martes, 19 de mayo de 2020

FÍSICA Y QUÍMICA 2º ESO: TEMA 8: LA ENERGÍA (SEGUNDA PARTE)

FORMAS DE ENERGÍA

Una de las propiedades de la energía es que se conserva, esto quiere decir que siempre hay la misma cantidad, a pesar de que a veces nos parezca que desaparece sigue ahí pero habrá cambiado de forma. Veamos cuáles son algunas de las formas en las que podemos encontrarla:

ENERGÍA CINÉTICA: Es la energía que tiene un objeto debido a su velocidad. Si cojo una bala y se la lanzo a alguien no le haré mucho daño, esa misma bala disparada con un arma puede matarle, porque ahora tiene mucha velocidad y, por tanto, mucha más energía.

ENERGÍA POTENCIAL: Es la energía que tiene un objeto por estar a una determinada altura, a esta le podemos llamar energía potencial gravitatoria. También hay otras energías potenciales, como la potencial elástica, que es la que se acumula en un cuerpo elástico como un muelle o una goma de un tirachinas.

A la suma de la energía cinética y la potencial se le llama energía mecánica.

ENERGÍA QUÍMICA: Es la energía desprendida o absorbida en las reacciones químicas. Es la energía contenida en los combustibles, en los alimentos, en una batería o una pila. Nosotros funcionamos a base de energía química, que obtenemos a través de los alimentos.

ENERGÍA ELECTROMAGNÉTICA: Energía que transportan las ondas electromagnéticas, como la luz. Es fácil comprobar que transportan energía, simplemente poniéndose al sol.

ENERGÍA TÉRMICA: Energía debida al movimiento de los átomos. Cuanto mayor es la temperatura de un objeto mayor es su energía térmica.

ENERGÍA NUCLEAR: Energía liberada en procesos en los que intervienen los núcleos atómicos.
Puede ser:
- Energía nuclear de fisión: se rompen núcleos grandes dando lugar a dos más pequeños, es la que se aprovecha en las centrales nucleares.
- Energía nuclear de fusión: dos núcleos ligeros se unen formando uno mayor, es la que se produce en las estrellas.
-
ENERGÍA ELÉCTRICA: Es la energía debida al movimiento de las cargas eléctricas dentro de un conductor. Es muy versátil y fácilmente transformable en otras formas de energía, por ello es la utilizada en los hogares:
- Con un motor: se transforma en energía cinética
- Con un calefactor: se transforma en energía térmica
- Con una bombilla: se transforma en energía electromagnética

Veamos un ejemplo de cómo la energía se transfiere y se transforma: 

1. El arquero posee energía química, debida a los nutrientes que ingiere con los alimentos.

2. La energía química del arquero se transfiere al arco en forma de energía potencial elástica al tensar la cuerda del arco.

3. La energía potencial elástica del arco se transfiere a la flecha en forma de energía cinética.

4. Mientras la flecha sube va perdiendo energía cinética que se va transformando en energía potencial.
Finalmente, cuando la flecha se clave en la diana, toda su energía se transformará en energía térmica, no se habrá perdido, la flecha se habrá calentado ligeramente con el impacto. Algo parecido ocurre cuando un vehículo frena, su energía cinética se convierte en térmica en los frenos, que se calientan con el rozamiento.
Para practicar lo aprendido haremos las actividades del siguiente enlace:

En vuestro libro lo concerniente a las formas de energía y cómo se convierte de una a otra podéis verlo en las páginas 168 y 169. 
TAREA 2 ACTIVIDADES FORMAS Y TRANSFORMACIÓN DE LA ENERGÍA, ENTREGA EL VIERNES , 22 DE MAYO

FÍSICA Y QUÍMICA 3º ESO: ACTIVIDADES SEMANA 18 AL 22 MAYO

LAS REACCIONES QUÍMICAS (Tercera parte)

LEY DE CONSERVACIÓN DE LA MASA
Como ya vimos con anterioridad, los átomos de los reactivos son los mismos que están en los productos, sólo se han reorganizado de forma diferente, rompiéndose enlaces y formándose otros nuevos. Esto nos lleva a que si los átomos son los mismos, la suma de las masas de los reactivos que han reaccionado será igual a las suma de las masas de los productos formados. Esto recibe el nombre de ley de conservación de la masa (o Ley de Lavoisier).

