FÍSICA 2º BACHILLERATO: FÍSICA NUCLEAR (Quinta parte)

RADIACTIVIDAD ARTIFICIAL
Se denomina radiactividad artificial o inducida a la que resulta de núclidos radiactivos que se obtienen en el laboratorio al bombardear núclidos estables con partículas α, β, neutrones, etc.
Un ejemplo de estas reacciones, en un experimento realizado por Rutherford en 1919, es el siguiente:

²⁷₁₃Al + ⁴₂α→³⁰₁₅P + ¹₀n

En este tipo de reacciones nucleares, se está transformando un elemento en otro, es lo que se llama una transmutación nuclear. Este era el sueño de los alquimistas, convertir un elemento como el plomo en otro como el oro. Pero hacen falta aceleradores de partículas para colisionar las partículas. Con estos dispositivos se consiguió sintetizar los elementos con números atómicos mayores de 92, que son los que aparecen al final de la tabla periódica, más allá del uranio.

Las reacciones nucleares están sujetas a varias leyes de conservación:

- Conservación de carga.

- Conservación de cantidad de movimiento.

- Conservación del conjunto masa-energía.

- Conservación de la cantidad total de nucleones (protones + neutrones)

Cuando dos núcleos interactúan, la conservación de la carga establece que la suma de los números atómicos iniciales debe ser igual a la suma de los números atómicos finales. En virtud de la conservación del número nucleónico, la suma de los números másicos iniciales también debe ser igual a la suma de los números másicos finales. En general la masa total inicial no es igual a la masa total final. La energía liberada o la necesaria para que se produzca el proceso se puede calcular a través de la expresión ∆E = ∆m · c², usando la variación de masa producida.

Aplicando la conservación de la carga y del número de nucleones se pueden deducir procesos como el siguiente:

¿Qué núcleo tendría que colisionar con el bismuto-209 para formar el borio-262, según la siguiente reacción nuclear?

²⁰⁹₈₃Bi + ^A_Z X → ²⁶²₁₀₇Bh + ¹₀n

Para que se conserve la carga positiva el número de protones tiene que ser el mismo antes que después de la reacción:

83 + Z = 107, luego Z = 107 – 83 = 24

El número de nucleones también tiene que conservarse:

209 + A = 262 + 1, luego A = 263 – 209 = 54

El núcleo sería ⁵⁴₂₄ X que corresponde al cromo-54.

Vamos a seguir practicando esto con la siguiente actividad:

ACTIVIDAD RADIACTIVIDAD ARTIFICIAL

Los vemos el jueves.

FÍSICA Y QUÍMICA 3º ESO: ACTIVIDADES SEMANA 11 AL 15 MAYO (1)

LAS REACCIONES QUÍMICAS (Segunda parte)

LAS ECUACIONES QUÍMICAS

La ecuación química es una representación simbólica de una reacción química. Se escriben las fórmulas de los reactivos a la izquierda y las de los productos a la derecha, separándolos con una flecha que indica el sentido del proceso y que se lee: “reaccionan para dar”. Si hay más de un reactivo o más de un producto se separan entre ellos con un signo “+”.

CaCO₃   →    CaO + CO₂

Reactivos       Productos

La anterior reacción se leería: el carbonato de calcio reacciona para dar óxido de calcio y dióxido de carbono.

AJUSTE DE ECUACIONES QUÍMICAS

Si en la anterior ecuación química contamos los átomos de cada clase que hay en los reactivos y en los productos veremos que coinciden:

1 átomo de calcio en los reactivos y 1 en los productos.

1 átomo de carbono en los reactivos y 1 en los productos.

3 átomos de oxígeno en los reactivos y 3 en los productos (1 en el CaO y 2 en el CO₂)

Decimos que esa ecuación química está ajustada.

Cuando una ecuación química no esté ajustada hay que proceder a su ajuste. Ajustar una ecuación química consiste en asignar a la fórmula de cada sustancia un número, llamado coeficiente, que indica en qué proporción intervienen las sustancias de la reacción (el coeficiente multiplica el número de átomos de toda la fórmula a la que precede), de tal forma que el número de átomos de cada clase en los reactivos sea igual al número de átomos de cada clase en los productos.

La siguiente reacción no está ajustada:

H₂    +        O₂ →     H₂O

En los reactivos hay dos átomos de oxígeno y en los productos solo uno.

