CUESTIONARIO DE DINAMICA DE LA
TIERRA PARA 1º MEDIO (Plazo vencido)
1.- Desarrollar página nº 158 y 159 del libro "FISICA 1º" Santillana
2.- Describa la formación de la Tierra
a) Acreción homógenea
b) Acrección hetereogénea
3.- Modelo de la estructura de la Geosfera
a) Modelo estático
b) Modelo Dinámico
4.- Dinámica terrestre
a) Pérmico
b) Triásico
c) Cretásico
d) En el presente
5.-Tectónica de placas
a) Límite divergente
b)Límite convergente
c) Límite transformate
6.- Desarrolle página Nº168
AVISO.
CUESTIONARIO COMPLEMENTARIO DE RECUPERACIÓN
NUEVO PLAZO DE ENTREGA: PRÓXIMA CLASE DE FÍSICA
a) DESCRIBA SINTÉTICAMENTE Y GRAFIQUE
LAS ONDAS SISMICAS : "P", "S", "R"Y "L"
b) DESCRIBA LOS PROCEDIMIENTOS (Físico geométrico y matemático)
PARA DETERMINAR: EPICENTRO Y HEPICENTRO DE UN
MOVIMIENTO SÍSMICO
c) CALCULE Y GRAFIQUE DISTANCIAS VS/ DIFERENCIA DE
TIEMPO DE LLEGADA DE LAS ONDAS "S" Y "P" PARA
LOS 1ºs 7 MINUTOS DE DIFERENCIA EN LA RECEPCIÓN
DE UN SISMOGRAFO HIPOTÉTICO.
CUESTIONARIO DE LA TIERRA Y EL UNIVERSO PARA 2º MEDIO
1.- DESARROLLAR EL CONTENIDO DE LA PÁG. 145 Y 147 DEL LIBRO DE
FISICA DEL 2º MEDIO "SANTILLANA"
1.- Síntesis del cómo se ha desarrollado el modelamiento de los
diversos modelo a través de la historia
2.- Modelos cosmólogicos
3.- Modelos durante el Renacimiento
4.- El planteamiento científico
5.- Orbitas planetarias
6.- Describa las tres leyes de Kepler además de sus fórmulas.
7.- Qué es la excentricidad orbital
8.- Desarrolle un tabulado comparando los calculos
de Kepler y Bode indicando una columna de % de diferencia
AVISO PRÓXIMA REVISIÓN DE LOS TRABAJOS PENDIENTES
MAYOR ABUNDAMIENTO EN ANTECEDENTES KEPLER, NEWTON
EXCENTRICIDAD, GRAVEDAD ETC.AQUÍ
LA TIERRA
Nuestro planeta la tierra, es el tercer planeta del sistema solar, que tiene una forma geométrica de una esfera. No obstante, desde el punto de vista geométrico, no es una esfera perfecta, es una forma de una esfera pero achatada en los polo, la que se denomina GEOIDE, el que a su vez se le asimila a un “elipsoide en revolución” que corresponde al a giro en el espacio de una elipse.
En Chile se establecido el Elipsoide Internacional de Hayford de 1924, como referencia para todos los efectos geográficos y topográficos, cuyos valores son:
Radio mayor a= 6.378.388 Km
Radio menor b= 6.356, 911 Km.
Radio medio R= 6.370 Km.
CONTINUE CONSULTANDO MAYORES DATOS
SOBRE LA TIERRA AQUI (NEWTON, KEPLER,
GRAVEDAD TERRESTRE, EXCENTRICIDAD, ETC.)
SISTEMA DE COORDENAS GEOGRÁFICAS
La LATITUD, se considera como la distancia de cualquier punto terrestre al Ecuador, tomado como referencia, que oscila entre 0º para el Ecuador y 90º para los polos, entonces existiendo 90º podemos afirmar que un grado geográfico de latitud es = a 111,111 km.
La LONGITUD, es el ángulo diedro del meridiano que pasa por un lugar de la tierra con respecto al meridiano origen y el meridiano Greenwish.
La fuerza con que la tierra atrae una cierta cantidad de materia se denomina FUERZA DE GRAVEDAD, o simplemente GRAVEDAD, esta fuerza depende de la masa del planeta que se considere, en el caso de la TIERRA, tiene un valor de 9,8 m/s. Téngase presente que la MASA, es la cantidad de materia, mientras que el PESO es la fuerza con que la Tierra atrae a una cierta cantidad de materia.
Para comprender la presión atmosférica se debe tomar en cuenta que la Presión es el cuociente entre la fuerza y la superficie sobre la que actúa dicha fuerza, es decir P=f/s. En el caso de la atmósfera, esta presión es equivalente a 76 cms de Hg a nivel del mar a 45 grados de Latitud y a 20º C de Temperatura (son las denominadas “condiciones normales, en física). Se debe tener presente que la presión atmosférica varía con la altura, a mayor altura sobre el nivel de mar la presión disminuye y El instrumento para medir la presión atmosférica se llama BAROMETRO. Las líneas imaginarias que unen punto de igual presión atmosférica se llaman ISOGONAS.LA DECLINACION magnética es el ángulo que se genera entre el norte magnético y el norte geográfico. La líneas imaginarias que unen punto de igual declinación se llaman ISOGONAS.El instrumento que se utiliza para medir el SUR MAGNÉTICO, se llama BRÚJULA, que es una aguja imantada que está suspendida sobre un pivote (eje), la cual puede girar libremente y asi sigue la orientación de las líneas de fuerza magnética de la Tierra, debido a que ésta se comporta como un gigantesco electroimán.
CALOR Y TEMPERATURA
Los átomos y moléculas en una sustancia no siempre se mueven a la misma velocidad. Esto significa que hay un rango de energía (energía de movimiento) en las moléculas. En un gas, por ejemplo, las moléculas se mueven en direcciones aleatorias y a diferentes velocidades - algunas se mueven rápido y otras más lentamente. La TEMPERATURA es una medida del calor o energía térmica de las partículas en una sustancia.
En física, el CALOR es una forma de energía asociada al movimiento de los átomos, moléculas y otras partículas que forman la materia. El calor puede ser generado por reacciones químicas (como en la combustión), nucleares (como en la fusión nuclear de los átomos de hidrógeno que tienen lugar en el interior del Sol), disipación electromagnética (como en los hornos de microondas) o por disipación mecánica (fricción). Su concepto está ligado al Principio Cero de la Termodinámica, según el cual dos cuerpos en contacto intercambian energía hasta que su temperatura se equilibre. El calor puede ser transferido entre objetos por diferentes mecanismos, entre los que cabe reseñar la radiación, la conducción y la convección, aunque en la mayoría de los procesos reales todos los mecanismos anteriores se encuentran presentes en mayor o menor grado.
MOVIMIENTO
El movimiento es un cambio de posición respecto del tiempo.
En mecánica el movimiento es un fenómeno físico que se define como todo cambio de posición que experimentan los cuerpos de un sistema, o conjunto, en el espacio con respecto a ellos mismos o con arreglo a otro cuerpo que sirve de referencia. Todo cuerpo en movimiento describe una trayectoria.
La parte de la física que se encarga del estudio del movimiento sin estudiar sus causas es la CINEMATICA. La parte de la física que se encarga del estudio de las causas del movimiento es la DINAMICA.
LEYES DEL MOVIMIENTO
Las leyes del movimiento son aquellas tres famosas leyes que Isaac Newton formulo, estas leyes son las siguientes.
LA PRIMERA LEY :Un objeto en reposo permanece en reposo y un objeto en movimiento, continuará en movimiento con una velocidad constante (es decir, velocidad constante en línea recta) a menos que experimente una fuerza externa neta.
En términos más sencillos, cuando una fuerza neta sobre un cuerpo es cero (SF=0), su aceleración es cero (a = 0).
Cuando no existen fuerzas
Una fuerza externa actúa
Esta ley, conocida como la ley de inercia, define un conjunto especial de marcos (sistemas) de referencia denominados marcos inerciales. Un marco inercial de referencia es un marco no acelerado. Cualquier marco de referencia que se mueve con velocidad constante respecto de un marco inercial es por sí mismo inercial.
Masa inercial.
Si se intentara cambiar la velocidad de un objeto, éste se opondrá a dicho cambio. La inercia es sencillamente una propiedad de un objeto individual; se trata de una medida de la respuesta de un objeto a una fuerza externa.
La masa se usa para medir la inercia. Cuando mayor es la masa de un cuerpo, tanto menor es la aceleración de ese cuerpo (cambio en su estado de movimiento) bajo la acción de una fuerza aplicada.
Este es un ejemplo en como la inercia actua en los cuerpos:
Segunda Ley: La aceleración de un objeto es directamente proporcional a la fuerza neta que actúa sobre él e inversamente proporcional masa. Esto quiere decir que:
SF = ma
En la caída libre de los cuerpos se puede aplicar esta ley para obtener ya sea la aceleración, fuerza o masa del objeto que cae.
-------------------------
El peso.
La mayoría de nosotros sabemos que todos los objetos son atraídos hacia la Tierra. La fuerza ejercida por la Tierra sobre un objeto se denomina el peso del objeto, w. Esta fuerza esta dirigida hacia el centro de la tierra.
Un cuerpo que cae libremente experimenta una aceleración g que actúa hacia el centro de la Tierra. Al aplicar la segunda ley de Newton al cuerpo de masa m que cae libremente, se obtiene que F = ma. Debido a que F = mg y también a que F = ma, se concluye que a = g y F = w, o w = mg.
La Tercera Ley: Establece que si dos cuerpos interactúan, la fuerza ejercida sobre el cuerpo 1 por el cuerpo 2 es igual y opuesta a la fuerza ejercida sobre el cuerpo 2 por el 1:
F12 = -F21
Esta ley, es equivalente a establecer que las fuerzas ocurren siempre en pares o que no puede existir una fuerza aislada individual. La fuerza que el cuerpo 1 ejerce sobre el cuerpo 2 se conoce como fuerza de acción, en tanto que la fuerza que el cuerpo 2 ejerce sobre el cuerpo 1 recibe el nombre de fuerza de reacción. En realidad, cualquier fuerza puede marcarse como de acción y de reacción. La fuerza de acción es igual en magnitud a la de reacción y opuesta en dirección.
Animación de las fuerzas de reacción y acción
FÓRMULAS DE CAIDA LIBRE:Vf= Vo +gt
Vf2= Vo2 +2gh
h= Vo t + g t2 /2
Ej. PROBLEMA:
*Se deja caer una pelota desde la parte alta de un edificio, si tarda 3s en llegar al piso ¿Cuál es la altura del edificio? ¿Con qué velocidad se impacta contra el piso?
h= ? Vf= vO +gt
t= 3s Vf= 0 + (9.81 m/s2)(3s)
Vf= ? Vf=29.43 m/s
Vo= 0m/s
g=-9.81 m/s2 h=vo*t + 1/2 gt2
h=1/2 (9.81m/s2)(3s)2
h=44.14 m
Tema Movimiento Rectilíneo. Mecánica: es la rama de las ciencias físicas que estudia el movimiento, sus causas y efectos; es comprendida por la cinemática y la dinámica. Cinemática: es la descripción del movimiento de los objetos.
Distancia (: Es la longitud total de la trayectoria Desplazamiento (x) Distancia en línea recta entre dos puntos con dirección. También es definida como la diferencia entre la posición final y la posición inicial Rapidez (s) Es la relación entre la distancia y el tiempo, y se expresa así:
Rapidez = Distancia/TiempoRapidez promedio: Es la relación entre las distancia total recorrida y el tiempo que tarda en recorrer, y es definida así:
Rapidez promedio = d total/tiempo total
Rapidez instantánea: Es la rapidez que lleva el móvil en un instante "t" cualquiera.
Velocidad media: Es la relación entre el desplazamiento y el intervalo de tiempo, y es definida así:
Vel. media = Desplazamiento / Intervalo de tiempoVelocidad instantánea: Es la velocidad que lleva un cuerpo en un instante "t" cualquiera. Movimiento Rectilíneo Uniforme (MRU) El desplazamiento es la diferencia entre la posición final y la posición inicial. Por lo tanto: v = (x final - x inicial)/t Y si se despeja: x final = x inicial + (v*t) Si x inicial = 0 ===> x = vt En una gráfica posición-tiempo en el MRU representa la velocidad de la partícula con el intervalo de tiempo.En el MRU la grafica velocidad-tiempo es una línea horizontal. Aquí el área entre la grafica Velocidad-tiempo y el eje del tiempo representa el desplazamiento del móvil en cada intervalo de tiempo.
X = Vel. inicial + [(Vel. final -Vel. inicial)*t]/2
CUESTIONARIO DE DINAMICA DE LA TIERRA PARA 1º MEDIO
1.- Desarrollar página nº 158 y 159 del libro "FISICA 1º" Santillana
2.- Describa la formación de la Tierra
a) Acreción homógenea
b) Acrección hetereogénea
3.- Modelo de la estructura de la Geosfera
a) Modelo estático
b) Modelo Dinámico
4.- Dinámica terrestre
a) Pérmico
b) Triásico
c) Cretásico
d) En el presente
5.-Tectónica de placas
a) Límite divergente
b)Límite convergente
c) Límite transformate
6.- Desarrolle página Nº168
AVISO. Próxima semana control sobre cálculo
de Epicentro e hipocentro ( Ej. pág Nº 175)
CUESTIONARIO DE LA TIERRA Y EL UNIVERSO PARA 2º MEDIO
1.- DESARROLLAR EL CONTENIDO DE LA PÁG. 145 Y 147 DEL LIBRO DE
FISICA DEL 2º MEDIO "SANTILLANA"
1.- Síntesis del cómo se ha desarrollado el modelamiento de los
diversos modelo a través de la historia
2.- Modelos cosmólogicos
3.- Modelos durante el Renacimiento
4.- El planteamiento científico
5.- Orbitas planetarias
6.- Describa las tres leyes de Kepler además de sus fórmulas.
7.- Qué es la excentricidad orbital
8.- Desarrolle un tabulado comparando los calculos
de Kepler y Bode indicando una columna de % de diferencia
AVISO PRÓXIMA REVISIÓN DE LOS TRABAJOS PENDIENTES
viernes, diciembre 07, 2007
lunes, julio 09, 2007
LUZ
ONDASONDAS APUNTES
DESAFIO ENERGETICO TALLER (ppt.de apoyo para emisión informe de alumnos de física)
DESAFIO ENERGETICO TALLER (videos de apoyo para emisión informe de alumnos de física)
MOTORES PARA NM3
CENTRAL NUCLEARCONCEPTOS GENERALES GENERACION CORRIENTE ELECTRICA
GENERACION CORRIENTE ELECTRICA
CENTRAL HIDROELECTRICA EN RIO SAN PEDRO
TRABAJO GRUPO EJEMPLO:CENTRAL ELECTRICA
SUELOS EN PRESENTACION DE PPT
SUELOS, CON ABUNDANTE DETALLE
TEMPERATURA
CALOR
sábado, junio 09, 2007
QUIMICA INORGANICA
A ORGANICA
EL AIRE
Formando compuestos se halla en las rocas como en las calizas, en combustibles fósiles como el carbón y el Dióxido de Carbono de la atmósfera. Al arder un combustible, el Carbono que contiene reacciona con el Oxígeno, el exceso de éste en la atmósfera retiene el calor como el cristal de un invernadero.
Ciclo de utilización del carbono por el que la energía fluye a través del ecosistema terrestre. El ciclo básico comienza cuando las plantas, a través de la fotosíntesis, hacen uso del dióxido de carbono (CO2) presente en la atmósfera o disuelto en el agua. Parte de este carbono pasa a formar parte de los tejidos vegetales en forma de hidratos de carbono, grasas y proteínas; el resto es devuelto a la atmósfera o al agua mediante la respiración. Así, el carbono pasa a los herbívoros que comen las plantas y de ese modo utilizan, reorganizan y degradan los compuestos de carbono. Gran parte de éste es liberado en forma de CO2 por la respiración, como producto secundario del metabolismo, pero parte se almacena en los tejidos animales y pasa a los carnívoros, que se alimentan de los herbívoros. En última instancia, todos los compuestos del carbono se degradan por descomposición, y el carbono es liberado en forma de CO2, que es utilizado de nuevo por las plantas.
