los
molinos de viento (energía eólica) con
los que se enfrentaba Don Quijote
creyendo que eran gigantes.
Video 1 molino agua
Video 2 molino de agua
A finales del siglo XVIII tiene lugar en Inglaterra la
revolución industrial. La energía
hidráulica era insuficiente para
mantener
el
nuevo
sistema
productivo y las nuevas industrias.
La energía hidráulica es sustituida
por la energía del carbón. Para
convertir el carbón en energía era
preciso quemarlo y que moviera
máquinas y locomotoras. Nace la máquina de vapor. Su
aplicación fue muy importante en la industria y en el
transporte.
Se instalan máquinas de vapor en
locomotoras y barcos, lo que supone un gran avance en
el movimiento de personas de un lugar a otro.
video 3 máquina de vapor
video 4 máquina de vapor
En el siglo XX, el mundo
moderno, el petróleo sustituye al
carbón. El petróleo mueve los
motores de explosión de gasolina
y comienza la era del automóvil
desde 18885 y la de la aviación
desde 1903.
Video 5 petróleo
Observemos la materia
13
OBSERVEMOS LA MATERIA
UNIDAD 1.
Las reservas de petróleo están muy localizas en el mundo y son escasas y, además su
ritmo de consumo ha sido muy abusivo, así que en la segunda mitad del siglo XX el
mundo se plantea sustituir esta fuente de energía, que comenzaba a agotarse, por otra
alternativa: la energía nuclear. El Uranio, fuente de la energía nuclear sustituye al
carbón y al petróleo. En este momento, el 25% de la energía producida en Europa
procede de la energía nuclear.
La energía nuclear plantea serios problemas de almacenamiento de residuos nucleares y
peligros de accidentes nucleares, como los acaecidos en Three Miles Island, en 1979
en los EEUU, Chernobil, en 1986, en la URSS y Fukushima "isla de la buena fortuna"
en septiembre de 2011, en Japón. (Fufushima) Video 6 Video 7
¿Cómo
funciona
una
central?
nuclear
Accidentes nucleares en los últimos 30 años
En las últimas décadas del siglo XX y como respuesta a una demanda de energías más
limpias surgen las energías renovables, como la hidráulica, la eólica, la solar, la
maremotriz o la geotérmica.
un resumen de los tipos de energía a
lo largo de la historia
Observemos la materia
14
OBSERVEMOS LA MATERIA
UNIDAD 1.
Actividad 23. Elabora un esquema en el que se indique la energía que se ha utilizado en
cada una de las etapas de la Historia
Época histórica
Mundo antiguo
Tipos de energía utilizada
Edad media y
Renacimiento
Revolución industrial
Siglo XX
Actualidad
Actividad 24.
¿Qué es la energía? Fíjate en estas imágenes y di cuál de ellas se pone de manifiesto la
energía?
1 Marta en el ordenador
4 Toro sentado a galope
7. Echando gasolina
2 Pepi en bicicleta
5 El guarda con la linterna
8. Neo preparando la comida
3 Una atleta saltando
6 Juan comiendo pollo
9. Una vagoneta de carbón
Observemos la materia
15
OBSERVEMOS LA MATERIA
UNIDAD 1.
10. Una estatua de Bart Simpson
13. La arena en la playa
16. Un molino moviendo sus aspas
11. Un tren en marcha
14. El aguan de un embalse
17. Un barco movido por el viento
12. La planta que riega el agricultor
15. La casa en lo alto de la montaña
18. Una lámpara iluminando la habitación
Actividad 25.
¿qué tipos de energía intervienen en cada caso?
Observemos la materia
16
UNIDAD 1.
OBSERVEMOS LA MATERIA
INFORMACIÓN
La energía necesaria para la vida
Cuando nosotros corremos, saltamos, son actividades que podemos hacer si tenemos
energía. ¿Pero de dónde conseguimos esta energía?
Todos sabemos que para poder estar activos necesitamos alimentarnos, de la misma
manera que los coches necesitan gasolina para funcionar, nosotros necesitamos
alimentos de los cuales obtenemos energía para vivir.
