BLOQUE IV. MANIFESTACIONES DELA ESTRUCTURA DE LA MATERIA
TEMA 1. EXPLICACION DE LOS FENOMENOS ELECTRICOS: MODELO ATOMICO

TRANSFORMACION DE LA ENERGIA CALORIFICA


La energía calorífica es la manifestación de la energía en forma de calor, esta energía se puede transmitir de un cuerpo a otro por radiación, conducción y convección.
La energía calorífica del sol nos llega a través de las radiaciones solares, esta energía se puede transformar en energía eléctrica gracias a distintos procesos desarrollados como los paneles solares, el problema es que esta tecnología todavía no está completamente desarrollada.
Las plantas, por medio de la fotosíntesis transforma la energía luminosa en energía química.
La energía térmica se obtiene directamente al exponer cualquier objeto a los rayos solares.
La estufa de gas butano necesita la energía que le proporciona el gas para calentar los alimentos.
Una estufa eléctrica transforma esa electricidad en calor.
La energía térmica pasa de los cuerpos calientes a los fríos cuando estos se ponen en contacto.
Cuando un combustible se quema produce energía térmica.
En las centrales térmicas se obtiene energía eléctrica de la siguiente manera:

• El combustible se inyecta a la caldera junto con el aire y allí arde produciendo calor (energía química pasa a energía calorífica)

• El calor evapora el agua que es forzada por una bomba a circular por los tubos de la caldera.

• El vapor pasa por la turbina haciéndola girar. La energía termomecánica del vapor produce energía mecánica.

• La turbina hace girar al generador, así se transforma la energía mecánica en energía eléctrica.

     

EQUILIBRIO TERMICO

Dos sistemas que están en contacto mecánico directo o separados mediante una superficie que permite la transferencia de calor lo que se conoce como superficie diatérmica, se dice que están en contacto térmico.

Consideremos entonces dos sistemas en contacto térmico, dispuestos de tal forma que no puedan mezclarse o reaccionar químicamente. Consideremos además que estos sistemas están colocados en el interior de un recinto donde no es posible que intercambien calor con el exterior ni existan acciones desde el exterior capaces de ejercer trabajo sobre ellos. La experiencia indica que al cabo de un tiempo estos sistemas alcanzan un estado de equilibrio termodinámico que se denominará estado de equilibrio térmico recíproco o simplemente de equilibrio térmico.

TRANSFERENCIA DE CALOR DEL CUERPO DE MAYOR A MENOR TEMPERATURA

la transferencia de calor es el paso de energía térmica desde un cuerpo de mayor temperatura a otro de menor temperatura. Cuando un cuerpo, por ejemplo, un objeto sólido o un fluido, está a una temperatura diferente de la de su entorno u otro cuerpo, la transferencia de energía térmica, también conocida como transferencia de calor o intercambio de calor, ocurre de tal manera que el cuerpo y su entorno alcancen equilibrio térmico. La transferencia de calor siempre ocurre desde un cuerpo más caliente a uno más frío, como resultado de laSegunda ley de la termodinámica. Cuando existe una diferencia de temperatura entre dos objetos en proximidad uno del otro, la transferencia de calor no puede ser detenida; solo puede hacerse más lenta.

IMPLICACIONES DE LA OBTENCION Y APROVECHAMIENTO DE LA ENERGÍA EN LAS ACTIVIDADES HUMANAS

La energía se encuentra en todas partes, por ejemplo en

los seres vivos, los alimentos, el agua y el viento. Los seres

humanos hemos aprendido a extraerla de diversas fuentes y

utilizarla mediante la tecnología.Es muy importante que las personas ya no ocupen tanta la energía convencional (energía eléctrica).

Ya no hay que ocupar la energía eléctrica por que contamina mucho a nuestro planeta.

Es más conveniente que ocupen fuentes de energía alternativas. Las fuentes de energía alternativas nos ayudan mucho porque casi siempre utilizan recursos naturales y no contaminan tanto.

Algunas de las fuentes de energías alternativas son:

☻Eólica.

☻Hidráulica.

☻Biomasa.

☻Solar.

☻Hidroeléctrica.

        

ELABORADO POR: Marian Carmona Sandoval

Tema 2. Los fenómenos electromagnéticos y su importancia.

¿Que son los fenómenos electromagnéticos?