Por ejemplo, en la siguiente reacción, si ponemos 100 g del reactivo, carbonato de calcio (CaCO3), y se transforma completamente, tendrán que formarse 100 g de los reactivos.
CaCO3   →    CaO + CO2
100 g                             100 g
Si conocemos la masa de todas las sustancias que intervienen en la reacción menos la de una, podemos calcularla fácilmente planteando una ecuación. Si en la anterior reacción nos dicen que a partir de los 100g de carbonato de calcio se forman 56 g de óxido de calcio y nos piden que cuánto dióxido de carbono se ha formado, la ecuación será:
CaCO3   →    CaO + CO2
100 g       =             56 g + X
Despejando X:
100 g   - 56 g =   X
44 g = X

LEY DE LAS PROPORCIONES CONSTANTES
En el tema de los compuestos vimos que un compuesto es una sustancia pura formada por la combinación de dos o más elementos combinados en una proporción definida. Esto es lo que dice la ley de las proporciones constantes o Ley de Proust, que viene a ser una especie de definición de compuesto: Siempre que dos o más elementos se combinan para formar un mismo compuesto, lo hacen en una proporción de masas constante.
Por ejemplo, para el agua la proporción en la que reaccionan el hidrógeno y el oxígeno es de 1g de hidrógeno por cada 8 g de oxígeno (¿y cuánta agua se formará?, pues aplicando la conservación de la masa: 8+1=9)
H2    +        O2 →     H2O
1g                 8g        9g
¿Y si pusiéramos el doble de hidrógeno, cuánto oxígeno reaccionaría y cuánta agua se formaría?

Pues el doble:       2g            16g          18g

Vemos que hay una proporcionalidad directa entre las cantidades que intervienen, esto nos permite resolver situaciones como la siguiente:
¿Cuánta agua se formará si partimos de 7 g de hidrógeno, y tenemos el oxígeno necesario?
Podemos plantear con los datos iniciales una regla de tres:

Si 2g de hidrógeno producen 18 g de agua
    7g de hidrogeno producirán X g de agua

2 = 18                                                      X = (7 · 18) = 63 g de agua
7     X                                                                   2

Todo esto lo podéis seguir también en vuestro libro, páginas 92 y 93.
También lo tenéis en las diapositivas 17 a 21 de la presentación del tema
Para practicar y afianzar lo que hemos aprendido hacemos las actividades que están en el siguiente enlace:


TAREA 2: ACTIVIDADES LEY DE CONSERVACIÓN DE LA MASA. LEY DE LAS PROPORCIONES CONSTANTES

ENTREGA VIERNES 22 MAYO.

lunes, 18 de mayo de 2020

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

LA LLUVIA ÁCIDA
El fenómeno de la lluvia ácida engloba al conjunto de formas en las que los ácidos generados en la atmósfera por óxidos contaminantes alcanzan la superficie terrestre.
Se considera lluvia ácida aquella con pH menor que 5.

CAUSAS
La lluvia ácida puede tener un origen natural pero la mayor parte es producida por los seres humanos. Las actividades que pueden conducir a la producción de este fenómeno son la combustión de combustibles fósiles que contengan compuestos de nitrógeno y azufre en las centrales termoeléctricas, calderas de calefacción, industrias y transportes.
La mencionada combustión produce gases contaminantes, que son los óxidos de azufre (SO2 y SO3) y los óxidos de nitrógeno (NO y NO2 fundamentalmente).
Los procesos que conducen desde estos gases contaminantes a la lluvia ácida son reacciones químicas que ocurren en la atmósfera entre los óxidos de azufre y nitrógeno y el oxígeno y el agua. Estas reacciones forman ácidos como el ácido sulfuroso, el ácido sulfúrico y el ácido nítrico. Estos ácidos caen a la superficie terrestre con las precipitaciones.

EFECTOS
Acidificación de aguas de ríos y lagos: Lo que origina mortalidad de peces y otros organismos acuáticos.
Acidificación del suelo: Dificulta la supervivencia de microorganismos, se liberan iones de metales que resultan tóxicos para las plantas y se produce escasez de otros nutrientes.
Daños en construcciones de piedra caliza o mármol.

La lluvia ácida es un tipo de contaminación llamada transfronteriza, ya que las nubes cargadas con estos ácidos pueden desplazarse con el viento y recorrer grandes distancias desde los puntos de emisión, afectando a otros países.

Podéis consultar la información en vuestro libro, páginas 102 a 104; y en las diapositivas 10 a 14 de la presentación.
TAREA 3: ACTIVIDADES 8 a 11, ENTREGA EL JUEVES 21

jueves, 14 de mayo de 2020

FÍSICA 2º BACHILLERATO: FÍSICA NUCLEAR (Sexta parte)