El método de ajuste que vamos a utilizar se llama “de tanteo”, vamos probando los coeficientes:

Como en los productos hay menos oxígeno pondremos un coeficiente 2 al agua, que significa que en lugar de una molécula habrá dos:

H₂ + O₂ → 2H₂O

Pero con dos moléculas de agua, aunque ahora el oxígeno estará bien (2 en los reactivos y dos en los productos), el hidrógeno no. Hay 4 en los productos y solo dos en los reactivos. Probaremos a poner otro coeficiente 2 en el hidrógeno:

2H₂ + O₂ → 2H₂O

Ahora sí está ajustada.

Cada coeficiente multiplica a toda la fórmula a la que acompaña.

Los subíndices de las fórmulas no se pueden modificar, pues estaríamos escribiendo otras sustancias diferentes.

Todo esto lo podéis seguir también en vuestro libro, páginas 90 y 91.

También lo tenéis en las diapositivas 12 a 16 de la presentación del tema

Para practicar y afianzar lo que hemos aprendido hacemos las siguientes actividades:

ACTIVIDADES REACCIONES QUÍMICAS. ECUACIONES QUÍMICAS. AJUSTE DE ECUACIONES QUÍMICAS

TAREA 1: ACTIVIDADES ECUACIONES QUÍMICAS. AJUSTE DE ECUACIONES QUÍMICAS, ENTREGA VIERNES 15 MAYO.

FÍSICA Y QUÍMICA 2º ESO: TEMA 8: LA ENERGÍA (Primera parte)

LA ENERGÍA: CONCEPTO Y PROPIEDADES

La energía es una magnitud difícil de definir, pero siempre que se produce una transformación en un cuerpo o en un sistema material hay algo que se transfiere entre ellos, pero que en total permanece invariable; ese “algo” es la energía.

La energía se puede definir como la capacidad de un cuerpo o sistema material para producir transformaciones.

En el Sistema Internacional de Unidades la energía se mide en Julios (J), aunque se usan muchas otras unidades, algunas de ellas te sonarán mucho como las calorías (cal) o los kilovatios-hora (kW·h)

Algunas de las propiedades más importantes de la energía son las siguientes:

- Se transfiere

- Se transforma

- Se conserva

- Se degrada

LA ENERGÍA SE TRANSFIERE: CALOR Y TRABAJO

Como hemos dicho al inicio, la energía puede pasar de un cuerpo a otro o de un sistema material a otro. Hay dos posibles formas de transferir energía: el calor y el trabajo.

CALOR

El calor es la energía transferida entre dos cuerpos o sistemas materiales debido a una diferencia de temperatura.

La energía siempre pasará en el sentido del cuerpo a menos temperatura hasta el cuerpo a más temperatura.

TRABAJO
El trabajo es la energía transferida entre dos cuerpos o sistemas materiales debido a una fuerza que produce un desplazamiento.

La persona que realiza trabajo sobre el coche pierde parte de su energía que se transfiere al coche, el cual aumenta su energía al moverse.

Para que exista trabajo la fuerza debe producir un desplazamiento. Si no hay desplazamiento no hay transferencia de energía en forma de trabajo.

Si la fuerza es perpendicular al desplazamiento tampoco hay trabajo.

Tanto el calor como el trabajo, al ser transferencias de energía, se miden en julios (J).

Podéis consultar toda esta información también en vuestro libro en las páginas 164 y 165.

También en las diapositivas 1 a 9 de la presentación, cuyo enlace o dejo a continuación:

PRESENTACIÓN TEMA 8: LA ENERGÍA

Para practicar lo visto haremos las actividades del siguiente enlace:

ACTIVIDADES CONCEPTO ENERGÍA, CALOR Y TRABAJO

TAREA 1: ACTIVIDADES ENERGÍA, CALOR Y TRABAJO, PARA ENTREGAR EL VIERNES 15

CAAP, TEMA 9: CONTAMINACIÓN DE LA ATMÓSFERA (Primera Parte)

COMPOSICIÓN DE LA ATMÓSFERA

La mayor parte de nuestra atmósfera es nitrógeno (78%), otra parte importante es oxígeno (21%). Ambos gases son transparentes a la radiación solar, lo que quiere decir que la luz del Sol los atraviesa sin que se calienten. Dentro del 1% restante se encuentran gases en cantidades muy pequeñas, como el dióxido de carbono o el metano, que absorben parte de la radiación infrarroja emitida por la superficie terrestre cuando se calienta al recibir la luz solar. Estos gases reciben el nombre de gases de efecto invernadero. 