Como todos sabemos es una rama de la física  que estudia los fenómenos eléctricos y magnéticos, cuyos fundamentos fueron sentados  Michael Faraday y formulados por primera vez de modo completo por James Clerk Maxwell.

Descubrimiento de la inducción electromagnética.

Una de las fuentes principal de producción de electricidad, al menos a escala industrial, esta basada en la inducción electromagnética descubierta experimentalmente por Michael Faraday en 1831, y por consiguiente, nunca un experimento como este cambio nuestra visión del mundo, nuestra manera de vivir. 

Uno de los primeros trabajos de investigación relacionados con la corriente eléctrica fue llevado a cabo por Galvani (1737 – 1798) quien en 1791 publicó que cuando un metal se pone en contacto con las patas de una rana se produce una contracción muscular que Galvani interpretó erróneamente como electricidad animal. Galvani propuso que el cerebro de los animales producía electricidad que se transfería a los nervios y tras ser acumulada en los músculos llegaba a producir el movimiento de los miembros, como el mismo observó ocurría en la  pata de la rana

Alejandro Volta (1745 – 1827) quien puso de manifiesto que en el experimento de Galvani la pata de la rana actuaba como un mero detector de electricidad y que, en realidad, esta  era producida por la unión del metal y la disolución que le rodeaba. De hecho en  1800 Volta inventó la pila que hoy día lleva su nombre formada por una serie de discos de plata y cinc separados por papel humedecido en salmuera.

Experimentos de Oersted y Faraday.

En el año 1819 y 1820, Christian Oersted, un científico destacado, comienza a encontrar contactos entre electricidad, magnetismo, luz y calor.Fue el primer paso para la invención del generador o dínamo. El aparato creado por Oersted, fue muy sencillo. Él utilizó un trozo de alambre y lo curvó para establecer una especie de puente. Las terminaciones del alambre podían ser conectadas por pinzas a las terminales de una batería eléctrica. La otra única pieza era un imán semejante a una aguja de un compás. Los magnetos poseen dos polos: Polos norte y sur.

Existía un contacto entre electricidad y magnetismo y esto lo muestra colocando la aguja magnética debajo del alambre y luego conecta el alambre a la batería. La aguja comienza a moverse por la corriente del alambre.

 Michael Faraday científico Inglés empezo hacer una serie que era conectar una bobina a un simple amperímetro luego utiliza una barra de imán y lo mueve rápidamente en dirección a la bobina.

El amperímetro, demuestra una corriente momentánea. Al ser el imán alejado de la bobina, nuevamente se registraba corriente pero en dirección opuesta.

El electroimán y aplicaciones del electromagnetismo.

Como sabemos el electromagnetismo es una rama de la física donde se demuestra claramente las evoluciones de los descubrimientos básicos en el desarrollo de la tecnología.El físico Jame Joule quien fue el que observo el fluir una corriente eléctrica en un conductor, como el material sube su temperatura lo que se manifiesta conversión de energía eléctrica en energía térmica como se le conoce como el efectto joule y esto se le conoció como ley de joule.

Algunos ejemplos de el efecto joule que es el foco incandescente por el cientifico Thomas Alva Edison en 1879 y oto ejemplo es el motor eléctrico

Composición y descomposición de la luz blanca.
Como todos sabemos la reflexión es un efecto óptico que se presenta al penetrar un rayo de luz sobre una superficie lisa formando un cierto angulo igual  al del incidente a esto se le llama ley de reflexión.
Isaac  Newton estudio los fenómenos luminosos y en uno de ellos propuso un modelo en el que la luz se componía de partículas diminutas que viajan a gran velocidad y otro en que la luz blanca esta compuesta por varios colores.

Características del espectro electromagnético y espectro visible. 

Como todos sabemos el espectro electromagnético  es el rango de todas las radiaciones electromagnéricas posibles. El espectro de un objeto es la distribución característica de la radiación electromagnética de ese objeto
El espectro visible como todos sabemos que es lo que el ojo puede percibir. La radiación electromagnética en este rango de longitudes de onda se le llama luz visible o simplemente luz.

Características 

Velocidad: las ondas electromagnéticas se propagan en el vacío con una velocidad.

Frecuencia: las ondas electromagnéticas tienen una gran rango de frecuencia que van de Región del espectro Intervalo de frecuencias (Hz).

Longitud de onda:las ondas electromagnéticas de alta frecuencia tienen una longitud de onda corta y energía alta, las frecuencias inferiores tienen ondas más largas. Hay longitudes de onda que van desde 2 nm a 2500 nm.