La energía es esencial para la vida y para poder realizar todas nuestras actividades
diarias, desde levantarnos, venir al Instituto, estudiar, hacer gimnasia, etc. Del mismo
modo, la energía que toman los coches de la gasolina les sirve para moverse, los
electrodomésticos funcionan gracias a la energía que cogen de la electricidad, o los
molinos funcionan gracias a la energía que les proporciona el aire. Nuestra vida y
nuestras actividades vitales dependen de un buen suministro de energía.
Necesitamos energía para
Mantenernos calientes y poder hacer actividades
Calentar las casas, el instituto y las fábricas
Para hacer funcionar las máquinas y los vehículos
Por tanto, podemos decir que la energía es todo aquello que hace que las cosas se
muevan, funcionen o se calienten
Actividad 25.
Haz una lista de cinco actividades que realices cada día y ordénalas comenzando por
aquellas para las que necesitas más energía.
INFORMACIÓN
PRIMERA PROPIEDAD DE LA ENERGÍA
La energía se presenta de diferentes formas
La primera propiedad de la energía que podemos ver en estas imágenes es que puede
aparecer en diversas formas, siendo posible la conversión de unas formas en otras
Actividad 26.
Considerando los dibujos 1, 2, 3, 4, 5, 6, 11, 12, 14 y 17 indica en cada uno de los casos
las formas en que se presenta la energía.
Te indicaré algunos casos. En todos los ejemplos que aparecen están actuando la energía
en muy diferentes formas, pero nosotros nos centraremos en las más llamativas. En el
ejemplo 1, tenemos la energía del ordenador y la energía de Marta. El ordenador tiene
energía eléctrica y Marta dispone de energía química. En el caso 2, donde Pepi va
andando en bicicleta, tenemos la energía del movimiento de la bici y de Pepi: esta
Observemos la materia 17
UNIDAD 1.
OBSERVEMOS LA MATERIA
energía se llama cinética. En el dibujo 3 tenemos a una atleta saltando, también aparece
la energía debida al movimiento, la energía cinética. En dibujo 5 un guarda lleva una
linterna con la que ilumina una habitación oscura: Parece que la más llamativa es la
energía luminosa de la linterna.
El resto de dibujos te toca analizarlos a ti
4. Toro sentado a galope:
6. Juan comiendo un pollo:
11. Un tren en marcha:
12 la planta que riega el agricultor:
14. El agua de un embalse:
17. Un barco movido por el viento:
INFORMACIÓN
Formas de energía
En todos estos ejemplos que hemos visto, la energía se presenta de distintas formas. En
algunos casos, como la chica en bici, el tren en marcha, la luz de la linterna, el calor de
una llama o el sonido de un altavoz, se ponen de de manifiesto y es muy fácil
identificarlas: hablamos de energías cinéticas o del movimiento; energía luminosa,
energía calorífica o energía sonora.
Pero hay formas de energía que no se manifiestas porque están almacenadas. En los
dibujos de la actividad 24 hemos visto varias: la energía del agua almacenada en una
presa, la energía de una casa o de una roca en la cima de una montaña o la energía
almacenada en un muelle comprimido; la energía almacenada en nuestro cuerpo, en los
alimentos, la energía almacenada en el carbón, el petróleo, el gas natural, la energía
almacenada en el Uranio o el plutonio. A estas energías almacenadas o en potencia se
denominan energías potenciales y, como hemos dicho se encuentran almacenada y las
podemos utilizar cuando queramos.
La energía del agua almacenada en una presa, la energía de una casa o de una roca en la
cima de una montaña la llamaremos energía potencial, debido a la altura o energía
potencial gravitatoria. Esta energía la podemos recuperar dejando caer a los objetos
que se encuentran en una determinada altura.
La energía almacenada en un muelle o una goma se llama energía elástica.
La energía almacenada en nuestro cuerpo, en los alimentos, la energía almacenada en el
carbón, el petróleo, el gas natural, la denominamos energía química y la podemos
recuperar poniendo en acción nuestro cuerpo o quemando el combustible fósil.
