FÍSICA 2º BACHILLERATO: ÓPTICA GEOMÉTRICA (Primera parte)

ESPEJOS PLANOS

La figura inferior muestra un haz de rayos luminosos que proceden de una fuente puntual P y se refleja en un espejo plano. Después de la reflexión, los rayos divergen exactamente como si procediesen de un punto P’ detrás del plano del espejo. El punto P’ se denomina la imagen del objeto P. Cuando estos rayos entran en el ojo no pueden distinguirse de los rayos que procedieran de una fuente situada en P’ sin que hubiese espejo. La imagen se denomina imagen virtual debido a que la luz no procede realmente de la imagen. La imagen P’ está en la línea que pasa por el objeto P y es perpendicular al plano del espejo, a una distancia detrás de dicho plano igual a la distancia a que el objeto está del mismo, como muestra la figura. La imagen puede verse siempre que el ojo esté en cualquier lugar de la región indicada, de modo que una línea trazada desde la imagen al ojo pasa cortando el espejo. En la figura se observa que el objeto no necesita estar directamente delante del espejo. 

En la siguiente figura se muestra una flecha de altura y que se mantiene paralela a un espejo plano y a una distancia s del mismo.
Veamos el proceso de formar imágenes con un espejo plano usando las técnicas de trazo de rayos. Resulta que unos cuantos rayos son suficientes para construir la imagen y tenemos la libertad de elegir los más convenientes.

Para esta construcción de imagen, elegimos el caso en el que un objeto con altura y se coloca a una distancia s del espejo. Siguiendo la convención común, el objeto se representa por una flecha, que indica la altura y orientación del objeto. Éste está orientado de tal modo que la base de la flecha está sobre el eje óptico, que se define como una normal al plano del espejo. (Para un espejo plano, el eje óptico se puede mostrar pasando por cualquier punto del espejo).
Tres rayos de luz determinan dónde se forma la imagen.

1. El primer rayo de luz sale de la base de la flecha a lo largo del eje óptico. Este rayo se refleja directamente sobre sí mismo. La prolongación de este rayo reflejado a lo largo del eje óptico a la derecha del espejo indica que la base de la imagen se localiza sobre el eje óptico.

2. El segundo rayo de luz comienza en la parte superior de la flecha paralelo al eje óptico y se refleja directamente sobre sí mismo. La prolongación de este rayo por detrás del espejo se muestra en la figura como una línea discontinua.

3. El tercer rayo comienza en la parte superior de la flecha, choca con el espejo donde lo interseca el eje óptico y se refleja con un ángulo θ igual a su ángulo de incidencia. La prolongación del rayo reflejado se muestra como una línea discontinua en la figura.

Las prolongaciones de estos dos últimos rayos se cruzan en el punto donde se forma la parte superior de la imagen. Resulta que todos los rayos desde la punta de la flecha que chocan con el espejo, no sólo los dos rayos mostrados aquí, se prolongan de tal modo que se intersecan en la imagen. Así, el espejo produce una imagen virtual en el lado opuesto del espejo. Esta imagen tiene una altura y’ y está localizada a una distancia s’ a la derecha del espejo.

y = y’

s = s’

Por convención, el signo de la distancia de la imagen para una imagen virtual producida por un espejo es negativo.

Vamos a hacer una actividad de espejo plano:

ACTIVIDADES ESPEJO PLANO

Es una tontería de actividad, pero, como el jueves y viernes no hay clase, la vemos el martes.

FÍSICA Y QUÍMICA 3º ESO: ACTIVIDADES SEMANA 25 AL 27 MAYO

LAS REACCIONES QUÍMICAS (Cuarta parte)

CÁLCULOS ESTEQUIOMÉTRICOS

Con anterioridad vimos cómo, a partir de datos de la proporción en la que intervenían reactivos o productos en una reacción, podíamos predecir las cantidades que intervendrían a partir de otro dato de masa que nos dieran. En este apartado vamos a ver cómo con sólo la ecuación química y datos de las masas atómicas podemos hacer lo mismo.

Una reacción química ajustada se puede leer como una relación de moléculas. Por ejemplo, la reacción de formación del agua:

2H₂    +        O₂ →     2H₂O

Puede leerse de la siguiente forma:

2 moléculas de H₂ reaccionan con 1 molécula de O₂ y forman 2 moléculas de H₂O

Pero también podría leerse como una relación en moles, porque sólo habría que multiplicar esa relación de moléculas por el número de Avogadro (el famoso 6,022 · 10²³), entonces sería:

2 moles de H₂ reaccionan con 1 mol de O₂ y forman 2 moles de H₂O

2 mol de H₂ +1 mol de O₂ → 2 moles de H₂O

Mirando las masas atómicas en la tabla periódica podemos calcular en gramos la anterior relación en moles: 

1 mol de H₂ son 1· 2 = 2g/mol

1 mol de O₂ son 16 · 2 = 32 g/mol

1 mol de H₂O son 1· 2 + 16 = 2 + 16 = 18 g/mol

2 mol · 2g de H₂/mol H₂ + 32 g O₂/mol → 2 mol · 18 g H₂O/mol

Obtenemos:

4 g de H₂ + 32 g de O₂ → 36 g de H₂O

Fijaos que ahora podemos plantear problemas como los del otro día, de la proporcionalidad directa. Si nos dicen ¿oye, si tienes 15 g de hidrógeno (H₂), cuánta agua podrá formarse?