Intercambios aire-agua
A escala global, el ciclo del carbono implica un intercambio de CO2 entre dos grandes reservas: la atmósfera y las aguas del planeta. El CO2 atmosférico pasa al agua por difusión a través de la interfase aire-agua. Si la concentración de CO2 en el agua es inferior a la de la atmósfera, éste se difunde en la primera, pero si la concentración de CO2 es mayor en el agua que en la atmósfera, la primera libera CO2 en la segunda. En los ecosistemas acuáticos se producen intercambios adicionales. El exceso de carbono puede combinarse con el agua para formar carbonatos y bicarbonatos. Los carbonatos pueden precipitar y depositarse en los sedimentos del fondo. Parte del carbono se incorpora a la biomasa (materia viva) de la vegetación forestal y puede permanecer fuera de circulación durante cientos de años. La descomposición incompleta de la materia orgánica en áreas húmedas tiene como resultado la acumulación de turba. Durante el periodo carbonífero este tipo de acumulación dio lugar a grandes depósitos de combustibles fósiles: carbón, petróleo y gas.
Recursos totales de carbono Los recursos totales de carbono, estimados en unas 49.000 gigatoneladas (1 gigatonelada es igual a 109 toneladas), se distribuyen en formas orgánicas e inorgánicas. El carbón fósil representa un 22% del total. Los océanos contienen un 71% del carbono del planeta, fundamentalmente en forma de iones carbonato y bicarbonato. Un 3% adicional se encuentra en la materia orgánica muerta y el fitoplancton. Los ecosistemas terrestres, en los que los bosques constituyen la principal reserva, contienen cerca de un 3% del carbono total. El 1% restante se encuentra en la atmósfera, circulante, y es utilizado en la fotosíntesis.
Adiciones a la atmósfera Debido a la combustión de los combustibles fósiles, la destrucción de los bosques y otras prácticas similares, la cantidad de CO2 atmosférico ha ido aumentando desde la Revolución Industrial. La concentración atmosférica ha aumentado de unas 260 a 300 partes por millón (ppm) estimadas en el periodo preindustrial, a más de 350 ppm en la actualidad. Este incremento representa sólo la mitad del dióxido de carbono que, se estima, se ha vertido a la atmósfera. El otro 50% probablemente haya sido absorbido y almacenado por los océanos. Aunque la vegetación del planeta puede absorber cantidades considerables de carbono, es también una fuente adicional de CO2.
El CO2 atmosférico actúa como un escudo sobre la Tierra. Es atravesado por las radiaciones de onda corta procedentes del espacio exterior, pero bloquea el escape de las radiaciones de onda larga. Dado que la contaminación atmosférica ha incrementado los niveles de CO2 de la atmósfera, el escudo va engrosándose y retiene más calor, lo que hace que las temperaturas globales aumenten en un proceso conocido como efecto invernadero. Aunque el incremento aún no ha sido suficiente para destruir la variabilidad climática natural, el incremento previsto en la concentración de CO2 atmosférico debido a la combustión de combustibles fósiles sugiere que las temperaturas globales podrían aumentar entre 2 y 6 °C a comienzos del siglo XXI. Este incremento sería suficientemente significativo para alterar el clima global y afectar al bienestar de la humanidad.
Ciclo del carbono
NITROGENO
El Nitrógeno es un elemento esencial para la vida y constituye casi el 80 por ciento del aire que nos rodea. Es un gas incoloro, inodoro e insípido, que está en las proteínas de toda célula viva. Un ciclo constante lo mantienen presente en nuestras vidas. Las plantas extraen Nitrógeno del suelo y los animales lo obtienen devorando plantas u otros animales. Al morir, las plantas y los animales se descomponen y el Nitrógeno retorna al suelo. Al igual que el Oxígeno, el Nitrógeno de la atmósfera se compone de moléculas con dos átomos y su símbolo es N2. Forma diversos compuestos con el Oxígeno, entre ellos, los gases de escape de automóviles.
Nitrógeno, de símbolo N, es un elemento gaseoso que compone la mayor parte de la atmósfera terrestre. Su número atómico es 7 y pertenece al grupo 15 (o VA) de la tabla periódica. El nitrógeno fue aislado por el físico británico Daniel Rutherford en 1772 y reconocido en 1776 como gas elemental por el químico francés Antoine Laurent Lavoisier.
Propiedades El nitrógeno es un gas no tóxico, incoloro, inodoro e insípido. Puede condensarse en forma de un líquido incoloro que, a su vez, puede comprimirse como un sólido cristalino e incoloro. El nitrógeno aparece en dos formas isotópicas naturales; artificialmente se han obtenido cuatro isótopos radiactivos. Tiene un punto de fusión de -210,01 °C, un punto de ebullición de -195,79 °C y una densidad de 1,251 gr/l a 0 °C y 1 atmósfera de presión. Su masa atómica es 14,007.
Se obtiene de la atmósfera haciendo pasar aire por cobre o hierro calientes; el oxígeno se separa del aire dejando el nitrógeno mezclado con gases inertes. El nitrógeno puro se obtiene por destilación fraccionada del aire líquido. Al tener el nitrógeno líquido un punto de ebullición más bajo que el oxígeno líquido, el nitrógeno se destila primero, momento en que puede separarse.
El nitrógeno compone cuatro quintos (78,03%) del volumen de aire. Es inerte y actúa como agente diluyente del oxígeno en los procesos de combustión y respiración. Es un elemento importante en la nutrición de la plantas. Ciertas bacterias del suelo fijan el nitrógeno y lo transforman (por ejemplo en nitratos) para poder ser absorbido por las plantas, en un proceso llamado fijación de nitrógeno. En forma de proteína es un componente importante de las fibras animales. El nitrógeno aparece combinado en los minerales, como el salitre (KNO3) y el nitrato de Chile (NaNO3), dos importantes productos comerciales.
Se combina con otros elementos únicamente a altas temperaturas y presiones. Se hace activo sometiéndolo a una descarga eléctrica a baja presión, combinándose con metales alcalinos para formar azidas; con vapor de cinc, mercurio, cadmio y arsénico para formar nitruros, y con numerosos hidrocarburos para formar ácido cianhídrico y cianuros, también llamados nitrilos. El nitrógeno activado se vuelve nitrógeno ordinario apenas en un minuto.
En estado combinado, interviene en muchas reacciones. Son tantos los compuestos que forma, que el químico estadounidense Edward Franklin elaboró un esquema de compuestos que contienen nitrógeno en lugar de oxígeno. En compuestos, el nitrógeno aparece con todas las valencias que van de -3 a +5. El amoníaco, la hidrazina y la hidroxilamina son ejemplos de compuestos en los que la valencia del nitrógeno es -3, -2 y -1, respectivamente. Los óxidos del nitrógeno son un ejemplo de compuestos en los que el nitrógeno tiene todas las valencias positivas.
Aplicaciones La mayor parte del nitrógeno utilizado en la industria química se obtiene por destilación fraccionada del aire líquido, y se usa para sintetizar amoníaco. A partir de este amoníaco se preparan una gran variedad de productos químicos, como fertilizantes, ácido nítrico, urea, hidrazina y aminas. También se usa el amoníaco para elaborar óxido nitroso (N2O), un gas incoloro conocido popularmente como gas de la risa. Este gas, mezclado con oxígeno, se utiliza como anestésico en cirugía.
El nitrógeno líquido tiene una aplicación muy extendida en el campo de la criogenia como agente enfriante. Su uso se ha visto incrementado con la llegada de los materiales cerámicos que se vuelven superconductores en el punto de ebullición del nitrógeno.
CICLO DEL NITROGENO
A pesar de la abundancia del Nitrógeno en la atmósfera (78%), este puede ser utilizado directamente por las plantas superiores o por animales. Primeramente el Nitrógeno debe fijarse, esto es, combinarse con otros elementos para formar los compuestos llamados nitratos. Cierto tipo de bacterias convierte el Nitrógeno atmosférico (N2) en nitratos, pasando de esta manera al suelo vegetal.
Posteriormente, las plantas utilizan el nitrato como nutriente mineral que toman del suelo, y es utilizado para la formación de proteínas, esto es, para el crecimiento y respiración de tejidos.
En los compuestos nitrogenados, es el Nitrógeno un elemento fundamental de la estructura propia de todo ser vivo.
Así, los consumidores del primero y segundo orden se abastecen de Nitrógeno por los alimentos que ingieren, puesto que los compuestos nitrogenados se encuentran en las verduras, frutas, carnes, leguminosas, etc.
OXIGENO
El Oxígeno es el elemento más abundante en la tierra. Es un gas invisible e inodoro, cuya falta causaría nuestra muerte. Al respirar, lo extraemos continuamente del aire, donde está mezclado con otros gases. Se encuentran en los mares, disuelto en el agua, en cuya composición interviene; en las rocas forma parte de muchos minerales. El Oxígeno ordinario está compuesto por moléculas con dos átomos y su símbolo es O2. En las napas superiores de la atmósfera, es más abundante una forma con moléculas de tres átomos, llamada Ozono. Una capa protectora de Ozono resguarda a la tierra de radiaciones nocivas procedentes del espacio. El Oxígeno es muy reactivo. La combustión, la oxidación y la respiración son algunas de las reacciones en que interviene el Oxígeno en la atmósfera.
Oxígeno, de símbolo O, es un elemento gaseoso ligeramente magnético, incoloro, inodoro e insípido. El oxígeno es el elemento más abundante en la Tierra. Fue descubierto en 1774 por el químico británico Joseph Priestley e independientemente por el químico sueco Carl Wilhelm Scheele; el químico francés Antoine Laurent de Lavoisier demostró que era un gas elemental realizando sus experimentos clásicos sobre la combustión.
Propiedades y estado natural El oxígeno gaseoso se condensa formando un líquido azul pálido fuertemente magnético. El oxígeno sólido de color azul pálido se obtiene comprimiendo el líquido. La masa atómica del oxígeno es 15,9994; a la presión atmosférica, el elemento tiene un punto de ebullición de -182,96 °C, un punto de fusión de -218.4 °C y una densidad de 1,429 g/l a 0 °C.
El oxígeno constituye el 21% en volumen o el 23,15% en masa de la atmósfera, el 85,8% en masa de los océanos (el agua pura contiene un 88,8% de oxígeno), el 46,7% en masa de la corteza terrestre (como componente de la mayoría de las rocas y minerales). El oxígeno representa un 60% del cuerpo humano. Se encuentra en todos los tejidos vivos. Casi todas las plantas y animales, incluyendo los seres humanos, requieren oxígeno, ya sea en estado libre o combinado, para mantenerse con vida.
Se conocen tres formas estructurales del oxígeno: el oxígeno ordinario, que contiene dos átomos por molécula y cuya fórmula es O2; el ozono, que contiene tres átomos por molécula y cuya fórmula es O3, y una forma no magnética azul pálida, el O4, que contiene cuatro átomos por molécula, y se descompone fácilmente en oxígeno ordinario. Se conocen tres isótopos estables del oxígeno: el oxígeno 16 (de masa atómica 16) es el más abundante. Representa un 99,76% del oxígeno ordinario y se utilizó en la determinación de las masas atómicas hasta la década de 1960.
El oxígeno se prepara en el laboratorio a partir de ciertas sales como el clorato de potasio, el peróxido de bario y el peróxido de sodio. Los métodos industriales más importantes para la obtención de oxígeno son la electrólisis del agua y la destilación fraccionada de aire líquido. En este último método, se licúa el aire y se deja evaporar. En el aire líquido, el nitrógeno es más volátil y se evapora antes, quedando el oxígeno en estado líquido. A continuación el oxígeno se almacena y se transporta en forma líquida o gaseosa.
El oxígeno está presente en muchos compuestos orgánicos e inorgánicos. Forma compuestos llamados óxidos con casi todos los elementos, incluyendo algunos de los gases nobles. La reacción química en la cual se forma el óxido se llama oxidación. La velocidad de la reacción varía según los elementos. La combustión ordinaria es una forma de oxidación muy rápida. En la combustión espontánea, el calor desarrollado por la reacción de oxidación es suficientemente grande para elevar la temperatura de la sustancia hasta el punto de producir llamas. Por ejemplo, el fósforo combina tan vigorosamente con el oxígeno, que el calor liberado en la reacción hace que el fósforo se funda y arda. Algunas sustancias finamente divididas presentan un área tan grande de superficie al aire, que arden formando llamas por combustión espontánea; a éstas se las llama sustancias pirofóricas. El azufre, el hidrógeno, el sodio y el magnesio combinan con el oxígeno menos energéticamente y sólo arden después de la ignición. Algunos elementos como el cobre y el mercurio reaccionan lentamente para formar los óxidos, incluso cuando se les calienta. Los metales inertes, como el platino, el iridio y el oro únicamente forman óxidos por métodos indirectos.
Aplicaciones Se usan grandes cantidades de oxígeno en los sopletes para soldar a alta temperatura, en los cuales, la mezcla de oxígeno y otro gas produce una llama con una temperatura muy superior a la que se obtiene quemando gases en aire. El oxígeno se le administra a pacientes con problemas respiratorios y también a las personas que vuelan a altitudes elevadas, donde la baja concentración de oxígeno no permite la respiración normal. El aire enriquecido con oxígeno se utiliza para fabricar acero en los hornos de hogar abierto.
El oxígeno de gran pureza se utiliza en las industrias de fabricación de metal. Es muy importante como líquido propulsor en los misiles teledirigidos y en los cohetes.
CICLO DEL OXIGENO Las plantas verdes y los animales mantienen un constante intercambio de los gases atmosféricos, Dióxido de Carbono y Oxígeno durante sus procesos de vida. Así, el Ciclo de Oxígeno se analiza en función de la absorción de CO2 y de H2O que son utilizados por las plantas para realizar fotosíntesis con la consecuente liberación de Oxígeno que es aprovechado por animales y plantas en el proceso de respiración. Este ciclo permite la constante renovación del Oxígeno en el aire, que constituye el 21% composición de gases de la atmósfera terrestre.
HIDROGENO Imaginemos un mundo sin luz ni calor: es lo que sucedería de no existir el Hidrógeno. Aunque no podamos verlo, ni olerlo, ni percibir su sabor, es el elemento más abundante en el universo. Es un gas que sirve para muchas cosas. Gran parte de él se transforma en amoníaco que se usa en la fabricación de abono y otras sustancias. En la industria de la alimentación, los aceites y grasas vegetales se convierten en marsarina por hidrogenación (tratamiento con Hidrógeno), un proceso que también se aplica en la transformación de productos del petróleo en gasolinas. Todos los ácidos deben su acidez a los iones de Hidrógeno.
Hidrógeno (en griego, ‘creador de agua’), de símbolo H, es un elemento gaseoso reactivo, insípido, incoloro e inodoro. Su número atómico es 1 y pertenece al grupo 1 (o IA) del sistema periódico.
En un principio no se le distinguía de otros gases hasta que el químico británico Henry Cavendish demostró en 1766 que se formaba en la reacción del ácido sulfúrico con los metales y, más tarde, descubrió que el hidrógeno era un elemento independiente que se combinaba con el oxígeno para formar agua. El químico británico Joseph Priestley lo llamó ‘aire inflamable’ en 1781, y el químico francés Antoine Laurent de Lavoisier le dio finalmente el nombre de hidrógeno.
El primer lugar de la tabla periódica lo ocupa el Hidrógeno, cuyo átomo está constituido por un protón y un electrón.
A través del análisis de la luz emitida por las estrellas, se puede asegurar que el Hidrógeno es el elemento más abundante del universo: constituye el 90% del total.
Por el contrario, el Hidrógeno en estado libre es escaso en la tierra debido a la reactividad que posee y a la débil atracción gravitatoria de nuestro planeta, demasiado pequeño para retener moléculas tan ligeras. Se encuentra en estado libre en los gases volcánicos o en los que brotan de las fuentes naturales y en las capas más altas de la atmósfera. En estado de combinación, sin embargo, es probablemente, después de Oxigeno, el elemento más abundante en la tierra. Combinado con el Oxígeno constituye el 11,2% de la masa de agua.
Propiedades Químicas Debido a la pequeña densidad de Hidrógeno (0,09 g/l) es muy difusible y atraviesa los cuerpos porosos. Los metales finamente divididos la absorben en grandes cantidades (oclusión). Es muy poco soluble en el agua debido a que sus moléculas no son polares. En estado líquido su densidad es de 0,07 g/cm3. Su punto de congelación es de –259,14 ºC y su punto de ebullición –252,8%.
Propiedades Físicas Por su extrema pequeñez y sus especiales características, el átomo de Hidrógeno se considera prácticamente con todos los elementos generalmente en frío. Da lugar a muchas reacciones químicas. El Hidrógeno es combustible y al arder se combina con el Oxígeno, dando agua, esto ocurre no sólo con el Oxígeno en estado libre sino también con el Oxígeno combinado. Así por ejemplo, ocurre cuando reacciona con el Óxido de Cobre Cu O + H2 Cu + H2O
DIOXIDO DE CARBONO
Dióxido de carbono, gas incoloro, inodoro y con un ligero sabor ácido, cuya molécula consiste en un átomo de carbono unido a dos átomos de oxígeno (CO2). El químico escocés Joseph Black lo denominó "aire fijo", y lo obtuvo a partir de la descomposición de la marga y la caliza, como parte de la composición química de esas sustancias. El químico francés Antoine Lavoisier lo identificó como un óxido de carbono al demostrar que el gas obtenido por la combustión del carbón de leña es idéntico en sus propiedades al "aire fijo" obtenido por Black. El dióxido de carbono es 1,5 veces aproximadamente más denso que el aire. Es soluble en agua en una proporción de un 0,9 de volumen del gas por volumen de agua a 20 °C..