La energía del uranio o del plutonio, también es energía química, pero tiene un nombre
particular: energía nuclear. Su energía se libera en forma de calor y de manera
controlada en los reactores nucleares de una central nuclear.
Observemos la materia
18
UNIDAD 1.
OBSERVEMOS LA MATERIA
Actividad 27. no se te olvide ponerlo en el cuaderno
Hasta ahora hemos visto diferentes formas de manifestarse la energía.
a) ¿Cómo se llama la energía que tienen las cosas a causa de su movimiento?
b) ¿Cómo se llama la energía que se almacena en las cosas?
c) Qué tipos de energía potencial se han enumerado en este texto?
INFORMACIÓN
SEGUNDA PROPIEDAD DE LA ENERGÍA
La energía se transfiere de unos cuerpos a otros
Segunda propiedad de la energía. La energía se es capaz de pasar de unos cuerpos a
otros. La energía se transfiere de unos cuerpos a otros.
La energía es la causa de los cambios que experimentan las cosas. Así, la energía puede
hacer que un objeto se ponga en movimiento, cambie de forma, eleve su temperatura,
emita luz, etc. Estos cambios tienen lugar cuando la energía se transfiere de unos
cuerpos a otros.
Actividad 28.
En la figura 18 se muestra una lámpara iluminando una habitación.
Indica razonadamente de dónde procede la energía que permite que
funcione el aparato.
Actividad 29.
Una parte de la energía que consumimos
en nuestros hogares procede de las
centrales eléctricas, entre ellas existen
varios tipos, uno de los cuales es la
central hidroeléctrica cuyo esquema se
muestra en la figura adjunta.
Observemos la materia
19
OBSERVEMOS LA MATERIA
UNIDAD 1.
INFORMACIÓN
Que la energía sea necesaria para que tengan lugar los procesos de transformación o
cambio no significa, sin embargo, que haya que asociar la existencia de energía a la
presencia de actividad. En muchas ocasiones, como en el agua de un embalse, la energía
se encuentra almacenada en una forma útil, de manera que puede ser utilizada
posteriormente. Existen diversas formas de almacenar energía: comprimiendo un muelle,
mediante una pila o batería, el agua de un embalse. etc.
Señala todos los posibles cambios de energía que se produzcan en el proceso
representado en el dibujo del embalse de agua.
Actividad 30. En el dibujo, se representa a una pila
que enciende varias bombillas, señala todos los
posibles cambios de energía que se produzcan en el
proceso y que formas de energía aparecen.
INFORMACIÓN
TERCERA PROPIEDAD DE LA ENERGÍA
La energía se conserva
Tener energía es como tener dinero. El dinero sólo es útil cuando lo podemos cambiar
por un servicio o por objetos. Del mismo modo, la energía sólo es útil cuando se
transfiere.
Cuando la energía se transfiere, nos podemos preguntar dónde ha ido a parar. Un
científico interesado en la energía es como un "contable de energía". Un contable hace
un balance del estado financiero antes y después de cada negocio; el científico lleva a
cabo un balance de la energía inicial y final en cada transferencia. Si éste tiene la
precaución de contar toda la energía, llegará a la conclusión de que la cantidad de
energía que hay antes de la transformación es la misma que la que hay después.
INFORMACIÓN
La energía potencial de la montaña rusa
se convierte en cinética o de movimiento.
Puesto que la energía se conserva: la
suma de las energías antes y después del
proceso debe ser la misma.
Conservación de la energía
Observemos la materia
20
OBSERVEMOS LA MATERIA
UNIDAD 1.
INFORMACIÓN
Esquema del aprovechamiento energético del agua de una presa
La energía potencial del agua
almacenada en una presa se convierte
en cinética o de movimiento del agua,
esta mueve la turbina de la central
hidroeléctrica y el generador convierte
la energía cinética en eléctrica. La
Energía que tenía el agua en la presa es
igual a la energía eléctrica que se ha
producido, ya que la energía se
conserva.