Entonces estableceríamos la siguiente proporcionalidad:

Si con 4 g de H₂ se forman 36 g de H₂O

Con 15 g de H₂ se formarán X g de H₂O X = (15 · 36) / 4 = 135 g de agua

Este tipo de problemas pueden resolverse sistemáticamente siguiendo los pasos que os dejo en el ejemplo de la siguiente imagen:

También podéis ver el siguiente vídeo con un ejemplo que grabé hace ya unos años:

Para practicar y afianzar lo que hemos aprendido hacemos las actividades que están en el siguiente enlace:

ACTIVIDADES REACCIONES QUÍMICAS. CÁLCULOS ESTEQUIOMÉTRICOS

TAREA 3: ACTIVIDADES CÁLCULOS ESTEQUIOMÉTRICOS

ENTREGA MARTES 2 DE JUNIO.

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

FUENTES DE ENERGÍA

Anteriormente vimos las distintas formas en las que puede presentarse la energía (formas de energía), ahora vamos a ver los materiales o sistemas a partir de los cuales podemos obtener energía, las llamadas fuentes de energía.

Se pueden clasificar en dos categorías, renovables y no renovables.

FUENTES DE ENERGÍA NO RENOVABLES: Son aquellas que proceden de recursos cuya presencia en la naturaleza el limitada y, por tanto, pueden agotarse. Son los combustibles fósiles (el carbón, el petróleo, el gas natural) y la energía nuclear.

FUENTES DE ENERGÍA RENOVABLES: Son aquellas que se producen de forma continua y son inagotables. Entre ellas están la energía eólica, la solar, la hidráulica, la geotérmica, la mareomotriz y la biomasa. 

Vamos a ver cómo se obtiene la energía de estas fuentes, comenzaremos por las no renovables:

CENTRAL TERMOELÉCTRICA DE COMBUSTIBLE FÓSIL

En este tipo de central se quema un combustible fósil (carbón, petróleo, gas) en la caldera o cámara de combustión, el calor generado se usa para hervir agua y conseguir vapor a presión. Ese vapor a alta presión mueve una turbina (imaginad una especie de molinete de esos que cuando le soplamos gira, pero a lo bestia), el eje de la turbina está conectado al eje de un generador eléctrico que al girar produce electricidad.

Para no desaprovechar el vapor caliente se condensa y se vuelve a introducir en la caldera, ya como agua líquida, pero muy caliente.

TRANSFORMACIONES ENERGÉTICAS QUE HAN OCURRIDO

La energía química del combustible se ha transformado en energía térmica al quemarse, esa energía térmica se ha convertido en la energía cinética del vapor a alta presión y la energía cinética de la turbina, finalmente esa energía cinética se ha convertido en energía eléctrica en el generador.

VENTAJAS DE LAS TERMOELÉCTRICAS

- Es una tecnología muy desarrollada.

- Produce energía de forma constante.

DESVENTAJAS DE LAS TERMOELÉCTRICAS

- Existen recursos limitados de combustible fósil.

- Problemas de emisión de contaminantes y de aumento del efecto invernadero por el CO₂ que emiten.

CENTRAL NUCLEAR

En estas centrales en lugar de quemar combustible se introducen barras de uranio en un dispositivo llamado reactor nuclear. Cuando hay suficiente uranio este empieza a calentarse al ir desintegrándose espontáneamente y transformarse en otros átomos menores. A partir de aquí su funcionamiento es como la termoeléctrica. El calor generado se usa para producir vapor a alta presión que mueve una turbina y esta un generador eléctrico. El vapor se condensa igual y se devuelve al reactor como agua caliente.

TRANSFORMACIONES ENERGÉTICAS QUE HAN OCURRIDO

La energía nuclear del uranio se ha transformado en energía térmica al desintegrarse, esa energía térmica se ha convertido en la energía cinética del vapor a alta presión y la energía cinética de la turbina, finalmente esa energía cinética se ha convertido en energía eléctrica en el generador.

VENTAJAS DE LAS NUCLEARES

- Produce energía de forma constante.

- Produce gran cantidad de energía a partir de cantidades muy pequeñas de uranio.

- No produce emisiones de CO₂ por lo que no contribuye al cambio climático.

DESVENTAJAS DE LAS NUCLEARES

- Existen recursos limitados de uranio.

- Problemas de residuos radiactivos muy peligrosos y que duran muchos años.

- Necesidad de grandes medidas de seguridad.

- Grandes costes (construcción y desmantelamiento).

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

ACTIVIDADES FUENTES DE ENERGÍA 1

Las vemos la semana que viene, el miércoles.

FÍSICA 2º BACHILLERATO: FÍSICA NUCLEAR (Séptima y última parte)

Lo último que nos queda del tema de física nuclear es conocer aplicaciones de los procesos nucleares en la ciencia y tecnología. Ya se han ido comentando algunas a lo largo del tema, como su uso militar, la producción de energía eléctrica en las centrales nucleares o la datación de materiales (que nos ha salido en algún problema). El estándar de aprendizaje evaluable que hace referencia a esto se centra en la datación en arqueología y la utilización de isótopos en medicina.
Como todo es teoría y sólo habría que leérselo pues eso. Lo tenéis en las páginas 320 a 323.

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:

ACTIVIDADES FORMAS Y TRANSFORMACIÓN ENERGÍA

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:

ACTIVIDADES REACCIONES QUÍMICAS. LEY DE CONSERVACIÓN DE LA MASA. LEY DE LAS PROPORCIONES CONSTANTES

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

ENTREGA VIERNES 22 MAYO.

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