El dióxido de carbono se produce por diversos procesos: por combustión u oxidación de materiales que contienen carbono, como el carbón, la madera, el aceite o algunos alimentos; por la fermentación de azúcares, y por la descomposición de los carbonatos bajo la acción del calor o los ácidos. Comercialmente el dióxido de carbono se recupera de los gases de hornos de calcinación, de los procesos de fermentación, de la reacción de los carbonatos con los ácidos, y de la reacción del vapor con el gas natural, una fase de la producción comercial de amoníaco. El dióxido de carbono se purifica disolviéndolo en un solución concentrada de carbonato alcalino y luego calentando la disolución con vapor. El gas se recoge y se comprime en cilindros de acero.
La atmósfera contiene dióxido de carbono en cantidades variables, aunque normalmente es de 3 a 4 partes por 10.000, y aumenta un 0,4% al año. Es utilizado por las plantas verdes en el proceso conocido como fotosíntesis, por el cual se fabrican los carbohidratos, dentro del ciclo del carbono.
El dióxido de carbono se usa para fabricar carbonato de sodio, Na2CO3 • 1OH2O (sosa para lavar), e hidrogenocarbonato de sodio, NaHCO3 (bicarbonato de sodio). Disuelto bajo una presión de 2 a 5 atmósferas, el dióxido de carbono produce la efervescencia de las bebidas gaseosas. No arde ni sufre combustión, por lo que se emplea en extintores de fuego. El extintor de CO2 es un cilindro de acero lleno de dióxido de carbono líquido que, cuando se libera, se expande repentinamente y produce una bajada de temperatura tan enorme que se solidifica en "nieve" en polvo. Esta nieve se volatiliza (se evapora) al contacto con la sustancia en combustión, produciendo una capa de gas que enfría y mitiga la llama. El dióxido de carbono sólido, conocido como hielo seco, se usa mucho como refrigerante. Su capacidad para enfriar es casi el doble que la del hielo del agua; sus ventajas son que no pasa a líquido sino que se convierte en un gas, produciendo una atmósfera inerte que reduce el crecimiento de las bacterias.
La presencia de dióxido de carbono en la sangre estimula la respiración. Por esa razón se le añade dióxido de carbono al oxígeno o aire ordinario en la respiración artificial, y a los gases utilizados en la anestesia.
MONÓXIDO DE CARBONO
Monóxido de carbono, compuesto químico de carbono y oxígeno, de fórmula CO. Es un gas incoloro e inodoro, un 3% más ligero que el aire, que resulta venenoso para los animales de sangre caliente y muchas otras formas de vida. Al ser inhalado se combina con la hemoglobina de la sangre impidiendo la absorción de oxígeno y produciendo asfixia.
El monóxido de carbono se forma al quemar carbono o sustancias compuestas de carbono con una cantidad insuficiente de aire. Incluso cuando dicha cantidad de aire es en teoría suficiente, la reacción no siempre se completa, pues los gases de combustión contienen una parte de oxígeno libre y una parte de monóxido de carbono.
Una reacción incompleta suele darse cuando ésta tiene lugar de una manera rápida, como en los motores de los automóviles, lo que provoca en los gases del escape la presencia de cantidades nocivas de monóxido de carbono que pueden alcanzar un alto porcentaje. Este problema se elimina con la ayuda de dispositivos anticontaminantes que reducen el monóxido de carbono a niveles inferiores al 1%. Una cantidad de 1/100.000 de monóxido de carbono en el aire puede llegar a provocar síntomas de envenenamiento; y una cantidad tan pequeña como 1/500 puede ser fatal en menos de 30 minutos. El monóxido de carbono es el principal componente del aire contaminado en las áreas urbanas.
Debido a su falta de olor, el monóxido de carbono es un veneno engañoso. Sólo produce ligeros síntomas de dolor de cabeza, náuseas o fatiga, seguidos de estado de inconsciencia. Los combustibles gaseosos, que pueden llegar a contener hasta un 50% de monóxido de carbono, suelen llevar pequeñas cantidades de compuestos de azufre de olor desagradable con el propósito de detectar posibles fugas.
El monóxido de carbono es un importante combustible industrial y un componente del gas pobre, del gas de altos hornos y del gas de hulla. En la metalurgia del acero fundido, el monóxido de carbono formado a partir del coque, actúa como agente reductor, extrayendo el oxígeno del mineral. El monóxido de carbono se combina activamente con el cloro para formar cloruro de carbonilo o fosgeno, y calentado en presencia de un catalizador se combina con el hidrógeno formando metanol. La combinación directa del monóxido de carbono con ciertos metales, forma compuestos gaseosos, y se emplea para el refinado de dichos metales, especialmente el níquel.
El punto de fusión del monóxido de carbono es de -205 °C y su punto de ebullición de -191,5 °C.
Gas natural El gas natural es también un producto energético que se extrae de la tierra y cuyo origen es orgánico. El gas se emplea principalmente para calefacción y para cocinar. En la guajira colombiana existen grandes yacimientos de gas natural, el cual se considera una fuente muy importante de energía para la costa atlántica colombiana.
¿ Cómo es el Ciclo del CO2 en los ecosistemas ? El Dióxido de Carbono, es incorporado por la fotosíntesis en los tejidos vivos de las plantas. Cuando las plantas son devoradas por los herbívoros, los carbohidratos y las demás moléculas de la planta que contienen Carbono se descomponen en el Sistema Digestivo del animal y en las células del cuerpo, con la liberación del Dióxido de Carbono, a través de la respiración, hacia la atmósfera. Los carnívoros que se alimentan de la carne de dichos animales asimilarán, a su vez, los compuestos de Carbono.
Finalmente, los desintegradores o descomponedores desdoblan las moléculas orgánicas cuando los animales y las plantas mueren, liberando el Dióxido de Carbono.
La quema de combustibles también devuelve el Dióxido de Carbono a la atmósfera. El Carbono circula a través del ecosistema desde los productores hasta los descomponedores. Se cumple el ciclo ser vivo – ambiente – ser vivo. Si las plantas fueran destruidas, el Carbono no pararía a los animales y a los desintegradores, los cuales desaparecerían.
El hombre ha aumentado la cantidad normal del CO2 en la atmósfera, rompiendo su equilibrio. La cantidad de CO2 consumido durante la fotosíntesis, es menor que la cantidad que retorna por acción del hombre, presentándose un aumento.
Por otro lado, el Dióxido de Carbono tiene la propiedad de absorber los rayos calóricos, por lo tanto, cuando la tierra emite a su vez calor al espacio, el CO2 lo retiene, produciendo un aumento de la temperatura de la tierra, lo que podría conducir en el futuro a un cambio del clima terrestre, trayendo graves consecuencias a los ecosistemas.
El Dióxido de Carbono es un gas incoloro, de olor penetrante y de sabor ligeramente ácido. Es muy soluble en el agua, en donde desempeña un papel muy importante, el de mantener constante concentración de Hidrógeno. Se utiliza mucho en la fabricación de gaseosas, de panes, en la fermentación de bebidas alcoholicas y en la fabricación de hielo seco, entre otros.
GASES NOBLES O INERTES
No tienen carácter metálico ni tampoco no metálico, forman un grupo aparte. Por poseer la última órbita electrónica completa – tiene ocho electrones -, su reaccionabilidad química es prácticamente nula. Desde el punto de vista de la última órbita, constituye una excepción el Helio (He), que tiene dos electrones en el primer y único nivel de energía y por tanto alcanza el límite cuántico de Pauli. Así, no puede formar compuestos estables con otros elementos y en la naturaleza se lo encuentra en moléculas monoatómicas, como todos los demás gases nobles.
Los gases nobles no forman compuestos, ni entre ellos mismos ni con otros elementos. Todos estos elementos son gases a temperatura ambiente, a veces de valencia y son monoatómicos.
GASES INERTES He (Helio), Ne (Neón), Ar (Argón), Kr (Kriptón), Xe (Xenón) y Rn (Radón)
CONTAMINACIÓN ATMOSFÉRICA
Contaminación atmosférica, contaminación de la atmósfera por residuos o productos secundarios gaseosos, sólidos o líquidos, que pueden poner en peligro la salud del hombre y la salud y bienestar de las plantas y animales, atacar a distintos materiales, reducir la visibilidad o producir olores desagradables. Entre los contaminantes atmosféricos emitidos por fuentes naturales, sólo el radón, un gas radiactivo, es considerado un riesgo importante para la salud. Subproducto de la desintegración radiactiva de minerales de uranio contenidos en ciertos tipos de roca, el radón se filtra en los sótanos de las casas construidas sobre ella. Se da el caso, y según recientes estimaciones del gobierno de Estados Unidos, de que un 20% de los hogares del país contienen concentraciones de radón suficientemente elevadas como para representar un riesgo de cáncer de pulmón.
Cada año, los países industriales generan miles de millones de toneladas de contaminantes. Los contaminantes atmosféricos más frecuentes y más ampliamente dispersos se describen en la tabla adjunta. El nivel suele expresarse en términos de concentración atmosférica (microgramos de contaminantes por metro cúbico de aire) o, en el caso de los gases, en partes por millón, es decir, el número de moléculas de contaminantes por millón de moléculas de aire. Muchos contaminantes proceden de fuentes fácilmente identificables; el dióxido de azufre, por ejemplo, procede de las centrales energéticas que queman carbón o petróleo. Otros se forman por la acción de la luz solar sobre materiales reactivos previamente emitidos a la atmósfera (los llamados precursores). Por ejemplo, el ozono, un peligroso contaminante que forma parte del smog, se produce por la interacción de hidrocarburos y óxidos de nitrógeno bajo la influencia de la luz solar. El ozono ha producido también graves daños en las cosechas. Por otra parte, el descubrimiento en la década de 1980 de que algunos contaminantes atmosféricos, como los clorofluorocarbonos (CFC), están produciendo una disminución de la capa de ozono protectora del planeta ha conducido a una supresión paulatina de estos productos.
Meteorología y efectos sobre la salud La concentración de los contaminantes se reduce al dispersarse éstos en la atmósfera, proceso que depende de factores climatológicos como la temperatura, la velocidad del viento, el movimiento de sistemas de altas y bajas presiones y la interacción de éstos con la topografía local, por ejemplo las montañas y valles. La temperatura suele decrecer con la altitud, pero cuando una capa de aire frío se asienta bajo una capa de aire caliente produciendo una inversión térmica, la mezcla atmosférica se retarda y los contaminantes se acumulan cerca del suelo. Las inversiones pueden ser duraderas bajo un sistema estacionario de altas presiones unido a una baja velocidad del viento.
Un periodo de tan sólo tres días de escasa mezcla atmosférica puede llevar a concentraciones elevadas de productos peligrosos en áreas de alta contaminación y, en casos extremos, producir enfermedades e incluso la muerte. En 1948 una inversión térmica sobre Donora, Pennsylvania, produjo enfermedades respiratorias en más de 6.000 personas ocasionando la muerte de veinte de ellas. En Londres, la contaminación segó entre 3.500 y 4.000 vidas en 1952, y otras 700 en 1962. La liberación de isocianato de metilo a la atmósfera durante una inversión térmica fue la causa del desastre de Bhopal, India, en diciembre de 1984, que produjo al menos 3.300 muertes y más de 20.000 afectados. Los efectos de la exposición a largo plazo a bajas concentraciones de contaminantes no están bien definidos; no obstante, los grupos de riesgo son los niños, los ancianos, los fumadores, los trabajadores expuestos al contacto con materiales tóxicos y quienes padecen enfermedades pulmonares o cardiacas. Otros efectos adversos de la contaminación atmosférica son los daños que pueden sufrir el ganado y las cosechas.
A menudo los primeros efectos perceptibles de la contaminación son de naturaleza estética y no son necesariamente peligrosos. Estos efectos incluyen la disminución de la visibilidad debido a la presencia de diminutas partículas suspendidas en el aire, y los malos olores, como la pestilencia a huevos podridos producida por el sulfuro de hidrógeno que emana de las fábricas de papel y celulosa.
Fuentes y control La combustión de carbón, petróleo y gasolina es el origen de buena parte de los contaminantes atmosféricos. Más de un 80% del dióxido de azufre, un 50% de los óxidos de nitrógeno, y de un 30 a un 40% de las partículas en suspensión emitidos a la atmósfera en Estados Unidos proceden de las centrales eléctricas que queman combustibles fósiles, las calderas industriales y las calefacciones. Un 80% del monóxido de carbono y un 40% de los óxidos de nitrógeno e hidrocarburos emitidos proceden de la combustión de la gasolina y el gasóleo en los motores de los coches y camiones. Otras importantes fuentes de contaminación son la siderurgia y las acerías, las fundiciones de cinc, plomo y cobre, las incineradoras municipales, las refinerías de petróleo, las fábricas de cemento y las fábricas de ácido nítrico y sulfúrico.
Entre los materiales que participan en un proceso químico o de combustión puede haber ya contaminantes (como el plomo de la gasolina), o éstos pueden aparecer como resultado del propio proceso. El monóxido de carbono, por ejemplo, es un producto típico de los motores de explosión. Los métodos de control de la contaminación atmosférica incluyen la eliminación del producto peligroso antes de su uso, la eliminación del contaminante una vez formado, o la alteración del proceso para que no produzca el contaminante o lo haga en cantidades inapreciables. Los contaminantes producidos por los automóviles pueden controlarse consiguiendo una combustión lo más completa posible de la gasolina, haciendo circular de nuevo los gases del depósito, el carburador y el cárter, y convirtiendo los gases de escape en productos inocuos por medio de catalizadores. Las partículas emitidas por las industrias pueden eliminarse por medio de ciclones, precipitadores electrostáticos y filtros. Los gases contaminantes pueden almacenarse en líquidos o sólidos, o incinerarse para producir sustancias inocuas.
Efectos a gran escala Las altas chimeneas de las industrias no reducen la cantidad de contaminantes, simplemente los emiten a mayor altura, reduciendo así su concentración in situ. Estos contaminantes pueden ser transportados a gran distancia y producir sus efectos adversos en áreas muy alejadas del lugar donde tuvo lugar la emisión. El pH o acidez relativa de muchos lagos de agua dulce se ha visto alterado hasta tal punto que han quedado destruidas poblaciones enteras de peces. En Europa se han observado estos efectos, y así, por ejemplo, Suecia ha visto afectada la capacidad de sustentar peces de muchos de sus lagos. Las emisiones de dióxido de azufre y la subsiguiente formación de ácido sulfúrico pueden ser también responsables del ataque sufrido por las calizas y el mármol a grandes distancias.
El creciente consumo de carbón y petróleo desde finales de la década de 1940 ha llevado a concentraciones cada vez mayores de dióxido de carbono. El efecto invernadero resultante, que permite la entrada de la energía solar, pero reduce la reemisión de rayos infrarrojos al espacio exterior, genera una tendencia al calentamiento que podría afectar al clima global y llevar al deshielo parcial de los casquetes polares. Es concebible que un aumento de la cubierta nubosa o la absorción del dióxido de carbono por los océanos pudieran poner freno al efecto invernadero antes de que se llegara a la fase del deshielo polar. No obstante, los informes publicados en la década de 1980 indican que el efecto invernadero es un hecho y que las naciones del mundo deberían tomar medidas inmediatamente para ponerle solución.
Medidas gubernamentales Muchos países tienen normas sobre la calidad del aire con respecto a las sustancias peligrosas que pueda contener. Estas normativas marcan los niveles máximos de concentración que permiten garantizar la salud pública. También se han establecido normas para limitar las emisiones contaminantes del aire que producen las diferentes fuentes de contaminación. Sin embargo, la naturaleza de este problema no podrá resolverse sin un acuerdo internacional. En marzo de 1985, en una convención auspiciada por las Naciones Unidas, 49 países acordaron proteger la capa de ozono. En el Protocolo de Montreal, renegociado en 1990, se solicita la eliminación progresiva de ciertos clorocarbonos y fluorocarbonos antes del año 2000 y ofrece ayuda a los países en vías de desarrollo para realizar esta transición.