INFORMACIÓN
CUARTA PROPIEDAD DE LA ENERGÍA
La energía se degrada
DISPONIBILIDAD DE LA ENERGÍA
En los últimos años se está hablando mucho de la crisis energética. Desde 1974, el
precio del petróleo ha variado brutalmente, subiendo más de diez veces, luego bajando
más del 50%, volviendo a subir, etc.
Ello ha desempeñado un papel muy
importante en la economía de España,
por no ser un país productor de petróleo
y depender de los suministros exteriores.
Continuamente
nos
dicen
que
ROZAMIENTO conservemos la energía, que tengamos
GaCALOR
gasolina
cuidado con el ahorro energético. Sin
sol
LUZ
embargo, acabamos de decir que la
in
ROZAMIENTO
tercera propiedad de la energía es que
CALOR
a
siempre se conserva. ¿Qué sentido tiene,
pues, conservar la energía si la cantidad
total de energía del Universo, hagamos
lo que hagamos, no varía?.
Pero tenemos un pequeño problema, esta tercera propiedad de la energía, por la cual se
conserva, nos engaña un poco. La energía antes de un proceso es igual a la suma de
todas las energías después del proceso, pero cuidado: una formas de energía son más
útiles que otras. La posibilidad o imposibilidad de utilizar la energía que se ha
producido después de un proceso constituye lo que se conoce como degradación de la
energía.
Observemos la materia
21
UNIDAD 1.
OBSERVEMOS LA MATERIA
Si tenemos un coche que va por la carretera, la energía de la gasolina se transforma en
energía del movimiento de coche, energía de la luz de los faros, energía del sonido del claxon.
Estas energías son para nosotros útiles, ya que nos proporcionan el objetivo que pretendemos
con el coche: movernos y movernos seguros. Pero otra parte de la energía se “pierde” en el
rozamiento de las ruedas con la carretera o del coche con el aire. Las ruedas se calientan y la
carretera también. Esta energía calorífica de las ruedas y de la carretera es una energía no útil y
que ya no podemos aprovechar. Esto es los que consideramos como cuarta propiedad de la
energía: su degradación En todo proceso, la energía se conserva, pero algunas de las formas en
que se convierte son menos útiles que al principio.
Energía útil en un tren, a
partir de la energía química
del carbón y la energía útil del
movimiento, casi un 90% de
la energía se pierde en forma
de rozamiento.
La energía se conserva, pero también se degrada
Actividad 31.
A modo de resumen de esta primera parte de la unidad, podemos intentar la redacción de una
primera definición del concepto de energía. Para ello, basta con que completes, con una sola
palabra, cada uno de los huecos que aparecen en el siguiente texto.
La energía es una magnitud que suele definirse o caracterizarse por medio de varias
______________. En primer lugar, la energía, puede presentarse de diversas
______________.
Así,
la
energía
debida
al
movimiento
se
denomina___________________ y la que tienen los objetos de acuerdo a su posición,
de llama___________________. Cuando dos o más cuerpos interaccionan entre sí, es
decir, cuando un ______________ tiene lugar, la energía se ______________ de uno
a otro. En tercer lugar, cuando la energía se transfiere, la cantidad de energía que hay
___________ de la transformación es la __________ que después. En otras palabras,
la energía se ____________.
Sin embargo, y por último, en estos procesos la energía tiende a convertirse en forma
cada vez menos __________. Decimos entonces que la energía se ______________.
Observemos la materia
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OBSERVEMOS LA MATERIA
UNIDAD 1.
Fuentes de energía
Denominamos fuentes de energía, aquellos recursos naturales de los cuales extraemos su
energía para la utilización por el ser humano.
Los combustibles fósiles, como el petróleo, el carbón y el gas natural son nuestras fuentes de
energía principales para calentar nuestros hogares, para cocinar, para transportar las mercancías
y las personas, para hacer funcionar las fábricas. Estos combustibles se denominan fósiles
porque se han formado a partir de los restos de plantas y animales mediante procesos que han
durado millones de años.
Los combustibles fósiles son fuentes de energía que en un futuro, no demasiado lejano, se
acabarán, sobre todo si continuamos con un consumo tal elevado. Por este motivo, se
denominan energías no renovables. Para darnos cuenta del problema que supondría el
agotamiento del petróleo, hay que recordar que es la materia prima para la elaboración de los
plásticos. ¿Podríamos imaginarnos una vida sin plásticos?