La luz como onda y partícula.

Luz como una partícula (fotón) o como una ondaes bastante antigua y en algunos momentos ha prevalecido entre los físicos uno u otro criterio. Diversos científicos han aportado sus opiniones y experimentos para probar el comportamiento corpuscular o el ondulatorio, aunque parece que no ambos simultáneamente.
Cuando se intenta medir el campo electromagnético (el aspecto de onda de la luz) de un fotón, que es la partícula de la luz, se plantea una gran dificultad, puesto que el fotón es un cuanto (un paquete) de energía electromagnética

  

Tema 3: La energía y su aprovechamiento.

Como todos sabemos la energía es la capacidad para realizar un trabajo. En tecnología y economía, energía se refiere a un recurso natural para extraerla, transformarla y darle un uso industrial o económico.

MANIFESTACIONES DE ENERGÍA: 

La energía es una propiedad de los cuerpos o proceso materiales en favor de la cual estos son capaces de transformarse, modificando su condición o estado, así como cambiar  sobre otros, originando en ellos procesos de transformación.
Energía térmica:se debe al movimiento de las partículas que constituyen la materia.Cuando un cuerpo  baja su temperatura tendrá menos energía térmica que otro que este a mayor temperatura.
Energía radiante: son las que poseen las ondas electromagnéticas como la luz visible, las ondas de radio, los rayos ultravioleta (UV), los rayos infrarrojo (IR) .Su característica principal de esta energía es que se puede propagar en el vacío, sin necesidad de soporte material alguno. 
Energía química:son las  que produce en las reacciones químicas. Una pila o una batería poseen este tipo de energía. 
Energía nuclear:la energía es almacenada en el núcleo de los átomos y que se libera en las reacciones nucleares de fisión
Energía nuclear de fisión:es la que consiste en la fragmentación de un núcleo "pesado" en otros dos núcleos de, aproximadamente, la misma masa, al mismo tiempo que se liberan varios neutrones. 
Energía nuclear de fusión: es la que consiste en la unión de varios núcleos ligeros  para formar otro más pesado y estable, con gran desprendimiento de energía.
Energía Hidráulica:  aquella que se obtiene del aprovechamiento de las energías cinética y potencial de la corriente del agua, saltos de agua o mareas.

Obtención y aprovechamiento de la energía: como todos sabemos por medio de la combustión de la madera y otros materiales así mismo produciendo la energía calorífica pero después se empezaron a usar los combustibles fósiles como ejemplo ponemos el petroleo pero lo malo es que contribuye a la contaminación ambiental. 
una técnica para producir energía eléctrica es por medio de las plantas termoeléctricas por medio del vapor a alta presión hace que una turbina se mueva rotatoriamente que es dirigido a un generador eléctrico.

Existen algunos métodos diferentes al uso de combustibles fósiles y materiales radioactivos que son los siguientes:

Energía geotérmica: se usa el vapor producido por el calor de la tierra.

Energía hidráulica: aprovecha la energía mecánica contenida en el agua.

Energía eólica: la energía del viento.

Energía del oleaje: aprovecha las olas del mar.

Energía solar: energía proveniente del sol. 

Todas estas se consideran fuentes de energía renovable.

Importancia del aprovechamiento de la energía orientado al consumo sustentable.




Como todos sabemos es el uso correcto de la energía desde su producción hasta la eficiencia energética de su uso. 

Eficiencia energética: es la importancia de acciones que favorezcan una gran reducción de la energía utilizada sin afectar a la sociedad.Esto reduciría el menos uso de la energia y tener un mismo resultado.

El aprovechamiento sustentable: tiene que garantizar el suministro de energía a la población sin afectarla y reducir el impacto ambiental.

¿Como se obtiene, transporta y aprovecha la electricidad que utilizamos en casa?

Como todos sabemos la generación de energía eléctrica consiste en transformar alguna clase de energía química, mecánica, térmica o luminosa, entre otras, en energía eléctrica.

El transporte de la electricidad para nuestras casas debe pasar por un proceso que es pasar por una central eléctrica pasar por unos transformadores que son los que elevan el voltaje de la electricidad generada a las altas tensiones utilizadas en las líneas de transporte,  subestaciones donde indica bajo voltaje para estar de acuerdo a las lineas de distribución, por ultimo los transformadores que bajan el voltaje necesario para las casas.