CONTAMINANTE PRINCIPALES FUENTES COMENTARIOS
Monóxido de carbono (CO) Gases de escape de vehículos de motor; algunos procesos industriales Máximo permitido: 10 mg/m3 (9 ppm) en 8 hr; 40 mg/m3 en 1 hr (35 ppm)
Dióxido de azufre (SO2) Instalaciones generadoras de calor y electricidad que utilizan petróleo o carbón con contenido sulfuroso; plantas de ácido sulfúrico Máximo permitido: 80 µg/m3 (0,03 ppm) en un año; 365 µg/m3 en 24 hr (0,14 ppm)
Partículas en suspensión Gases de escape de vehículos de motor; procesos industriales; incineración de residuos; generación de calor y electricidad; reacción de gases contaminantes en la atmósfera Máximo permitido: 75 µg/m3 en un año; 260 µg/m3 en 24 hr; compuesto de carbón, nitratos, sulfatos y numerosos metales, como el plomo, el cobre, el hierro y el cinc
Plomo (Pb) Gases de escape de vehículos de motor, fundiciones de plomo; fábricas de baterías Máximo permitido: 1,5 µg/m3 en 3 meses; la mayor parte del plomo contenido en partículas en suspensión
Óxidos de nitrógeno (NO, NO2) Gases de escape de vehículos de motor; generación de calor y electricidad; ácido nítrico; explosivos; fábricas de fertilizantes Máximo permitido: 100 µg/m3 (0,05 ppm) en un año para el NO2; reacciona con hidrocarburos y luz solar para formar oxidantes fotoquímicos
Oxidantes fotoquímicos (fundamentalmente ozono [O3]; también nitrato peroxiacetílico [PAN] y aldehídos) Se forman en la atmósfera como reacción a los óxidos de nitrógenos, hidrocarburos y luz solar Máximo permitido: 235 µg/m3 (0,12 ppm) en 1 hr
Hidrocarburos no metánicos (incluye etano, etileno, propano, butanos, pentanos, acetileno) Gases de escape de vehículos de motor; evaporación de disolventes; procesos industriales; eliminación de residuos sólidos; combustión de combustibles Reacciona con los óxidos de nitrógeno y la luz solar para formar oxidantes fotoquímicos
Dióxido de carbono (CO2) Todas las fuentes de combustión Posiblemente perjudicial para la salud en concentraciones superiores a 5000 ppm en 2-8 hr; los niveles atmosféricos se han incrementado desde unas 280 ppm hace un siglo a más de 350 ppm en la actualidad; probablemente esta tendencia esté contribuyendo a la generación del efecto invernadero
EL EFECTO INVERNADERO
En nuestra ciudad estamos viviendo en pleno lo que se ha conocido como efecto invernadero.
Un invernadero es un recinto limitado por una superficie transparente (vidrio, plástico) en la que el calor puede penetrar, pero no escapar, lo que provoca un aumento de la temperatura en el interior del recinto.
Los gases presentes en la atmósfera tienen la capacidad de permitir el paso de la radiación solar haciendo que la tierra se caliente. En forma natural, la tierra, a su vez, emite o libera el calor excedente hacia la atmósfera.
Sin embargo, en los últimos tiempos ha aumentado la cantidad de gas Dióxido de Carbono en la atmósfera. Este hecho se ha producido, básicamente, por el uso excesivo de combustibles fósiles como el petróleo o el carbón y por la tala indiscriminada de bosques. Así, el Dióxido de Carbono en la atmósfera actúa del mismo modo de las superficies transparentes de un invernadero: deja pasar el calor del sol hacia la tierra, pero impide el paso al exterior. Como consecuencia del fenómeno, la temperatura de la tierra están en lento pero continuo aumento.
VAPOR DE AGUA Proporciona al aire la humedad necesaria para la formación de nubes lluvia y nieve, que una vez en la tierra, es aprovechada por plantas y animales. El vapor de agua en la atmósfera varía según la cercanía del mar y la distancia desde el suelo, puesto que la presencia de este gas en el aire se debe a la evaporación de las aguas que componen la hidrosfera.
OZONO La molécula del Oxígeno es biatómica CO2 pero posee una forma acotrópica cuya molécula está formada por tres átomos de Oxígeno. El Ozono (O3). La alotropía es un fenómeno por el cual un elemento puede presentarse en diferentes estados, ya sea porque difieren en su estructura atómica o por diferencias moleculares. En los estados alotrópicos es posible la transformación de una variedad a otra. Generalmente tienen propiedades diferentes. El Ozono se encuentra en la atmósfera, dependiendo su cantidad de las distintas capas atmosféricas en que se encuentre. Es importante señalar que se halla en grandes cantidades en el campo ya que es producido por la fotosíntesis de las plantas. También se puede encontrar en el aire después de las tormentas y en lugares donde están situados equipos eléctricos porque se forma por descargas eléctricas en contacto con el Oxígeno del aire.
LLUVIA ACIDA Se debe al incremento de las emisiones de Oxido de Azufre que en el aire se convierten en pequeñas gotas de Acido Sulfúrico. Tienen impacto ambiental severo, cambian el PH del suelo, afectando los cultivos; acidifican lagos y ríos. También desintegran las edificaciones.
La lluvia ácida es un tipo de precipitación altamente corrosiva, a causa de las sustancias que se encuentran disueltas en ella. Los Oxidos de Azufre y de Nitrógeno del smog se combinan con el agua de la atmósfera, formando ácido sulfúrico y ácido nítrico, los que son precipitados por la lluvia. La lluvia ácida se puede manifestar a miles de Km de las fuentes de contaminación, a causa de los vientos y sus principales efectos son:
- Acidificación de lagos y ríos, lo que en ocasiones provoca la muerte de especies acuáticas
- Destrucción de bosques a causa de la alteración del suelo y la acción de los ácidos en la superficie de las hojas
- Destrucción del mármol y la erosión de la piedra calisa
BIBLIOGRAFÍA
- Geografía General de Educación Media.
- Ciencias Naturales HOY 7º año. Editorial Santillana.
- Enciclopedia Encarta 98. Microsoft.
- Colección Cole-Cole (matemçatica, Física y Química).
- Internet.
EL AIRE
El aire que rodea la superficie terrestre se llama atmósfera. La atmósfera es una mezcla de gases que rodea el planeta y que mantiene unida a él debido a la fuerza de gravedad que la tierra ejerce sobre ella. Proporciona las sustancias gaseosas necesarias para que se lleven acabo procesos vitales como la respiración y la fotosíntesis. El aire atmosférico además experimenta constantes compresiones y expansiones, de acuerdo a la altitud y a las condiciones de temperatura. Estas condiciones determinan los cambios del estado del tiempo como son las lluvias y los vientos. En la atmósfera ocurren todos estos fenómenos meteorológicos determinantes del clima de una región. Otro de los factores que determinan la importancia de la atmósfera lo constituye la mezcla de gases presente en ella, que al tener capacidad para absorber calor, controla las vibraciones bruscas de temperatura. Sin la atmósfera, la tierra sería un planeta incapaz de mantener la vida.
PROPIEDADES DEL AIRE La composición del aire es variable y depende de la altitud. A nivel del mar, el aire seco está compuesto por los siguientes gases: Nitrógeno, 78,03 %, Oxígeno 20,90%, Argón 0,03%, el 0,04% restante lo constituyen el Dióxido de Carbono y el vapor del agua, más otros gases en menor proporción.
Vemos que los gases más abundantes en la atmósfera terrestre son el Nitrógeno y el Oxígeno y podemos agregar que el Dióxido de Carbono y el vapor de agua son los gases más importantes para la vida.
Las propiedades del aire que se manifiestan por su composición son:
1. El aire es materia Tiene masa y ocupa un volumen determinado.
2. El aire ejerce presión en todas direcciones Dicha presión se llama presión atmosférica y que para un lugar concreto depende de la altitud, temperatura y cercanía con el amar
3. El aire es fuente de Oxígeno Posibilita la respiración de los seres vivos y mantiene la composición de cualquier sustancia combustible
4. El aire es fuente de muchos gases esenciales para la vida El Dióxido de Carbono, el Nitrógeno y el agua gaseosa, junto al Oxígeno, se ciclan constantemente en la biosfera. Por ejemplo, los seres vivos toman el Oxígeno del aire al respirar y liberan Dióxido de Carbono, que absorben las plantas verdes en la fotosíntesis para seguir entregando nuevamente Oxígeno al aire.
5. El aire actúa como filtro de la radiación ultravioleta proveniente del sol La capa de aire que se encuentra a unos 30 Km. de altura sobre la superficie terrestre, nos protege de las radiaciones dañinas gracias al elemento gaseoso llamado Ozono cuyas moléculas se forman a partir de tres átomos de Oxígeno.
UTILIDAD DEL AIRE La actividad humana está estrechamente relacionada con la utilización del aire para los más diversos fines:
a. El aire es un medio para realizar todo tipo de combustiones
b. La combustión permite el funcionamiento de maquinarias, la utilización y transformación de la energía calórica y la producción de multitud de materiales útiles.
c. El aire es un elemento utilizado para el funcionamiento de maquinarias que facilitan la vida y tareas del hombre Cabe destacar la fabricación de bombas aspirantes que sirven para extraer, elevar e impulsar el agua u otro líquido en una dirección determinada.
Estas máquinas se utilizan para elevar el agua de los pozos y abastecer a las localidades que no cuentan con un sistema de cañerías de agua potable. El principio del funcionamiento de estas bombas se basa en las diferencias de presión del aire presente en secciones vecinas al lugar de instalación.
COMPOSICION QUIMICA DEL AIRE La composición química del aire seco, es decir, sin vapor del agua y a nivel del mar es la siguiente:
Nitrógeno 78,08%
Oxígeno 20,45%
Argón 0,93%
Dióxido de Carbono 0,03%
Neón 0,0018%
Helio 0,0005%
Criptón 0,0001%
Hidrógeno 0,00006%
Ozono 0,00004%
Xenón 0,000008%
Otros Cradón, Oxido Nitroso, Metano
CARBONO
Sin Carbono, ningún ser vivo podría sobrevivir. El átomo de Carbono puede formar enlaces hasta con otros átomos de otros elementos o del propio Carbono, por lo que existen miles de compuestos suyos diferentes.PROPIEDADES DEL AIRE La composición del aire es variable y depende de la altitud. A nivel del mar, el aire seco está compuesto por los siguientes gases: Nitrógeno, 78,03 %, Oxígeno 20,90%, Argón 0,03%, el 0,04% restante lo constituyen el Dióxido de Carbono y el vapor del agua, más otros gases en menor proporción.
Vemos que los gases más abundantes en la atmósfera terrestre son el Nitrógeno y el Oxígeno y podemos agregar que el Dióxido de Carbono y el vapor de agua son los gases más importantes para la vida.
Las propiedades del aire que se manifiestan por su composición son:
1. El aire es materia Tiene masa y ocupa un volumen determinado.
2. El aire ejerce presión en todas direcciones Dicha presión se llama presión atmosférica y que para un lugar concreto depende de la altitud, temperatura y cercanía con el amar
3. El aire es fuente de Oxígeno Posibilita la respiración de los seres vivos y mantiene la composición de cualquier sustancia combustible
4. El aire es fuente de muchos gases esenciales para la vida El Dióxido de Carbono, el Nitrógeno y el agua gaseosa, junto al Oxígeno, se ciclan constantemente en la biosfera. Por ejemplo, los seres vivos toman el Oxígeno del aire al respirar y liberan Dióxido de Carbono, que absorben las plantas verdes en la fotosíntesis para seguir entregando nuevamente Oxígeno al aire.
5. El aire actúa como filtro de la radiación ultravioleta proveniente del sol La capa de aire que se encuentra a unos 30 Km. de altura sobre la superficie terrestre, nos protege de las radiaciones dañinas gracias al elemento gaseoso llamado Ozono cuyas moléculas se forman a partir de tres átomos de Oxígeno.
UTILIDAD DEL AIRE La actividad humana está estrechamente relacionada con la utilización del aire para los más diversos fines:
a. El aire es un medio para realizar todo tipo de combustiones
b. La combustión permite el funcionamiento de maquinarias, la utilización y transformación de la energía calórica y la producción de multitud de materiales útiles.
c. El aire es un elemento utilizado para el funcionamiento de maquinarias que facilitan la vida y tareas del hombre Cabe destacar la fabricación de bombas aspirantes que sirven para extraer, elevar e impulsar el agua u otro líquido en una dirección determinada.
Estas máquinas se utilizan para elevar el agua de los pozos y abastecer a las localidades que no cuentan con un sistema de cañerías de agua potable. El principio del funcionamiento de estas bombas se basa en las diferencias de presión del aire presente en secciones vecinas al lugar de instalación.
COMPOSICION QUIMICA DEL AIRE La composición química del aire seco, es decir, sin vapor del agua y a nivel del mar es la siguiente:
Nitrógeno 78,08%
Oxígeno 20,45%
Argón 0,93%
Dióxido de Carbono 0,03%
Neón 0,0018%
Helio 0,0005%
Criptón 0,0001%
Hidrógeno 0,00006%
Ozono 0,00004%
Xenón 0,000008%
Otros Cradón, Oxido Nitroso, Metano
CARBONO
Formando compuestos se halla en las rocas como en las calizas, en combustibles fósiles como el carbón y el Dióxido de Carbono de la atmósfera. Al arder un combustible, el Carbono que contiene reacciona con el Oxígeno, el exceso de éste en la atmósfera retiene el calor como el cristal de un invernadero.
Ciclo de utilización del carbono por el que la energía fluye a través del ecosistema terrestre. El ciclo básico comienza cuando las plantas, a través de la fotosíntesis, hacen uso del dióxido de carbono (CO2) presente en la atmósfera o disuelto en el agua. Parte de este carbono pasa a formar parte de los tejidos vegetales en forma de hidratos de carbono, grasas y proteínas; el resto es devuelto a la atmósfera o al agua mediante la respiración. Así, el carbono pasa a los herbívoros que comen las plantas y de ese modo utilizan, reorganizan y degradan los compuestos de carbono. Gran parte de éste es liberado en forma de CO2 por la respiración, como producto secundario del metabolismo, pero parte se almacena en los tejidos animales y pasa a los carnívoros, que se alimentan de los herbívoros. En última instancia, todos los compuestos del carbono se degradan por descomposición, y el carbono es liberado en forma de CO2, que es utilizado de nuevo por las plantas.
Intercambios aire-agua
A escala global, el ciclo del carbono implica un intercambio de CO2 entre dos grandes reservas: la atmósfera y las aguas del planeta. El CO2 atmosférico pasa al agua por difusión a través de la interfase aire-agua. Si la concentración de CO2 en el agua es inferior a la de la atmósfera, éste se difunde en la primera, pero si la concentración de CO2 es mayor en el agua que en la atmósfera, la primera libera CO2 en la segunda. En los ecosistemas acuáticos se producen intercambios adicionales. El exceso de carbono puede combinarse con el agua para formar carbonatos y bicarbonatos. Los carbonatos pueden precipitar y depositarse en los sedimentos del fondo. Parte del carbono se incorpora a la biomasa (materia viva) de la vegetación forestal y puede permanecer fuera de circulación durante cientos de años. La descomposición incompleta de la materia orgánica en áreas húmedas tiene como resultado la acumulación de turba. Durante el periodo carbonífero este tipo de acumulación dio lugar a grandes depósitos de combustibles fósiles: carbón, petróleo y gas.
Recursos totales de carbono Los recursos totales de carbono, estimados en unas 49.000 gigatoneladas (1 gigatonelada es igual a 109 toneladas), se distribuyen en formas orgánicas e inorgánicas. El carbón fósil representa un 22% del total. Los océanos contienen un 71% del carbono del planeta, fundamentalmente en forma de iones carbonato y bicarbonato. Un 3% adicional se encuentra en la materia orgánica muerta y el fitoplancton. Los ecosistemas terrestres, en los que los bosques constituyen la principal reserva, contienen cerca de un 3% del carbono total. El 1% restante se encuentra en la atmósfera, circulante, y es utilizado en la fotosíntesis.
Adiciones a la atmósfera Debido a la combustión de los combustibles fósiles, la destrucción de los bosques y otras prácticas similares, la cantidad de CO2 atmosférico ha ido aumentando desde la Revolución Industrial. La concentración atmosférica ha aumentado de unas 260 a 300 partes por millón (ppm) estimadas en el periodo preindustrial, a más de 350 ppm en la actualidad. Este incremento representa sólo la mitad del dióxido de carbono que, se estima, se ha vertido a la atmósfera. El otro 50% probablemente haya sido absorbido y almacenado por los océanos. Aunque la vegetación del planeta puede absorber cantidades considerables de carbono, es también una fuente adicional de CO2.