Como los materiales nucleares son prácticamente inagotables se piensa que podrían sustituir el
petróleo y el carbón de las centrales térmicas por las centrales nucleares. Sin embargo, y como
ya sabemos, la energía nuclear no están exentos de riesgos y peligros, las posibles fugas
radiactivas o el almacenamiento de los residuos radiactivos que son altamente peligrosos.
Actualmente se están buscando fuentes de energía que no se agoten, que tengan un bajo impacto
ambiental y hagan posible el ahorro de los combustibles fósiles. Estas formas de energía se
llaman renovables: Son energías renovables, la hidráulica, la eólica, la solar, la geotérmica, la
maremotriz y la biomasa.
fuentes de energía
Energía hidráulica: energía renovable. El agua
almacenada en una presa o pantano tiene
energía potencia debida a la altura en que se
encuentra –energía potencial gravitatoria- Al
quedar liberada se transforma en cinética;
mueve las turbinas de la central y se transforma
en eléctrica.
Energía eólica: energía renovable.
La energía cinética del viento
transfiere a los aerogeneradores que
mediante el movimiento de las aspas
mueven una turbina que transforma
la energía cinética en eléctrica.
Así funciona
Ampliación construcción planta
Observemos la materia
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OBSERVEMOS LA MATERIA
UNIDAD 1.
Energía solar: energía renovable que proviene
del Sol. La energía luminosa que llega del sol
incide sobre los paneles solares y se produce
electricidad o sencillamente calienta un depósito
de agua.
Tipos de paneles: Colectores
Paneles fotovoltaicos
Energía maremotriz. Energía renovable que proviene de
la energía cinética de las olas, del movimiento de las
corrientes marinas o de las mareas. Su energía cinética
mueve unas aspas o turbinas y produce corriente eléctrica.
Energía maremotriz
Energía geotérmica. Energía renovable que
proviene del interior de la tierra. El vapor de
agua que sale del interior de la tierra puede
mover una turbina para producir electricidad.
En otros casos el vapor de agua dada su alta
temperatura se utiliza directamente para
calefacción.
Funcionamiento central geotérmica
Energía geotérmica en Islandia
Observemos la materia
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UNIDAD 1.
OBSERVEMOS LA MATERIA
Energía procedente de la biomasa. La
energía procedente del Sol es utilizada por
las plantas para formar hidratos de carbono,
sustancias que almacenan la energía del
mundo vegetal. Su combustión produce
energía calorífica que es capaz de mover
una turbina y producir electricidad. En otros
casos, la descomposición de la masa vegetal
produce gas metano que se utiliza
directamente como combustible.
La biomasa vegetal puede provenir de
residuos vegetales, de cultivos específicos
para generar biomasa o incluso de residuos
animales, como los excrementos de vaca,
empleados habitualmente en la India para
generar metano que sirve para calefacción,
iluminación y para cocinar los alimentos.
Biomasa en la India
Cómo funciona una planta de biogás
Observemos la materia
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OBSERVEMOS LA MATERIA
UNIDAD 1.
INFORMACIÓN
Cómo se transfiere la energía de unos cuerpos a otros.
Hay dos formas básicas de transferencia de la energía desde unos cuerpos a otros:
mediante la realización de TRABAJO y mediante la transferencia de CALOR.
Veamos cada uno de estos procesos:
Trabajo, trabajo, trabajo UFFF!!!! Que cansado
INFORMACIÓN
La palabra trabajo, en el lenguaje
cotidiano, significa hacer alguna cosa
que requiere esfuerzo, como estudiar,
trasladar un objeto, empujar una pared o
el tronco de un árbol. En el lenguaje
científico esta magnitud tiene un
significado algo más preciso: se produce
trabajo cuando una fuerza provoca un
movimiento. En la figura se muestra a
Obelix golpeando con un martillo una
roca por mucho esfuerzo que haga para
romper la roca esta no se mueve, por lo
tanto no hace trabajo. En la otra figura, está trasladando una roca.