A pesar de estar en cantidades muy pequeñas son los responsables del llamado efecto invernadero natural, responsable de que la temperatura media de nuestro planeta sea de unos 15 °C. Sin este efecto la Tierra sería una bola de nieve.

Pero entonces llegamos los humanos, que siempre la liamos, y empezamos a quemar cantidades ingentes de combustibles fósiles (carbón, petróleo, gas) para obtener energía de ellos y poder mantener nuestra civilización, y resulta que al quemar todo eso producimos cantidades tremendas de dióxido de carbono y algún otro gas de efecto invernadero. Resultado: estamos cambiando la composición de la atmósfera y con ello se produce el aumento de la temperatura del planeta, esto es el calentamiento global, y como consecuencia el cambio climático, la modificación del clima en el planeta, respecto al que había históricamente en una región o en todo el planeta.

Esta primera parte del tema podéis seguirla en las páginas 94 a 96 de vuestro libro.

También podéis usar la presentación del tema, cuyo enlace os dejo debajo:

PRESENTACIÓN TEMA 9: CONTAMINACIÓN DE LA ATMÓSFERA

Las actividades que haremos de este tema están en el siguiente enlace:

ACTIVIDADES TEMA 9: CONTAMINACIÓN ATMOSFÉRICA

Con lo visto arriba podemos hacer las 5 primeras actividades:

TAREA 1: ACTIVIDADES 1 a 5, ENTREGA EL JUEVES 14

CAAP, TEMA 8: CONTAMINACIÓN DEL AGUA (Sexta y última parte)

DEPURACIÓN DE AGUAS RESIDUALES

Una vez que utilizamos el agua en nuestras casas la dejamos llena de porquería, restos de comida, detergentes, excrementos, etc. Si devolviésemos esta agua, tal cual, a los ríos estos se convertirían en cloacas pestilentes, se produciría el fenómeno de la eutrofización, que ya hemos estudiado. Para evitar esto hay que tratar toda esa agua antes de devolverla a la naturaleza.

El proceso de tratamiento de las aguas residuales urbanas para devolverlas al medio en condiciones parecidas a las que se obtuvo se denomina depuración de aguas residuales.

Este proceso se lleva a cabo en las estaciones depuradoras de aguas residuales (EDAR).

Existen diversas tecnologías para la depuración de aguas residuales. Nosotros vamos a estudiar la que se utiliza en Córdoba, que es la que suele utilizarse en grandes poblaciones. En el siguiente vídeo podéis ver cómo funciona la EDAR de “La Golondrina” de EMACSA.

También debéis ver el esquema que hay en la diapositiva 21 de la presentación del tema, ahí podéis ver el proceso esquematizado. En la página de notas se explica en qué consiste cada etapa. En las diapositivas 22 a 25 podéis ver imágenes de dos de los elementos principales de la depuradora, los decantadores y los reactores biológicos.

Con esto acabaremos el tema de la contaminación del agua. La próxima semana empezaremos el que será el último tema que veamos: la contaminación de la atmósfera. ¡Qué poquito nos queda!

TAREA 6: ACTIVIDADES 11 Y 13, ENTREGA EL LUNES 11

FÍSICA Y QUÍMICA 3º ESO: ACTIVIDADES SEMANA 4 AL 8 MAYO (1)

LAS REACCIONES QUÍMICAS (Primera parte)

Una reacción química es una transformación en la que una o más sustancias (llamadas reactivos) se transforman dando origen a otras sustancias diferentes (los productos).

Fijaos que he dicho una o más sustancias, aunque a vosotros siempre se os mete en la cabeza que para que haya una reacción hay que “mezclar” dos cosas. Una única sustancia puede transformarse dando lugar a otras, es lo que se llama una reacción de descomposición. Por ejemplo, si se calienta carbonato de calcio se descompone originando dióxido de carbono y óxido de calcio.

Esto es lo que ocurre hablando de sustancias, pero ¿qué es lo que ocurre microscópicamente? ¿Qué ocurre con los átomos que forman los reactivos?

Pues los átomos son los mismos antes y después de la reacción pero han tenido que romperse los enlaces que los mantenían unidos en los reactivos, lo que permite que se reorganicen y se unan de distinta forma, creando nuevos enlaces, y dando lugar a los productos.