FISIÓN NUCLEAR
En este proceso un núclido, generalmente de masa elevada, se rompe en dos fracciones más pequeñas. 
Para que se produzca, en general, es necesario que el núclido absorba un neutrón lento lo que desemboca en su ruptura en dos fragmentos de masa similar y la emisión de otros neutrones. Estos neutrones pueden generar otras fisiones, provocando una reacción en cadena.
El defecto de masa en los productos de la reacción nuclear de fisión se libera en forma de energía. Esa energía puede liberarse de forma descontrolada en una bomba atómica o puede liberarse de forma controlada en un reactor nuclear, para la obtención de energía eléctrica. El problema del uso de la energía nuclear como fuente de energía es la generación de residuos radiactivos que deben mantenerse bajo control durante mucho tiempo, ya que algunos tienen vidas medias muy largas, o la liberación de los mismos al ambiente en el caso de accidentes como en Chernóbil o Fukushima. Entre sus ventajas, que es una fuente de energía continua y fácilmente regulable y que no emite CO2.
Los ejercicios que podemos encontrar relacionados con la fisión nuclear son del estilo de ajustar reacciones como la siguiente:
23592U + 10n → 14456Ba + 9036Kr + acbX
Encontrando los números c, b y el coeficiente a de la especie X. Se resuelven aplicando las leyes de conservación que ya conocemos, la de la carga y la del número total de nucleones.
También nos pueden pedir la energía liberada en el proceso, para ello debemos conocer la masa de todas las partículas implicadas para poder calcular el defecto de masa y luego obtener la energía a través de la expresión ∆E = ∆m · c2

FUSIÓN NUCLEAR
En este proceso dos núclidos de masa baja se unen dando un núclido de masa más alta. Se libera una gran cantidad de energía por el defecto de masa de los productos.
Para que ocurra son necesarias energías muy altas para que los núcleos superen la repulsión electrostática, por ello sólo tiene lugar en situaciones muy concretas:
- En la nucleosíntesis de los primeros instantes del universo.
- En el interior de las estrellas y en las supernovas.
- En bombas termonucleares o bombas de hidrógeno.
Aunque se investiga activamente, e incluso se está construyendo el que será el primer reactor de fusión en Francia, el proyecto ITER, el uso comercial de esta fuente de energía aún queda muy lejos en el tiempo.
Los ejercicios que podemos encontrar en relación con la fusión son parecidos a los de la fisión, ajuste de alguna ecuación o cálculo de la energía liberada en el proceso a partir del defecto de masa.
En vuestro libro todo esto está en las páginas 315 a 318.
Practicamos todo esto con las siguientes actividades:

Los vemos el martes 19.


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

CONSECUENCIAS DEL AUMENTO DEL EFECTO INVERNADERO
En la publicación anterior vimos cómo el aumento del efecto invernadero, del cual somos responsables los humanos, resultaba en el calentamiento global, y como consecuencia el cambio climático.
¿Pero qué consecuencias tiene esto sobre el planeta? Sobre animales y plantas, o en nosotros mismos. Veamos algunos de los efectos que tendrá:
Fusión de los hielos de Groenlandia y la Antártida: Produciría el aumento del nivel del mar lo que originaría la inundación de islas, zonas y ciudades costeras; esto repercutiría en el desplazamiento de poblaciones, pérdida de terrenos agrícolas y salinización de acuíferos.
Pérdida de biodiversidad: Debido a la desaparición de especies al ser afectados sus hábitats. Mientras que algunas zonas muy frías serán colonizadas por seres vivos otras verán desaparecer su flora y fauna, como puede ocurrir con los bosques boreales o los arrecifes de coral.
Desertificación o aumento de fenómenos meteorológicos extremos: Mientras que algunas zonas del planeta se volverán desérticas otras sufrirán lluvias torrenciales o inundaciones.
Extensión de plagas tropicales, debido a la propagación de los insectos o los microorganismos que las provocan.

¿QUÉ PODEMOS HACER PARA PALIAR LOS EFECTOS DEL CAMBIO CLIMÁTICO?
El cambio climático ya es inevitable pero aún podemos hacer cosas para hacer que sea menos severo.
Las principales fuentes del CO2 que producimos los humanos son el transporte y la generación de energía eléctrica.
Para cambiar esto habría que cambiar nuestra economía de producción de energía eléctrica sustituyendo los combustibles fósiles por fuentes de energía renovables: solar y eólica fundamentalmente, aunque dependiendo de la zona podrían ser útiles todas las demás: geotérmica, mareomotriz, biomasa, hidroeléctrica.
Una vez realizado el cambio anterior la energía eléctrica generada podría usarse para realizar el cambio en el transporte, utilizando vehículos eléctricos con baterías recargables.
Las medidas anteriores sólo pueden llevarse a cabo a nivel institucional, pero son muchas las cosas que pueden hacerse a nivel individual:
- Instalar sistemas solares para el agua caliente.
- Instalar paneles solares.
- Utilizar electrodomésticos de bajo consumo.
- Comprar viviendas con buen aislamiento térmico o mejorar el existente.
- Ahorrar agua.
- Comprar coches de bajo consumo de gasolina.
- Caminar, ir en bici o en transporte público.
- Hacer un consumo sostenible.
- Reciclar.
TAREA 2: ACTIVIDADES 6 y 7, ENTREGA EL LUNES 18

martes, 12 de mayo de 2020

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 + AZ 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:
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:


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