El CO2 atmosférico actúa como un escudo sobre la Tierra. Es atravesado por las radiaciones de onda corta procedentes del espacio exterior, pero bloquea el escape de las radiaciones de onda larga. Dado que la contaminación atmosférica ha incrementado los niveles de CO2 de la atmósfera, el escudo va engrosándose y retiene más calor, lo que hace que las temperaturas globales aumenten en un proceso conocido como efecto invernadero. Aunque el incremento aún no ha sido suficiente para destruir la variabilidad climática natural, el incremento previsto en la concentración de CO2 atmosférico debido a la combustión de combustibles fósiles sugiere que las temperaturas globales podrían aumentar entre 2 y 6 °C a comienzos del siglo XXI. Este incremento sería suficientemente significativo para alterar el clima global y afectar al bienestar de la humanidad.
Ciclo del carbono
NITROGENO
El Nitrógeno es un elemento esencial para la vida y constituye casi el 80 por ciento del aire que nos rodea. Es un gas incoloro, inodoro e insípido, que está en las proteínas de toda célula viva. Un ciclo constante lo mantienen presente en nuestras vidas. Las plantas extraen Nitrógeno del suelo y los animales lo obtienen devorando plantas u otros animales. Al morir, las plantas y los animales se descomponen y el Nitrógeno retorna al suelo. Al igual que el Oxígeno, el Nitrógeno de la atmósfera se compone de moléculas con dos átomos y su símbolo es N2. Forma diversos compuestos con el Oxígeno, entre ellos, los gases de escape de automóviles.
Nitrógeno, de símbolo N, es un elemento gaseoso que compone la mayor parte de la atmósfera terrestre. Su número atómico es 7 y pertenece al grupo 15 (o VA) de la tabla periódica. El nitrógeno fue aislado por el físico británico Daniel Rutherford en 1772 y reconocido en 1776 como gas elemental por el químico francés Antoine Laurent Lavoisier.
Propiedades El nitrógeno es un gas no tóxico, incoloro, inodoro e insípido. Puede condensarse en forma de un líquido incoloro que, a su vez, puede comprimirse como un sólido cristalino e incoloro. El nitrógeno aparece en dos formas isotópicas naturales; artificialmente se han obtenido cuatro isótopos radiactivos. Tiene un punto de fusión de -210,01 °C, un punto de ebullición de -195,79 °C y una densidad de 1,251 gr/l a 0 °C y 1 atmósfera de presión. Su masa atómica es 14,007.
Se obtiene de la atmósfera haciendo pasar aire por cobre o hierro calientes; el oxígeno se separa del aire dejando el nitrógeno mezclado con gases inertes. El nitrógeno puro se obtiene por destilación fraccionada del aire líquido. Al tener el nitrógeno líquido un punto de ebullición más bajo que el oxígeno líquido, el nitrógeno se destila primero, momento en que puede separarse.
El nitrógeno compone cuatro quintos (78,03%) del volumen de aire. Es inerte y actúa como agente diluyente del oxígeno en los procesos de combustión y respiración. Es un elemento importante en la nutrición de la plantas. Ciertas bacterias del suelo fijan el nitrógeno y lo transforman (por ejemplo en nitratos) para poder ser absorbido por las plantas, en un proceso llamado fijación de nitrógeno. En forma de proteína es un componente importante de las fibras animales. El nitrógeno aparece combinado en los minerales, como el salitre (KNO3) y el nitrato de Chile (NaNO3), dos importantes productos comerciales.
Se combina con otros elementos únicamente a altas temperaturas y presiones. Se hace activo sometiéndolo a una descarga eléctrica a baja presión, combinándose con metales alcalinos para formar azidas; con vapor de cinc, mercurio, cadmio y arsénico para formar nitruros, y con numerosos hidrocarburos para formar ácido cianhídrico y cianuros, también llamados nitrilos. El nitrógeno activado se vuelve nitrógeno ordinario apenas en un minuto.
En estado combinado, interviene en muchas reacciones. Son tantos los compuestos que forma, que el químico estadounidense Edward Franklin elaboró un esquema de compuestos que contienen nitrógeno en lugar de oxígeno. En compuestos, el nitrógeno aparece con todas las valencias que van de -3 a +5. El amoníaco, la hidrazina y la hidroxilamina son ejemplos de compuestos en los que la valencia del nitrógeno es -3, -2 y -1, respectivamente. Los óxidos del nitrógeno son un ejemplo de compuestos en los que el nitrógeno tiene todas las valencias positivas.
Aplicaciones La mayor parte del nitrógeno utilizado en la industria química se obtiene por destilación fraccionada del aire líquido, y se usa para sintetizar amoníaco. A partir de este amoníaco se preparan una gran variedad de productos químicos, como fertilizantes, ácido nítrico, urea, hidrazina y aminas. También se usa el amoníaco para elaborar óxido nitroso (N2O), un gas incoloro conocido popularmente como gas de la risa. Este gas, mezclado con oxígeno, se utiliza como anestésico en cirugía.
El nitrógeno líquido tiene una aplicación muy extendida en el campo de la criogenia como agente enfriante. Su uso se ha visto incrementado con la llegada de los materiales cerámicos que se vuelven superconductores en el punto de ebullición del nitrógeno.
CICLO DEL NITROGENO
A pesar de la abundancia del Nitrógeno en la atmósfera (78%), este puede ser utilizado directamente por las plantas superiores o por animales. Primeramente el Nitrógeno debe fijarse, esto es, combinarse con otros elementos para formar los compuestos llamados nitratos. Cierto tipo de bacterias convierte el Nitrógeno atmosférico (N2) en nitratos, pasando de esta manera al suelo vegetal.
Posteriormente, las plantas utilizan el nitrato como nutriente mineral que toman del suelo, y es utilizado para la formación de proteínas, esto es, para el crecimiento y respiración de tejidos.
En los compuestos nitrogenados, es el Nitrógeno un elemento fundamental de la estructura propia de todo ser vivo.
Así, los consumidores del primero y segundo orden se abastecen de Nitrógeno por los alimentos que ingieren, puesto que los compuestos nitrogenados se encuentran en las verduras, frutas, carnes, leguminosas, etc.
OXIGENO
El Oxígeno es el elemento más abundante en la tierra. Es un gas invisible e inodoro, cuya falta causaría nuestra muerte. Al respirar, lo extraemos continuamente del aire, donde está mezclado con otros gases. Se encuentran en los mares, disuelto en el agua, en cuya composición interviene; en las rocas forma parte de muchos minerales. El Oxígeno ordinario está compuesto por moléculas con dos átomos y su símbolo es O2. En las napas superiores de la atmósfera, es más abundante una forma con moléculas de tres átomos, llamada Ozono. Una capa protectora de Ozono resguarda a la tierra de radiaciones nocivas procedentes del espacio. El Oxígeno es muy reactivo. La combustión, la oxidación y la respiración son algunas de las reacciones en que interviene el Oxígeno en la atmósfera.
Oxígeno, de símbolo O, es un elemento gaseoso ligeramente magnético, incoloro, inodoro e insípido. El oxígeno es el elemento más abundante en la Tierra. Fue descubierto en 1774 por el químico británico Joseph Priestley e independientemente por el químico sueco Carl Wilhelm Scheele; el químico francés Antoine Laurent de Lavoisier demostró que era un gas elemental realizando sus experimentos clásicos sobre la combustión.
Propiedades y estado natural El oxígeno gaseoso se condensa formando un líquido azul pálido fuertemente magnético. El oxígeno sólido de color azul pálido se obtiene comprimiendo el líquido. La masa atómica del oxígeno es 15,9994; a la presión atmosférica, el elemento tiene un punto de ebullición de -182,96 °C, un punto de fusión de -218.4 °C y una densidad de 1,429 g/l a 0 °C.
El oxígeno constituye el 21% en volumen o el 23,15% en masa de la atmósfera, el 85,8% en masa de los océanos (el agua pura contiene un 88,8% de oxígeno), el 46,7% en masa de la corteza terrestre (como componente de la mayoría de las rocas y minerales). El oxígeno representa un 60% del cuerpo humano. Se encuentra en todos los tejidos vivos. Casi todas las plantas y animales, incluyendo los seres humanos, requieren oxígeno, ya sea en estado libre o combinado, para mantenerse con vida.
Se conocen tres formas estructurales del oxígeno: el oxígeno ordinario, que contiene dos átomos por molécula y cuya fórmula es O2; el ozono, que contiene tres átomos por molécula y cuya fórmula es O3, y una forma no magnética azul pálida, el O4, que contiene cuatro átomos por molécula, y se descompone fácilmente en oxígeno ordinario. Se conocen tres isótopos estables del oxígeno: el oxígeno 16 (de masa atómica 16) es el más abundante. Representa un 99,76% del oxígeno ordinario y se utilizó en la determinación de las masas atómicas hasta la década de 1960.
El oxígeno se prepara en el laboratorio a partir de ciertas sales como el clorato de potasio, el peróxido de bario y el peróxido de sodio. Los métodos industriales más importantes para la obtención de oxígeno son la electrólisis del agua y la destilación fraccionada de aire líquido. En este último método, se licúa el aire y se deja evaporar. En el aire líquido, el nitrógeno es más volátil y se evapora antes, quedando el oxígeno en estado líquido. A continuación el oxígeno se almacena y se transporta en forma líquida o gaseosa.
El oxígeno está presente en muchos compuestos orgánicos e inorgánicos. Forma compuestos llamados óxidos con casi todos los elementos, incluyendo algunos de los gases nobles. La reacción química en la cual se forma el óxido se llama oxidación. La velocidad de la reacción varía según los elementos. La combustión ordinaria es una forma de oxidación muy rápida. En la combustión espontánea, el calor desarrollado por la reacción de oxidación es suficientemente grande para elevar la temperatura de la sustancia hasta el punto de producir llamas. Por ejemplo, el fósforo combina tan vigorosamente con el oxígeno, que el calor liberado en la reacción hace que el fósforo se funda y arda. Algunas sustancias finamente divididas presentan un área tan grande de superficie al aire, que arden formando llamas por combustión espontánea; a éstas se las llama sustancias pirofóricas. El azufre, el hidrógeno, el sodio y el magnesio combinan con el oxígeno menos energéticamente y sólo arden después de la ignición. Algunos elementos como el cobre y el mercurio reaccionan lentamente para formar los óxidos, incluso cuando se les calienta. Los metales inertes, como el platino, el iridio y el oro únicamente forman óxidos por métodos indirectos.
Aplicaciones Se usan grandes cantidades de oxígeno en los sopletes para soldar a alta temperatura, en los cuales, la mezcla de oxígeno y otro gas produce una llama con una temperatura muy superior a la que se obtiene quemando gases en aire. El oxígeno se le administra a pacientes con problemas respiratorios y también a las personas que vuelan a altitudes elevadas, donde la baja concentración de oxígeno no permite la respiración normal. El aire enriquecido con oxígeno se utiliza para fabricar acero en los hornos de hogar abierto.
El oxígeno de gran pureza se utiliza en las industrias de fabricación de metal. Es muy importante como líquido propulsor en los misiles teledirigidos y en los cohetes.
CICLO DEL OXIGENO Las plantas verdes y los animales mantienen un constante intercambio de los gases atmosféricos, Dióxido de Carbono y Oxígeno durante sus procesos de vida. Así, el Ciclo de Oxígeno se analiza en función de la absorción de CO2 y de H2O que son utilizados por las plantas para realizar fotosíntesis con la consecuente liberación de Oxígeno que es aprovechado por animales y plantas en el proceso de respiración. Este ciclo permite la constante renovación del Oxígeno en el aire, que constituye el 21% composición de gases de la atmósfera terrestre.
HIDROGENO Imaginemos un mundo sin luz ni calor: es lo que sucedería de no existir el Hidrógeno. Aunque no podamos verlo, ni olerlo, ni percibir su sabor, es el elemento más abundante en el universo. Es un gas que sirve para muchas cosas. Gran parte de él se transforma en amoníaco que se usa en la fabricación de abono y otras sustancias. En la industria de la alimentación, los aceites y grasas vegetales se convierten en marsarina por hidrogenación (tratamiento con Hidrógeno), un proceso que también se aplica en la transformación de productos del petróleo en gasolinas. Todos los ácidos deben su acidez a los iones de Hidrógeno.
Hidrógeno (en griego, ‘creador de agua’), de símbolo H, es un elemento gaseoso reactivo, insípido, incoloro e inodoro. Su número atómico es 1 y pertenece al grupo 1 (o IA) del sistema periódico.
En un principio no se le distinguía de otros gases hasta que el químico británico Henry Cavendish demostró en 1766 que se formaba en la reacción del ácido sulfúrico con los metales y, más tarde, descubrió que el hidrógeno era un elemento independiente que se combinaba con el oxígeno para formar agua. El químico británico Joseph Priestley lo llamó ‘aire inflamable’ en 1781, y el químico francés Antoine Laurent de Lavoisier le dio finalmente el nombre de hidrógeno.
El primer lugar de la tabla periódica lo ocupa el Hidrógeno, cuyo átomo está constituido por un protón y un electrón.
A través del análisis de la luz emitida por las estrellas, se puede asegurar que el Hidrógeno es el elemento más abundante del universo: constituye el 90% del total.
Por el contrario, el Hidrógeno en estado libre es escaso en la tierra debido a la reactividad que posee y a la débil atracción gravitatoria de nuestro planeta, demasiado pequeño para retener moléculas tan ligeras. Se encuentra en estado libre en los gases volcánicos o en los que brotan de las fuentes naturales y en las capas más altas de la atmósfera. En estado de combinación, sin embargo, es probablemente, después de Oxigeno, el elemento más abundante en la tierra. Combinado con el Oxígeno constituye el 11,2% de la masa de agua.
Propiedades Químicas Debido a la pequeña densidad de Hidrógeno (0,09 g/l) es muy difusible y atraviesa los cuerpos porosos. Los metales finamente divididos la absorben en grandes cantidades (oclusión). Es muy poco soluble en el agua debido a que sus moléculas no son polares. En estado líquido su densidad es de 0,07 g/cm3. Su punto de congelación es de –259,14 ºC y su punto de ebullición –252,8%.
Propiedades Físicas Por su extrema pequeñez y sus especiales características, el átomo de Hidrógeno se considera prácticamente con todos los elementos generalmente en frío. Da lugar a muchas reacciones químicas. El Hidrógeno es combustible y al arder se combina con el Oxígeno, dando agua, esto ocurre no sólo con el Oxígeno en estado libre sino también con el Oxígeno combinado. Así por ejemplo, ocurre cuando reacciona con el Óxido de Cobre Cu O + H2 Cu + H2O
DIOXIDO DE CARBONO
Dióxido de carbono, gas incoloro, inodoro y con un ligero sabor ácido, cuya molécula consiste en un átomo de carbono unido a dos átomos de oxígeno (CO2). El químico escocés Joseph Black lo denominó "aire fijo", y lo obtuvo a partir de la descomposición de la marga y la caliza, como parte de la composición química de esas sustancias. El químico francés Antoine Lavoisier lo identificó como un óxido de carbono al demostrar que el gas obtenido por la combustión del carbón de leña es idéntico en sus propiedades al "aire fijo" obtenido por Black. El dióxido de carbono es 1,5 veces aproximadamente más denso que el aire. Es soluble en agua en una proporción de un 0,9 de volumen del gas por volumen de agua a 20 °C..
El dióxido de carbono se produce por diversos procesos: por combustión u oxidación de materiales que contienen carbono, como el carbón, la madera, el aceite o algunos alimentos; por la fermentación de azúcares, y por la descomposición de los carbonatos bajo la acción del calor o los ácidos. Comercialmente el dióxido de carbono se recupera de los gases de hornos de calcinación, de los procesos de fermentación, de la reacción de los carbonatos con los ácidos, y de la reacción del vapor con el gas natural, una fase de la producción comercial de amoníaco. El dióxido de carbono se purifica disolviéndolo en un solución concentrada de carbonato alcalino y luego calentando la disolución con vapor. El gas se recoge y se comprime en cilindros de acero.
La atmósfera contiene dióxido de carbono en cantidades variables, aunque normalmente es de 3 a 4 partes por 10.000, y aumenta un 0,4% al año. Es utilizado por las plantas verdes en el proceso conocido como fotosíntesis, por el cual se fabrican los carbohidratos, dentro del ciclo del carbono.