TEORÍA DE LAS COLISIONES

La teoría de las colisiones explica lo que pasa cuando la reacción tiene lugar entre dos elementos o dos compuestos. Las partículas de los reactivos (átomos, moléculas o iones) tienen que encontrarse para que puedan reaccionar, tienen que chocar. De ahí el nombre de la teoría.

No todos los choques darán lugar a reacción, deben cumplirse dos condiciones: 

- Las moléculas tienen que chocar con la orientación adecuada.

- Deben tener la energía suficiente.
Los choque que cumplan estas condiciones y den lugar a reacción se denominan choques eficaces.

Durante el choque de los reactivos se formará una especie intermedia en la que se están rompiendo los enlaces originales y se están formando los nuevos, esta especie con mayor energía que reactivos y productos, recibe el nombre de complejo activado.

La energía mínima necesaria para que un choque con la orientación adecuada de las moléculas, átomos o iones, de lugar al complejo activado, se llama energía de activación.

Todo esto lo podéis seguir también en vuestro libro, páginas 88 y 89.

También lo tenéis en las diapositivas 1 a 11 de la presentación del tema, cuyo enlace os dejo aquí abajo:

LAS REACCIONES QUÍMICAS

Para practicar y afianzar lo que hemos aprendido hacemos las  actividades del siguiente enlace:

ACTIVIDADES REACCIONES QUÍMICAS. TEORÍA COLISIONES

TAREA 1: ACTIVIDADES REACCIONES QUÍMICAS Y TEORÍA COLISIONES, ENTREGA VIERNES 8 MAYO.

FÍSICA Y QUÍMICA 2º ESO: TEMA 7: LAS FUERZAS (QUINTA y última PARTE)

FUERZAS COTIDIANAS: EL PESO Y EL ROZAMIENTO

En nuestra vida cotidiana cuando hablamos de nuestro peso nos estamos refiriendo a nuestra masa, que la medimos en kilogramos, pero en física el peso es algo diferente. El peso de un cuerpo es la fuerza con la que la Tierra lo atrae. Cualquier cuerpo con masa atrae a cualquier otro, pero como la masa de la Tierra es tan grande resulta que en sus proximidades el efecto de la atracción entre cualesquiera otros dos objetos va a ser inapreciable.

Si nos fuésemos a un planeta con más masa que la Tierra, allí nuestro peso sería mayor, nos atraería más fuertemente, y, al contrario, si nos vamos a un planeta de menor masa, como Marte, o a la Luna, allí nuestro peso será menor. Allí podríamos dar saltos enormes, comparados con los que damos en la Tierra. Lo que no cambiaría es nuestra masa, que será la misma.

Como el peso es una fuerza se mide en newton, y para calcularlo hay que multiplicar la masa por la aceleración, como ya vimos con anterioridad. 

P = m · g

La aceleración que proporciona la Tierra en sus proximidades se llama aceleración de la gravedad (g) y vale 9,8 m/s².

Por ejemplo un objeto de 10 kg de masa será atraído por la Tierra con una fuerza de:

P = 10 kg · 9,8 m/s² = 98 N

Es decir, tendrá un peso de 98 N, o mejor dicho, será atraído por la Tierra con una fuerza de 98 N. 

Cuando nos vamos alejando de la Tierra, la atracción que ejerce sobre nosotros es cada vez menor.

Otra fuerza, que nos acompaña siempre, como el peso, es el rozamiento.

El rozamiento es una fuerza que aparece siempre que un cuerpo desliza o se mueve sobre otro y es una fuerza que se opone al movimiento, es decir, está dirigida en sentido opuesto al movimiento. Es debida a la interacción entre las superficies de ambos cuerpos y depende de qué materiales sean. En general, cuanto más rugosos más fuerza de rozamiento habrá.

En ocasiones el rozamiento es muy importante para nosotros, por ejemplo, si no hubiese rozamiento con el suelo no podríamos andar, resbalaríamos, por eso es tan difícil andar en una pista de patinaje, porque hay muy poco rozamiento. 

Wet Floor, de Marcus Quigmire

Podéis consultar toda esta información también en vuestro libro en las páginas 143 y 144.

También en las diapositivas 14 a 16 de la presentación del tema (hay información en las páginas de notas).

Para practicar todo lo aprendido vamos a hacer las actividades del siguiente enlace:

ACTIVIDADES PESO Y ROZAMIENTO

TAREA 5: ACTIVIDADES PESO Y ROZAMIENTO, ENTREGA EL JUEVES 7.