Esta se mueve, por lo tanto la fuerza que hace Obelix provoca trabajo.
Cuando una fuerza mueve un objeto, la cantidad de trabajo que se ha hecho depende de dos
cosas: del valor de la fuerza y de la distancia recorrida por el objeto
El Trabajo se mide en julio (J).
Hacemos el trabajo de 1 J cuando una fuerza de 1 de un newton (N) mueve un objeto una
distancia de 1 metro (m).
Cuando una fuerza de 2 N desplaza un objeto 1 m, el trabajo que ha hecho es de 2 J. Y una
fuerza de 2 N que desplaza un objeto de 2 m, produce una fuerza de 4 J. Por lo tanto, el trabajo
se calcula mediante la fórmula:
Trabajo = fuerza x desplazamiento
Observemos la materia
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UNIDAD 1.
OBSERVEMOS LA MATERIA
ACTIVIDAD 32
Después de horas de laboriosos empujones sobre el trasero de un elefante terco, a pesar de las
gotas de sudor en su frente, el gato no habrá hecho ningún trabajo sobre el elefante verde si este
no se ha movido ¿estás de acuerdo con esta afirmación?
Actividad 33. Que trabajo hace Ana cuando coloca unos
libros que pesan 15 N en una estantería situada a 1,5 m del
suelo.
1,5m
INFORMACIÓN
Fíjate que cuando Ana sube los libros transfiere su energía a
los libros, proporcionándoles energía. A Ana le ha servido la
energía almacenada en sus músculos para transferir energía a los libros mediante el trabajo
realizado.
Podemos concluir que:
La energía transferida de Ana a los libros es justamente el trabajo realizado sobre ellos.
Definición de trabajo
El Trabajo es la energía transferida de un cuerpo a otro mediante una fuerza y provocando un
desplazamiento.
También podemos decir que una forma de transferir energía de un
cuerpo a otro es mediante la realización de trabajo.
Actividad 34.
(a) Juan Carlos y Ana está apilando cajas de fruta. El primero coloca cajas vacías y la segunda
cajas llenas. Si cada uno de ellos ha levantado una pila de 6 cajas, ¿Quién ha hecho un
trabajo mayor?
(b) Juan Carlos y Ana deciden ahora apilar cajas de igual peso. Si uno coloca su caja sobre una
torreta de cuatro cajas y su compañera lo hace sobre una de dos cajas ¿quién realiza un
trabajo mayor? ¿por qué motivo?
(c) ¿De qué factores depende la magnitud que denominamos trabajo?.
Observemos la materia
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UNIDAD 1.
OBSERVEMOS LA MATERIA
Actividad 35. para hacer en tu casa
Calcula el trabajo que hace una grúa para elevar un peso de 1000 N y alcanzar la altura de 10m.
Actividad 36. para hacer en tu casa
¿Qué fuerza se ha aplicado sobre un objeto si se ha desplazado 2 m y se ha hecho un trabajo de
12 J?
INFORMACIÓN
Calor….. ufff ¡qué sudores!
Otra forma de transferir energía de unos cuerpos a otros es el calor.
Calor es la energía transferida de un cuerpo de mayor temperatura a otro de menor temperatura.
El calor también se mide en julios (J), igual que el trabajo.
No se tiene que confundir calor con energía térmica. La energía térmica de un objeto o de un
cuerpo lo mide la temperatura. Si un objeto está a una temperatura de 40ºC es que tiene más
energía térmica que si está a 20ºC, pero es incorrecto decir que tiene más calor. El calor es la
medida de una energía que pasa de un cuerpo a otro.
¿De las siguientes frases cuáles son correctas y cuáles no?
a) Cuando un objeto aumenta su temperatura aumenta su energía térmica
b) El agua en ebullición tiene más calor que el agua fría.
c) Para aumentar la temperatura de un objeto ha que proporcionarle calor.
La Unidad siguiente trata sobre el calor y la temperatura y las diferencias que hay entre estos
conceptos.
Calor y temperatura
Calor y temperatura 2
Calor temperatura y cambios de estado
Observemos la materia
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