El dióxido de carbono se usa para fabricar carbonato de sodio, Na2CO3 • 1OH2O (sosa para lavar), e hidrogenocarbonato de sodio, NaHCO3 (bicarbonato de sodio). Disuelto bajo una presión de 2 a 5 atmósferas, el dióxido de carbono produce la efervescencia de las bebidas gaseosas. No arde ni sufre combustión, por lo que se emplea en extintores de fuego. El extintor de CO2 es un cilindro de acero lleno de dióxido de carbono líquido que, cuando se libera, se expande repentinamente y produce una bajada de temperatura tan enorme que se solidifica en "nieve" en polvo. Esta nieve se volatiliza (se evapora) al contacto con la sustancia en combustión, produciendo una capa de gas que enfría y mitiga la llama. El dióxido de carbono sólido, conocido como hielo seco, se usa mucho como refrigerante. Su capacidad para enfriar es casi el doble que la del hielo del agua; sus ventajas son que no pasa a líquido sino que se convierte en un gas, produciendo una atmósfera inerte que reduce el crecimiento de las bacterias.
La presencia de dióxido de carbono en la sangre estimula la respiración. Por esa razón se le añade dióxido de carbono al oxígeno o aire ordinario en la respiración artificial, y a los gases utilizados en la anestesia.
MONÓXIDO DE CARBONO
Monóxido de carbono, compuesto químico de carbono y oxígeno, de fórmula CO. Es un gas incoloro e inodoro, un 3% más ligero que el aire, que resulta venenoso para los animales de sangre caliente y muchas otras formas de vida. Al ser inhalado se combina con la hemoglobina de la sangre impidiendo la absorción de oxígeno y produciendo asfixia.
El monóxido de carbono se forma al quemar carbono o sustancias compuestas de carbono con una cantidad insuficiente de aire. Incluso cuando dicha cantidad de aire es en teoría suficiente, la reacción no siempre se completa, pues los gases de combustión contienen una parte de oxígeno libre y una parte de monóxido de carbono.
Una reacción incompleta suele darse cuando ésta tiene lugar de una manera rápida, como en los motores de los automóviles, lo que provoca en los gases del escape la presencia de cantidades nocivas de monóxido de carbono que pueden alcanzar un alto porcentaje. Este problema se elimina con la ayuda de dispositivos anticontaminantes que reducen el monóxido de carbono a niveles inferiores al 1%. Una cantidad de 1/100.000 de monóxido de carbono en el aire puede llegar a provocar síntomas de envenenamiento; y una cantidad tan pequeña como 1/500 puede ser fatal en menos de 30 minutos. El monóxido de carbono es el principal componente del aire contaminado en las áreas urbanas.
Debido a su falta de olor, el monóxido de carbono es un veneno engañoso. Sólo produce ligeros síntomas de dolor de cabeza, náuseas o fatiga, seguidos de estado de inconsciencia. Los combustibles gaseosos, que pueden llegar a contener hasta un 50% de monóxido de carbono, suelen llevar pequeñas cantidades de compuestos de azufre de olor desagradable con el propósito de detectar posibles fugas.
El monóxido de carbono es un importante combustible industrial y un componente del gas pobre, del gas de altos hornos y del gas de hulla. En la metalurgia del acero fundido, el monóxido de carbono formado a partir del coque, actúa como agente reductor, extrayendo el oxígeno del mineral. El monóxido de carbono se combina activamente con el cloro para formar cloruro de carbonilo o fosgeno, y calentado en presencia de un catalizador se combina con el hidrógeno formando metanol. La combinación directa del monóxido de carbono con ciertos metales, forma compuestos gaseosos, y se emplea para el refinado de dichos metales, especialmente el níquel.
El punto de fusión del monóxido de carbono es de -205 °C y su punto de ebullición de -191,5 °C.
Gas natural El gas natural es también un producto energético que se extrae de la tierra y cuyo origen es orgánico. El gas se emplea principalmente para calefacción y para cocinar. En la guajira colombiana existen grandes yacimientos de gas natural, el cual se considera una fuente muy importante de energía para la costa atlántica colombiana.
¿ Cómo es el Ciclo del CO2 en los ecosistemas ? El Dióxido de Carbono, es incorporado por la fotosíntesis en los tejidos vivos de las plantas. Cuando las plantas son devoradas por los herbívoros, los carbohidratos y las demás moléculas de la planta que contienen Carbono se descomponen en el Sistema Digestivo del animal y en las células del cuerpo, con la liberación del Dióxido de Carbono, a través de la respiración, hacia la atmósfera. Los carnívoros que se alimentan de la carne de dichos animales asimilarán, a su vez, los compuestos de Carbono.
Finalmente, los desintegradores o descomponedores desdoblan las moléculas orgánicas cuando los animales y las plantas mueren, liberando el Dióxido de Carbono.
La quema de combustibles también devuelve el Dióxido de Carbono a la atmósfera. El Carbono circula a través del ecosistema desde los productores hasta los descomponedores. Se cumple el ciclo ser vivo – ambiente – ser vivo. Si las plantas fueran destruidas, el Carbono no pararía a los animales y a los desintegradores, los cuales desaparecerían.
El hombre ha aumentado la cantidad normal del CO2 en la atmósfera, rompiendo su equilibrio. La cantidad de CO2 consumido durante la fotosíntesis, es menor que la cantidad que retorna por acción del hombre, presentándose un aumento.
Por otro lado, el Dióxido de Carbono tiene la propiedad de absorber los rayos calóricos, por lo tanto, cuando la tierra emite a su vez calor al espacio, el CO2 lo retiene, produciendo un aumento de la temperatura de la tierra, lo que podría conducir en el futuro a un cambio del clima terrestre, trayendo graves consecuencias a los ecosistemas.
El Dióxido de Carbono es un gas incoloro, de olor penetrante y de sabor ligeramente ácido. Es muy soluble en el agua, en donde desempeña un papel muy importante, el de mantener constante concentración de Hidrógeno. Se utiliza mucho en la fabricación de gaseosas, de panes, en la fermentación de bebidas alcoholicas y en la fabricación de hielo seco, entre otros.
GASES NOBLES O INERTES
No tienen carácter metálico ni tampoco no metálico, forman un grupo aparte. Por poseer la última órbita electrónica completa – tiene ocho electrones -, su reaccionabilidad química es prácticamente nula. Desde el punto de vista de la última órbita, constituye una excepción el Helio (He), que tiene dos electrones en el primer y único nivel de energía y por tanto alcanza el límite cuántico de Pauli. Así, no puede formar compuestos estables con otros elementos y en la naturaleza se lo encuentra en moléculas monoatómicas, como todos los demás gases nobles.
Los gases nobles no forman compuestos, ni entre ellos mismos ni con otros elementos. Todos estos elementos son gases a temperatura ambiente, a veces de valencia y son monoatómicos.
GASES INERTES He (Helio), Ne (Neón), Ar (Argón), Kr (Kriptón), Xe (Xenón) y Rn (Radón)
CONTAMINACIÓN ATMOSFÉRICA
Contaminación atmosférica, contaminación de la atmósfera por residuos o productos secundarios gaseosos, sólidos o líquidos, que pueden poner en peligro la salud del hombre y la salud y bienestar de las plantas y animales, atacar a distintos materiales, reducir la visibilidad o producir olores desagradables. Entre los contaminantes atmosféricos emitidos por fuentes naturales, sólo el radón, un gas radiactivo, es considerado un riesgo importante para la salud. Subproducto de la desintegración radiactiva de minerales de uranio contenidos en ciertos tipos de roca, el radón se filtra en los sótanos de las casas construidas sobre ella. Se da el caso, y según recientes estimaciones del gobierno de Estados Unidos, de que un 20% de los hogares del país contienen concentraciones de radón suficientemente elevadas como para representar un riesgo de cáncer de pulmón.
Cada año, los países industriales generan miles de millones de toneladas de contaminantes. Los contaminantes atmosféricos más frecuentes y más ampliamente dispersos se describen en la tabla adjunta. El nivel suele expresarse en términos de concentración atmosférica (microgramos de contaminantes por metro cúbico de aire) o, en el caso de los gases, en partes por millón, es decir, el número de moléculas de contaminantes por millón de moléculas de aire. Muchos contaminantes proceden de fuentes fácilmente identificables; el dióxido de azufre, por ejemplo, procede de las centrales energéticas que queman carbón o petróleo. Otros se forman por la acción de la luz solar sobre materiales reactivos previamente emitidos a la atmósfera (los llamados precursores). Por ejemplo, el ozono, un peligroso contaminante que forma parte del smog, se produce por la interacción de hidrocarburos y óxidos de nitrógeno bajo la influencia de la luz solar. El ozono ha producido también graves daños en las cosechas. Por otra parte, el descubrimiento en la década de 1980 de que algunos contaminantes atmosféricos, como los clorofluorocarbonos (CFC), están produciendo una disminución de la capa de ozono protectora del planeta ha conducido a una supresión paulatina de estos productos.
Meteorología y efectos sobre la salud La concentración de los contaminantes se reduce al dispersarse éstos en la atmósfera, proceso que depende de factores climatológicos como la temperatura, la velocidad del viento, el movimiento de sistemas de altas y bajas presiones y la interacción de éstos con la topografía local, por ejemplo las montañas y valles. La temperatura suele decrecer con la altitud, pero cuando una capa de aire frío se asienta bajo una capa de aire caliente produciendo una inversión térmica, la mezcla atmosférica se retarda y los contaminantes se acumulan cerca del suelo. Las inversiones pueden ser duraderas bajo un sistema estacionario de altas presiones unido a una baja velocidad del viento.
Un periodo de tan sólo tres días de escasa mezcla atmosférica puede llevar a concentraciones elevadas de productos peligrosos en áreas de alta contaminación y, en casos extremos, producir enfermedades e incluso la muerte. En 1948 una inversión térmica sobre Donora, Pennsylvania, produjo enfermedades respiratorias en más de 6.000 personas ocasionando la muerte de veinte de ellas. En Londres, la contaminación segó entre 3.500 y 4.000 vidas en 1952, y otras 700 en 1962. La liberación de isocianato de metilo a la atmósfera durante una inversión térmica fue la causa del desastre de Bhopal, India, en diciembre de 1984, que produjo al menos 3.300 muertes y más de 20.000 afectados. Los efectos de la exposición a largo plazo a bajas concentraciones de contaminantes no están bien definidos; no obstante, los grupos de riesgo son los niños, los ancianos, los fumadores, los trabajadores expuestos al contacto con materiales tóxicos y quienes padecen enfermedades pulmonares o cardiacas. Otros efectos adversos de la contaminación atmosférica son los daños que pueden sufrir el ganado y las cosechas.
A menudo los primeros efectos perceptibles de la contaminación son de naturaleza estética y no son necesariamente peligrosos. Estos efectos incluyen la disminución de la visibilidad debido a la presencia de diminutas partículas suspendidas en el aire, y los malos olores, como la pestilencia a huevos podridos producida por el sulfuro de hidrógeno que emana de las fábricas de papel y celulosa.
Fuentes y control La combustión de carbón, petróleo y gasolina es el origen de buena parte de los contaminantes atmosféricos. Más de un 80% del dióxido de azufre, un 50% de los óxidos de nitrógeno, y de un 30 a un 40% de las partículas en suspensión emitidos a la atmósfera en Estados Unidos proceden de las centrales eléctricas que queman combustibles fósiles, las calderas industriales y las calefacciones. Un 80% del monóxido de carbono y un 40% de los óxidos de nitrógeno e hidrocarburos emitidos proceden de la combustión de la gasolina y el gasóleo en los motores de los coches y camiones. Otras importantes fuentes de contaminación son la siderurgia y las acerías, las fundiciones de cinc, plomo y cobre, las incineradoras municipales, las refinerías de petróleo, las fábricas de cemento y las fábricas de ácido nítrico y sulfúrico.
Entre los materiales que participan en un proceso químico o de combustión puede haber ya contaminantes (como el plomo de la gasolina), o éstos pueden aparecer como resultado del propio proceso. El monóxido de carbono, por ejemplo, es un producto típico de los motores de explosión. Los métodos de control de la contaminación atmosférica incluyen la eliminación del producto peligroso antes de su uso, la eliminación del contaminante una vez formado, o la alteración del proceso para que no produzca el contaminante o lo haga en cantidades inapreciables. Los contaminantes producidos por los automóviles pueden controlarse consiguiendo una combustión lo más completa posible de la gasolina, haciendo circular de nuevo los gases del depósito, el carburador y el cárter, y convirtiendo los gases de escape en productos inocuos por medio de catalizadores. Las partículas emitidas por las industrias pueden eliminarse por medio de ciclones, precipitadores electrostáticos y filtros. Los gases contaminantes pueden almacenarse en líquidos o sólidos, o incinerarse para producir sustancias inocuas.
Efectos a gran escala Las altas chimeneas de las industrias no reducen la cantidad de contaminantes, simplemente los emiten a mayor altura, reduciendo así su concentración in situ. Estos contaminantes pueden ser transportados a gran distancia y producir sus efectos adversos en áreas muy alejadas del lugar donde tuvo lugar la emisión. El pH o acidez relativa de muchos lagos de agua dulce se ha visto alterado hasta tal punto que han quedado destruidas poblaciones enteras de peces. En Europa se han observado estos efectos, y así, por ejemplo, Suecia ha visto afectada la capacidad de sustentar peces de muchos de sus lagos. Las emisiones de dióxido de azufre y la subsiguiente formación de ácido sulfúrico pueden ser también responsables del ataque sufrido por las calizas y el mármol a grandes distancias.
El creciente consumo de carbón y petróleo desde finales de la década de 1940 ha llevado a concentraciones cada vez mayores de dióxido de carbono. El efecto invernadero resultante, que permite la entrada de la energía solar, pero reduce la reemisión de rayos infrarrojos al espacio exterior, genera una tendencia al calentamiento que podría afectar al clima global y llevar al deshielo parcial de los casquetes polares. Es concebible que un aumento de la cubierta nubosa o la absorción del dióxido de carbono por los océanos pudieran poner freno al efecto invernadero antes de que se llegara a la fase del deshielo polar. No obstante, los informes publicados en la década de 1980 indican que el efecto invernadero es un hecho y que las naciones del mundo deberían tomar medidas inmediatamente para ponerle solución.
Medidas gubernamentales Muchos países tienen normas sobre la calidad del aire con respecto a las sustancias peligrosas que pueda contener. Estas normativas marcan los niveles máximos de concentración que permiten garantizar la salud pública. También se han establecido normas para limitar las emisiones contaminantes del aire que producen las diferentes fuentes de contaminación. Sin embargo, la naturaleza de este problema no podrá resolverse sin un acuerdo internacional. En marzo de 1985, en una convención auspiciada por las Naciones Unidas, 49 países acordaron proteger la capa de ozono. En el Protocolo de Montreal, renegociado en 1990, se solicita la eliminación progresiva de ciertos clorocarbonos y fluorocarbonos antes del año 2000 y ofrece ayuda a los países en vías de desarrollo para realizar esta transición.
CONTAMINANTE PRINCIPALES FUENTES COMENTARIOS
Monóxido de carbono (CO) Gases de escape de vehículos de motor; algunos procesos industriales Máximo permitido: 10 mg/m3 (9 ppm) en 8 hr; 40 mg/m3 en 1 hr (35 ppm)
Dióxido de azufre (SO2) Instalaciones generadoras de calor y electricidad que utilizan petróleo o carbón con contenido sulfuroso; plantas de ácido sulfúrico Máximo permitido: 80 µg/m3 (0,03 ppm) en un año; 365 µg/m3 en 24 hr (0,14 ppm)
Partículas en suspensión Gases de escape de vehículos de motor; procesos industriales; incineración de residuos; generación de calor y electricidad; reacción de gases contaminantes en la atmósfera Máximo permitido: 75 µg/m3 en un año; 260 µg/m3 en 24 hr; compuesto de carbón, nitratos, sulfatos y numerosos metales, como el plomo, el cobre, el hierro y el cinc
Plomo (Pb) Gases de escape de vehículos de motor, fundiciones de plomo; fábricas de baterías Máximo permitido: 1,5 µg/m3 en 3 meses; la mayor parte del plomo contenido en partículas en suspensión
Óxidos de nitrógeno (NO, NO2) Gases de escape de vehículos de motor; generación de calor y electricidad; ácido nítrico; explosivos; fábricas de fertilizantes Máximo permitido: 100 µg/m3 (0,05 ppm) en un año para el NO2; reacciona con hidrocarburos y luz solar para formar oxidantes fotoquímicos
Oxidantes fotoquímicos (fundamentalmente ozono [O3]; también nitrato peroxiacetílico [PAN] y aldehídos) Se forman en la atmósfera como reacción a los óxidos de nitrógenos, hidrocarburos y luz solar Máximo permitido: 235 µg/m3 (0,12 ppm) en 1 hr
Hidrocarburos no metánicos (incluye etano, etileno, propano, butanos, pentanos, acetileno) Gases de escape de vehículos de motor; evaporación de disolventes; procesos industriales; eliminación de residuos sólidos; combustión de combustibles Reacciona con los óxidos de nitrógeno y la luz solar para formar oxidantes fotoquímicos
Dióxido de carbono (CO2) Todas las fuentes de combustión Posiblemente perjudicial para la salud en concentraciones superiores a 5000 ppm en 2-8 hr; los niveles atmosféricos se han incrementado desde unas 280 ppm hace un siglo a más de 350 ppm en la actualidad; probablemente esta tendencia esté contribuyendo a la generación del efecto invernadero
EL EFECTO INVERNADERO
En nuestra ciudad estamos viviendo en pleno lo que se ha conocido como efecto invernadero.
Un invernadero es un recinto limitado por una superficie transparente (vidrio, plástico) en la que el calor puede penetrar, pero no escapar, lo que provoca un aumento de la temperatura en el interior del recinto.
Los gases presentes en la atmósfera tienen la capacidad de permitir el paso de la radiación solar haciendo que la tierra se caliente. En forma natural, la tierra, a su vez, emite o libera el calor excedente hacia la atmósfera.
Sin embargo, en los últimos tiempos ha aumentado la cantidad de gas Dióxido de Carbono en la atmósfera. Este hecho se ha producido, básicamente, por el uso excesivo de combustibles fósiles como el petróleo o el carbón y por la tala indiscriminada de bosques. Así, el Dióxido de Carbono en la atmósfera actúa del mismo modo de las superficies transparentes de un invernadero: deja pasar el calor del sol hacia la tierra, pero impide el paso al exterior. Como consecuencia del fenómeno, la temperatura de la tierra están en lento pero continuo aumento.
VAPOR DE AGUA Proporciona al aire la humedad necesaria para la formación de nubes lluvia y nieve, que una vez en la tierra, es aprovechada por plantas y animales. El vapor de agua en la atmósfera varía según la cercanía del mar y la distancia desde el suelo, puesto que la presencia de este gas en el aire se debe a la evaporación de las aguas que componen la hidrosfera.
OZONO La molécula del Oxígeno es biatómica CO2 pero posee una forma acotrópica cuya molécula está formada por tres átomos de Oxígeno. El Ozono (O3). La alotropía es un fenómeno por el cual un elemento puede presentarse en diferentes estados, ya sea porque difieren en su estructura atómica o por diferencias moleculares. En los estados alotrópicos es posible la transformación de una variedad a otra. Generalmente tienen propiedades diferentes. El Ozono se encuentra en la atmósfera, dependiendo su cantidad de las distintas capas atmosféricas en que se encuentre. Es importante señalar que se halla en grandes cantidades en el campo ya que es producido por la fotosíntesis de las plantas. También se puede encontrar en el aire después de las tormentas y en lugares donde están situados equipos eléctricos porque se forma por descargas eléctricas en contacto con el Oxígeno del aire.
LLUVIA ACIDA Se debe al incremento de las emisiones de Oxido de Azufre que en el aire se convierten en pequeñas gotas de Acido Sulfúrico. Tienen impacto ambiental severo, cambian el PH del suelo, afectando los cultivos; acidifican lagos y ríos. También desintegran las edificaciones.
La lluvia ácida es un tipo de precipitación altamente corrosiva, a causa de las sustancias que se encuentran disueltas en ella. Los Oxidos de Azufre y de Nitrógeno del smog se combinan con el agua de la atmósfera, formando ácido sulfúrico y ácido nítrico, los que son precipitados por la lluvia. La lluvia ácida se puede manifestar a miles de Km de las fuentes de contaminación, a causa de los vientos y sus principales efectos son:
- Acidificación de lagos y ríos, lo que en ocasiones provoca la muerte de especies acuáticas
- Destrucción de bosques a causa de la alteración del suelo y la acción de los ácidos en la superficie de las hojas
- Destrucción del mármol y la erosión de la piedra calisa
BIBLIOGRAFÍA
- Geografía General de Educación Media.
- Ciencias Naturales HOY 7º año. Editorial Santillana.
- Enciclopedia Encarta 98. Microsoft.
- Colección Cole-Cole (matemçatica, Física y Química).
- Internet.
martes, abril 17, 2007
SINTESIS HISTORIA TEORIA ATOMICA
- HISTORIA DEL ÁTOMO
PARA SABER MÁS, HAGA CLICK AQUÍ
El conocimiento del átomo ha tenido un desarrollo muy lento, ya que la gente se limitaba a especular sobre él. Demócrito (1) fue el primero en afirmar que la materia está compuesta por átomos, y que estos eran indivisibles. Y hay quedo la cosa hasta que Dalton, (2) en 1803 lanzó su teoría atómica de la materia. En ella decía que todos los elementos que se conocen están constituidos por átomos. A partir de este momento la física se centra en el estudio del átomo. En 1811 Amedeo Avogadro formuló una ley que lleva su nombre “ley de abogadro”. Esta ley viene a decir que dos volúmenes iguales de diferentes gases y en las mismas condiciones tienen el mismo número de moléculas, pero no el mismo número de átomos. En 1906 J.J. Thomson (4), supuso que Dalton estaba equivocado, porque el átomo estaba compuesto de electrones.
A medida que la tecnología iba avanzando, el estudio del átomo se abría camino con más facilidad. En 1896 Becquerel (5), descubridor de la radioactividad supuso que los electrones tenían carga eléctrica. Cosa que Millikan (6), confirmó veinte años después. En 1911 Rutherford (7), lanzó la primera teoría sobre la estructura del átomo, en ella decía que los electrones giraban alrededor del núcleo como si fuera un sistema solar en miniatura. Esta teoría se mantuvo hasta 1913, fecha en la cual Bohr (8), lanzó una nueva teoría atómica, en ella decía que los electrones giran alrededor del núcleo en órbitas. Esta teoría todavía no era la definitiva, pero si la base de las teorías actuales sobre el átomo. En 1919 Rutherford descubrió que el núcleo de los átomos estaba compuesto por protones, y que estos tenían carga positiva. Y en 1932 Chadwick (9), descubrió el neutrón, una de las partículas fundamentales de la materia que se encuentra en el núcleo del átomo. Como ves el átomo actual, tal y como se conoce hoy, a pasado por un proceso de estudio e investigación muy largo.
1.DEMÓCRITO:
Demócrito fue un filósofo griego presocrático (460 a.C. -370 a.C.) fue el primero en dar el concepto de átomo, según él todas las cosas están compuestas de partículas diminutas, indivisibles e indestructibles a las que llamó atoma, “indivisible”.
2. DALTON:
John Dalton nació en 1766 y murió en 1844. Fue un importante científico británico. Su descubrimiento más importante es la “Ley de Dalton de las presiones parciales”; según la cual, la presión ejercida por una mezcla de gases es igual a la suma de las presiones de cada gas por separado, (cada uno de ellos ocupando el mismo volumen que la mezcla). Estos estudios de las propiedades físicas del aire atmosférico y otros gases le llevaron a la conclusión de que la materia está formada por átomos de diferentes masa que se combinan para formar compuestos, teoría atómica de la materia. Esta hipótesis se basa en los siguientes postulados:
Los elementos están constituidos por átomos, que son partículas materiales independientes, inalterables e indivisibles.
Los átomos de un mismo elemento son iguales en masa y en el resto de propiedades.
Los átomos de distintos elementos tienen diferentes masa y propiedades.
Los compuestos se forman por la unión de átomos de los correspondientes elementos en relación de números enteros.
En las reacciones químicas, los átomos ni se crean ni se destruyen, únicamente se redistribuyen.
Dalton dio a conocer por primera vez su teoría atómica en 1803, habían pasado más de dos mil años desde que Demócrito nombrara el átomo. También dio las masa atómicas de varios elementos ya conocidos en relación con la masa del hidrógeno.
3. FARADAY:
Michael Faraday, físico y químico británico, nació en 1791 y murió en 1867. Entre otras muchas cosas, investigó los fenómenos de la electrólisis, y descubrió dos leyes fundamentales:
- la masa de una sustancia depositada por una corriente eléctrica en una electrólisis es proporcional a la cantidad de electricidad que pasa por el electrólito.
- las cantidades de las sustancias electrolíticas depositadas por la acción de una misma cantidad de electricidad son proporcionales a la masa equivalente de las sustancias.
Esto viene a decir:
· La cantidad de material depositada en el electrodo es proporcional a la intensidad de corriente que atraviesa el electrólito.
· la masa de los elementos transformados es proporcional a las masas equivalentes de los elementos ( sus masas atómicas divido por sus valencias).
4 THOMSON:
Sir Joseph Jonh Thomson nació y murió en Inglaterra en 1856 y 1940 respectivamente. Sus investigaciones con los rayos catódicos le llevaron a suponer que el átomo no era la partícula más pequeña, porque estaba compuesto de electrones ( partículas muy inferiores al átomo). Elaboró la teoría “del pudín de pasas”, en ella decía que los electrones eran “ciruelas” negativas incrustadas en un “pudín” de materia positiva. En 1906 recibió el Premio Nobel.
5.BECQUEREL:
Antonie Henri Becquerel nació en 1852 y murió en 1908. En 1896 descubrió por accidente el fenómeno conocido por “radioactividad”. Observó que las sales de uranio podían ennegrecer una placa fotográfica aun estando separado de la misma por un vidrio. También observó que los rayos que producían ese oscurecimiento descargaban un electroscopio lo que indica que tenían carga eléctrica. Recibió el Premio Nobel en 1903 por sus estudios sobre la radioactividad.
6.MILLIKAN:
Robert Andrews Millikan (1868-1953). En 1923 recibió el Premio Nobel de física por los experimentos que le permitieron medir la carga de un electrón. También realizó una importante investigación de los rayos cósmicos.
7.RUTHERFORD:
Nelson Rutherford (1871-1937). Fue físico y químico, británico. Hoy en día todavía se le considera como uno de los más importantes investigadores de la física nuclear.
Poco después de que Becqueler descubriera la radioactividad, identificó los tres componentes que la componían a los que llamó rayos: alfa, beta y gamma. En 1911 su estudio sobre la radiación le llevó a formular una teoría sobre la estructura del átomo, fue el primero en definir el átomo como un núcleo positivo, alrededor del cual giran los electrones de carácter negativo, esta teoría se conoce hoy en día como “la teoría atómica de Rutherford”. Esta teoría defiende la postura de que los electrones giran alrededor del núcleo como un sistema solar en miniatura.
En 1919 expuso gas nitrógeno a una fuente radiactiva que emitía partículas alfa. Algunas de estas partículas chocaban con los átomos de nitrógeno originando oxigeno. El núcleo de cada átomo transformado tenía partículas positivamente cargadas, a estas partículas se las denominó protones. Investigaciones posteriores demostraron que los protones formaban parte del núcleo de todos los elementos.
8. BOHR:
Neils Bohr físico y químico de nacionalidad danesa nació en 1885 y murió en 1962. En 1913 desarrolló una hipótesis conocida hoy en día como “teoría atómica de Bohr”. Para formular esta teoría partió de la teoría atómica de Rutherford. Esta teoría viene a decir que los electrones están situados en órbitas o capas definida a una cierta distancia del núcleo y que tienen un movimiento continuo. La colocación de esto electrones se denomina configuración electrónica. Hay siete capas electrónicas. La primera capa se llena con dos electrones la segunda con ocho y así sucesivamente hasta la séptima, pero no se conoce ningún elemento que tenga llena la séptima capa. La hipótesis de Bohr solucionaba varios problemas que se le habían planteado a la de Rutherford, pero también fallaba ante otros. En 1922 recibió el Premio Nobel por su gran trabajo en la física nuclear.
9.CHADWICK:
James Chadwick (1891-1974), físico y químico británico. Al él se le atribuye el descubrimiento del neutrón, una de las partículas fundamentales de la materia (1932). En 1935 recibió el Premio Nobel por su descubrimiento.
ATOMO ACTUAL
En la actualidad se sabe que el átomo está compuesto por un núcleo y una corteza. El núcleo a su vez está compuesto por neutrones y protones:
· protón: es una partícula nuclear con carga positiva
· neutrones: partícula nuclear sin carga
El neutrón y el protón tienen prácticamente la misma masa.
En la corteza se encuentran los electrones. Estos electrones giran en regiones del espacio llamadas orbitales. El tamaño del átomo está determinado por el movimiento del electrón en estas regiones.
En todos los átomos el número de protones es igual al número de electrones. Este número está determinado por número atómico.
A la suma del número de protones y neutrones se le llama número másico.
ISOTOPO
Es una de las dos o más variables de un átomo que tienen el mismo número atómico, por lo que constituye el mismo elemento. Pero se diferencia en el número másico. Esto quiere decir que se diferencian en el número de neutrones.
MECANICA CLASICA
3º Año Medio
INTRODUCCION A LA MECANICA
La mecánica (o mecánica clásica) es la rama principal de la llamada Física clásica, dedicada al estudio de los movimientos y estados en que se encuentran los cuerpos. Describe y predice las condiciones de reposo y movimiento, bajo la acción de las fuerzas. Se divide en dos partes: Cinemática. Estudian las diferentes clases de movimiento de los cuerpos sin atender las causas que lo producen. Dinámica .Estudia las causas que originan el movimiento de los cuerpos. La estática esta comprendida dentro del estudio de la dinámica y analiza las causas que permiten el equilibrio de los cuerpos.
La mecánica [El fenómeno más obvio y fundamental que observamos a nuestro alrededor es el de movimiento... Prácticamente todos los procesos imaginables pueden describirse como el movimiento de ciertos objetos... Nuestra experiencia diaria nos dice que el movimiento de un cuerpo es influenciado por los cuerpos que lo rodean; esto es por sus interacciones con ellos... Hay varias reglas generales o principios que se aplican a todas las clases de movimiento, no importa cual sea la naturaleza de las interacciones. Este conjunto de principios, y la teoría que los sustenta, se denomina mecánica.
La ciencia de la mecánica como la comprendemos hoy día es el resultado principalmente del genio de Sir Isaac Newton, que produjo la gran síntesis denominada principios de Newton. Sin embargo, muchas personas más han contribuido a su avance. Algunos de los más ilustres son Arquímedes, Galileo, Kepler, Descartes, Einstein.
Concepto de ModeloLa Física utiliza modelos matemáticos para describir los fenómenos naturales. Es decir que las leyes y principios que enuncia son sólo aproximaciones y no algo preciso. Los físicos observan un fenómeno, juntan datos y luego intentan formular una expresión matemática, generalmente basadas en conocimientos anteriores, que se adecue a los datos experimentales.
Cinemática
La cinemática es la rama de la física dedicada al estudio del movimiento de los cuerpos en el espacio, sin atender a las causas que lo producen (lo que llamamos fuerzas). Por tanto la cinemática sólo estudia el movimiento en sí, a diferencia de la dinámica que estudia las interacciones que lo producen.
Modelo físico: Para estudiar la realidad, los físicos se sirven de 'modelos' que, con cierta aproximación y en determinadas condiciones, se corresponden con la ella. Se usan para realizar cálculos teóricos. Así, puede modelar un balón con una esfera para, por ejemplo, calcular su volumen con cierta aproximación conociendo su radio aproximado, aunque no es exacto.
Dinámica
La dinámica es una rama de la física que más trascendencia ha tenido a lo largo del surgimiento del hombre. La dinámica se encarga del estudio del origen del movimiento como tal, por lo que su estudio recae en el saber cuál es el origen de dicho movimiento. Al hablar de dinámica, implícitamente se habla de otra rama del conocimiento que es la estática, la cual debe su estudio a los cuerpos en reposo o bien al estudio de este estado de movimiento.
Leyes de Newton
Sin lugar a dudas, Newton fue uno de los matemáticos más sobresalientes en la historia de la humanidad. Su principal legado son las llamadas "Leyes de Newton", las cuales dan una explicación muy distinta a lo que normalmente conocemos como sólo movimiento. Estas leyes fueron los primeros modelos matemáticos propuestos por el hombre para explicar el movimiento. Y en este sentido Newton es un genio.
Primera ley
Todos los cuerpos permanecen en estado de movimiento rectilíneo y uniforme (MRU) o reposo relativo a menos que exista una fuerza que modifique dicho estado.
Es importante destacar la importancia de la relatividad del reposo. Tanto el reposo como el movimiento son relativos al sistema de referencia desde el cuál sea observado el fenómeno. Por ejemplo, una persona sentada en un tren puede parecer en reposo al compañero de al lado y sin embargo otra persona en la estación diría que esta se encuentra en movimiento. Así mismo, la dirección, velocidad y aceleración, así como todas las magnitudes derivadas de estas son relativas a cada sistema de referencia. Por este motivo siempre se debe indicar respecto a cual sistema de referencia se realizó la observación.
Segunda ley
La fuerza que se aplica para mover una determinada masa es proporcional al producto de la masa por la aceleración:
F = m * a Conocida dicha fórmula por "ecuación fundamental de la dinámica"
Tercera leyA toda Fuerza de acción corresponde una Fuerza de reacción de igual magnitud y sentido contrario. F = F'
Magnitudes mecánicas fundamentales/
Energía
La energía es una magnitud física abstracta, ligada al estado dinámico de un sistema cerrado y que permanece invariable con el tiempo. Todos los cuerpos, por el sólo hecho de estar formados de materia, contienen energía, además, pueden poseer energía adicional debido a su movimiento, a su composición química, a su posición, a su temperatura y a algunas otra propiedades. Por ejemplo se puede decir que un sistema con energía cinética nula está en reposo. La variación de energía de un sistema es igual en magnitud al trabajo requerido para llevar al sistema desde un estado inicial al estado actual. La energía no es un ente físico real, ni una "sustancia intangible" sino sólo un número escalar que se le asigna al estado del sistema físico, es decir, la energía es una herramienta o abstracción matemática de una propiedad de los sistemas físicos.
El uso de la magnitud energía en términos prácticos se justifica porque es mucho más fácil trabajar con magnitudes escalares, como lo es la energía, que con magnitudes vectoriales como la velocidad y la posición. Así, se puede describir completamente la dinámica de un sistema en función de las energías cinética, potencial y de otros tipos de sus componentes. En sistemas aislados además la energía total tiene la propiedad de conservarse es decir ser invariante en el tiempo.
Energía potencial ,Energía cinética, Todos los cuerpos, pueden poseer energía debido a su movimiento, a su composición química, a su posición, a su temperatura, a su masa y a algunas otras propiedades. En las diversas disciplinas de la física y la ciencia, se dan varias definiciones de energía, por supuesto todas coherentes y complementarias entre sí, todas ellas siempre relacionadas con el concepto de trabajo. Trabajo, potencia En mecánica, el trabajo efectuado por una fuerza aplicada sobre una partícula durante un cierto desplazamiento se define como el producto escalar del vector fuerza por el vector desplazamiento. El trabajo es una magnitud física escalar, y se representa con la letra W (Work) para distinguirlo de la magnitud temperatura, normalmente representada con la letra T.
El trabajo es, en general, dependiente de la trayectoria y, por lo tanto, no constituye una variable de estado. La unidad básica de trabajo en el Sistema Internacional es newton metro y se denomina julio.
En trayectorias lineales se expresa como siendo es el vector resultante de todas las fuerzas aplicadas, que para el caso deben tener la misma dirección que el vector desplazamiento pero no necesariamente el mismo sentido. Si los vectores tienen dirección opuesta, es decir quedan como rectas secantes formando un ángulo recto el trabajo efectuado es 0. es el vector desplazamiento
Para calcular el trabajo que una fuerza realiza a lo largo de una trayectoria curvilínea se utiliza el cálculo diferencial. El trabajo que la fuerza realiza en un elemento diferencial ds de la trayectoria es donde FT indica la componente tangencial de la fuerza a la trayectoria.
Para calcular el trabajo a lo largo de toda la trayectoria basta con integrar entre los puntos inicial y final de la curva. En el caso más simple de una fuerza constante F aplicada sobre una distancia d, el trabajo realizado se expresa como la formula siguiente:
Relación entre trabajo y energía
También se llama trabajo a la energía usada para deformar un cuerpo o, en general, alterar la energía de cualquier sistema físico. El concepto de trabajo está ligado al concepto de energía y ambas magnitudes se miden en la misma unidad, el julio.
Esta ligazón puede verse en el hecho que, del mismo modo que existen distintas definiciones de energía para la mecánica y la termodinámica, también existen distintas definiciones de trabajo en cada rama de la física. Es una magnitud de gran importancia para establecer nexos entre las distintas ramas de la física. Trabajo y energía son conceptos que empezaron a utilizarse cuando se abordó el estudio del movimiento de los cuerpos.
Potencia
En Física, potencia es la cantidad de trabajo efectuado por unidad de tiempo. Esto es equivalente a la velocidad de cambio de energía en un sistema o al tiempo empleado en realizar un trabajo, según queda definido por: , donde P es la potencia E es la energía o trabajo t es el tiempo.
La potencia se puede considerar en función de la intensidad y la superficie:
P = I · S es la potencia realizada I es la intensidad S es la superficie
La unidad de potencia en el Sistema internacional (SI) es el vatio (W), el cual es equivalente a un julio por segundo.
Fuera del SI también se utilizan el Caballo de Vapor (CV) equivalente a 746 W
TEST SOBRE DINAMICA
1.-A un cuerpo se la aplican dos fuerzas iguales de 2 N cada una que forman entre sí un ángulo de 90º. La resultante será: A) 4 N B) entre 2 y 4 N C) menor de 2 N
INTRODUCCION A LA MECANICA
La mecánica (o mecánica clásica) es la rama principal de la llamada Física clásica, dedicada al estudio de los movimientos y estados en que se encuentran los cuerpos. Describe y predice las condiciones de reposo y movimiento, bajo la acción de las fuerzas. Se divide en dos partes: Cinemática. Estudian las diferentes clases de movimiento de los cuerpos sin atender las causas que lo producen. Dinámica .Estudia las causas que originan el movimiento de los cuerpos. La estática esta comprendida dentro del estudio de la dinámica y analiza las causas que permiten el equilibrio de los cuerpos.
La mecánica [El fenómeno más obvio y fundamental que observamos a nuestro alrededor es el de movimiento... Prácticamente todos los procesos imaginables pueden describirse como el movimiento de ciertos objetos... Nuestra experiencia diaria nos dice que el movimiento de un cuerpo es influenciado por los cuerpos que lo rodean; esto es por sus interacciones con ellos... Hay varias reglas generales o principios que se aplican a todas las clases de movimiento, no importa cual sea la naturaleza de las interacciones. Este conjunto de principios, y la teoría que los sustenta, se denomina mecánica.
La ciencia de la mecánica como la comprendemos hoy día es el resultado principalmente del genio de Sir Isaac Newton, que produjo la gran síntesis denominada principios de Newton. Sin embargo, muchas personas más han contribuido a su avance. Algunos de los más ilustres son Arquímedes, Galileo, Kepler, Descartes, Einstein.
Concepto de ModeloLa Física utiliza modelos matemáticos para describir los fenómenos naturales. Es decir que las leyes y principios que enuncia son sólo aproximaciones y no algo preciso. Los físicos observan un fenómeno, juntan datos y luego intentan formular una expresión matemática, generalmente basadas en conocimientos anteriores, que se adecue a los datos experimentales.
Cinemática
La cinemática es la rama de la física dedicada al estudio del movimiento de los cuerpos en el espacio, sin atender a las causas que lo producen (lo que llamamos fuerzas). Por tanto la cinemática sólo estudia el movimiento en sí, a diferencia de la dinámica que estudia las interacciones que lo producen.
Modelo físico: Para estudiar la realidad, los físicos se sirven de 'modelos' que, con cierta aproximación y en determinadas condiciones, se corresponden con la ella. Se usan para realizar cálculos teóricos. Así, puede modelar un balón con una esfera para, por ejemplo, calcular su volumen con cierta aproximación conociendo su radio aproximado, aunque no es exacto.
Dinámica
La dinámica es una rama de la física que más trascendencia ha tenido a lo largo del surgimiento del hombre. La dinámica se encarga del estudio del origen del movimiento como tal, por lo que su estudio recae en el saber cuál es el origen de dicho movimiento. Al hablar de dinámica, implícitamente se habla de otra rama del conocimiento que es la estática, la cual debe su estudio a los cuerpos en reposo o bien al estudio de este estado de movimiento.
Leyes de Newton
Sin lugar a dudas, Newton fue uno de los matemáticos más sobresalientes en la historia de la humanidad. Su principal legado son las llamadas "Leyes de Newton", las cuales dan una explicación muy distinta a lo que normalmente conocemos como sólo movimiento. Estas leyes fueron los primeros modelos matemáticos propuestos por el hombre para explicar el movimiento. Y en este sentido Newton es un genio.
Primera ley
Todos los cuerpos permanecen en estado de movimiento rectilíneo y uniforme (MRU) o reposo relativo a menos que exista una fuerza que modifique dicho estado.
Es importante destacar la importancia de la relatividad del reposo. Tanto el reposo como el movimiento son relativos al sistema de referencia desde el cuál sea observado el fenómeno. Por ejemplo, una persona sentada en un tren puede parecer en reposo al compañero de al lado y sin embargo otra persona en la estación diría que esta se encuentra en movimiento. Así mismo, la dirección, velocidad y aceleración, así como todas las magnitudes derivadas de estas son relativas a cada sistema de referencia. Por este motivo siempre se debe indicar respecto a cual sistema de referencia se realizó la observación.
Segunda ley
La fuerza que se aplica para mover una determinada masa es proporcional al producto de la masa por la aceleración:
F = m * a Conocida dicha fórmula por "ecuación fundamental de la dinámica"
Tercera leyA toda Fuerza de acción corresponde una Fuerza de reacción de igual magnitud y sentido contrario. F = F'
Magnitudes mecánicas fundamentales/
Energía
La energía es una magnitud física abstracta, ligada al estado dinámico de un sistema cerrado y que permanece invariable con el tiempo. Todos los cuerpos, por el sólo hecho de estar formados de materia, contienen energía, además, pueden poseer energía adicional debido a su movimiento, a su composición química, a su posición, a su temperatura y a algunas otra propiedades. Por ejemplo se puede decir que un sistema con energía cinética nula está en reposo. La variación de energía de un sistema es igual en magnitud al trabajo requerido para llevar al sistema desde un estado inicial al estado actual. La energía no es un ente físico real, ni una "sustancia intangible" sino sólo un número escalar que se le asigna al estado del sistema físico, es decir, la energía es una herramienta o abstracción matemática de una propiedad de los sistemas físicos.
El uso de la magnitud energía en términos prácticos se justifica porque es mucho más fácil trabajar con magnitudes escalares, como lo es la energía, que con magnitudes vectoriales como la velocidad y la posición. Así, se puede describir completamente la dinámica de un sistema en función de las energías cinética, potencial y de otros tipos de sus componentes. En sistemas aislados además la energía total tiene la propiedad de conservarse es decir ser invariante en el tiempo.
Energía potencial ,Energía cinética, Todos los cuerpos, pueden poseer energía debido a su movimiento, a su composición química, a su posición, a su temperatura, a su masa y a algunas otras propiedades. En las diversas disciplinas de la física y la ciencia, se dan varias definiciones de energía, por supuesto todas coherentes y complementarias entre sí, todas ellas siempre relacionadas con el concepto de trabajo. Trabajo, potencia En mecánica, el trabajo efectuado por una fuerza aplicada sobre una partícula durante un cierto desplazamiento se define como el producto escalar del vector fuerza por el vector desplazamiento. El trabajo es una magnitud física escalar, y se representa con la letra W (Work) para distinguirlo de la magnitud temperatura, normalmente representada con la letra T.
El trabajo es, en general, dependiente de la trayectoria y, por lo tanto, no constituye una variable de estado. La unidad básica de trabajo en el Sistema Internacional es newton metro y se denomina julio.
En trayectorias lineales se expresa como siendo es el vector resultante de todas las fuerzas aplicadas, que para el caso deben tener la misma dirección que el vector desplazamiento pero no necesariamente el mismo sentido. Si los vectores tienen dirección opuesta, es decir quedan como rectas secantes formando un ángulo recto el trabajo efectuado es 0. es el vector desplazamiento
Para calcular el trabajo que una fuerza realiza a lo largo de una trayectoria curvilínea se utiliza el cálculo diferencial. El trabajo que la fuerza realiza en un elemento diferencial ds de la trayectoria es donde FT indica la componente tangencial de la fuerza a la trayectoria.
Para calcular el trabajo a lo largo de toda la trayectoria basta con integrar entre los puntos inicial y final de la curva. En el caso más simple de una fuerza constante F aplicada sobre una distancia d, el trabajo realizado se expresa como la formula siguiente:
Relación entre trabajo y energía
También se llama trabajo a la energía usada para deformar un cuerpo o, en general, alterar la energía de cualquier sistema físico. El concepto de trabajo está ligado al concepto de energía y ambas magnitudes se miden en la misma unidad, el julio.
Esta ligazón puede verse en el hecho que, del mismo modo que existen distintas definiciones de energía para la mecánica y la termodinámica, también existen distintas definiciones de trabajo en cada rama de la física. Es una magnitud de gran importancia para establecer nexos entre las distintas ramas de la física. Trabajo y energía son conceptos que empezaron a utilizarse cuando se abordó el estudio del movimiento de los cuerpos.
Potencia
En Física, potencia es la cantidad de trabajo efectuado por unidad de tiempo. Esto es equivalente a la velocidad de cambio de energía en un sistema o al tiempo empleado en realizar un trabajo, según queda definido por: , donde P es la potencia E es la energía o trabajo t es el tiempo.
La potencia se puede considerar en función de la intensidad y la superficie:
P = I · S es la potencia realizada I es la intensidad S es la superficie
La unidad de potencia en el Sistema internacional (SI) es el vatio (W), el cual es equivalente a un julio por segundo.
Fuera del SI también se utilizan el Caballo de Vapor (CV) equivalente a 746 W
TEST SOBRE DINAMICA
1.-A un cuerpo se la aplican dos fuerzas iguales de 2 N cada una que forman entre sí un ángulo de 90º. La resultante será: A) 4 N B) entre 2 y 4 N C) menor de 2 N
1.1.-Indica las correspondencias correctas entre la magnitud y el aparato utilizado para medirla.
peso--balanza , masa------balanza , aceleración----dinamómetro
2.- "La Luna en su movimiento alrededor de la Tierra describe una trayectoria libre perfectamente explicada por el Principio de Inercia". ¿Es correcta la afirmación?
A) Sí, se mueve libremente tal como afirma el Principio de inercia.
B) Sí, aunque el viento cósmico la frena un poco.
C) No es correcta: no está en reposo ni se mueve con movimiento rectilíneo.
3.- Para producir un movimiento uniforme se precisa:
A) una fuerza constante
B) ausencia de fuerzas o que la suma de las que actúan sea cero.
C) una fuerza que impida que acelere.
4.-Para producir un movimiento uniformemente acelerado rectilíneo se precisa...
A) una fuerza; B) ausencia de fuerzas o que la suma de todas las que actúan sea cero.
C) Una fuerza aplicada siempre en la dirección de la velocidad.
5.- Para que exista un movimiento circular uniforme se requiere...
A) una fuerza constante y de dirección perpendicular siempre a la velocidad.
B)ausencia de fuerzas C) una fuerza tangente a la trayectoria
6.- ¿Cómo debe aplicarse una fuerza a un móvil para que no cambie el módulo de su velocidad?
A)En la dirección de la velocidad B) En la dirección opuesta a la velocidad
C) En una dirección perpendicular a la velocidad
6.- Para arrastrar un cuerpo sobre el suelo hay que aplicarle una....
A) fuerza igual a la fuerza del rozamiento
B) una fuerza mayor que la fuerza de rozamiento.
C) una fuerza igual a la normal
7.- Tenemos un cuerpo en reposo aislado y libre de interacciones ¿Qué le ocurrirá si sufre una sola interacción?
A) Se originarán dos fuerzas sobre él
B) Estará sometido a una fuerza mientras dure la interacción
C) Se moverá con movimiento uniforme por efecto de esa acción.
8.- Para que un cuerpo esté quieto o se mueva con movimiento uniforme debe estar sometido ...
A) a una sola interacción
B) a dos interacciones tales que anulen sus efectos. B)a un número par de interacciones.
8.- La interacción de un bloque sobre la mesa que apoya produce una fuerza sobre la mesa y otra sobre el cuerpo que es....
A) el peso
B) la normal
C) la inercia
9.- Si una masa de 2 kg alarga un muelle 0,5 cm ¿Qué masa lo alargará 2 cm?.
A) 4 kg
B) 8 kg
C) La masa no lo alarga se requiere un peso
10.- La masa refleja la propiedad de los cuerpos llamada inercia que representa su forma de reaccionar al movimiento. Si dos fuerzas iguales aplicadas sobre dos cuerpos producen en uno doble aceleración que en el otro ¿qué se puede decir de sus masas?
A) una masa es doble de la otra (uno tiene doble inercia a permanecer como está).
B) el de más aceleración tiene más masa.
C) el de menos aceleración tiene menos masa.
11.- Un caballo tira de una carreta con la misma fuerza que la carreta tira del caballo, por lo tanto no se moverán. ¿Qué opinas?
A) Correcto
B) Incorrecto
C) Depende.
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