MATERIA Y ENERGIA

La Materia es todo aquello que tiene masa y ocupa un lugar en el espacio. Las transformaciones de la Energía tienen lugar en la alimentación de los seres vivos, en la dinámica de nuestra atmósfera y en la evolución del Universo. Todos los procesos naturales que acontecen en la materia pueden describirse en función de las transformaciones energéticas que tienen lugar en ella. "Todos los objetos que nos rodean son materiales: las paredes, los muebles, las plantas, los animales, las piedras, las rocas, el aire, el mar el Sol, la Luna, etc., son materia. " (Gonzaga, 2016)

PROPIEDADES DE LA MATERIA:

1)      Tiene dimensiones.

2)      Presenta inercia.

3)      Es la causa de la gravedad.

El estudio de la materia permite enmarcar el universo conocido en una escala de tamaños y distancias cuyos límites inferior y superior se establecen, respectivamente, en:

·         0,000 000 000 000 001 m: tamaño aproximado del núcleo de un átomo.

·         100 000 000 000 000 000 000 000 000 m: diámetro estimado del Universo actual.

"Para poderlo leer mejor se todo entonces la notación científica en donde todos los números ceros a la derecha se los elevaba teniendo el x10 como base."(Gonzaga, 2016)

FUENTES DE OBTENCIÓN DE LA ENERGÍA:

·         Fuentes de energía no renovables.

·         Fuentes de energía renovables.

La Tierra constituye un sistema material abierto, ya que intercambia materia y energía con el espacio exterior. La atmósfera terrestre deja escapar continuamente moléculas al exterior y recibe micro meteoritos, materia. La masa del planeta ha permanecido prácticamente constante. "De toda la energía solar que recibe la Tierra, sólo el 51 % llega hasta la superficie y es responsable de la mayoría de los cambios que tienen lugar en ella." (Gonzaga, 2016) Cambios que se producen en el planeta:
·         El relieve se modifica debido a la acción del viento y el agua, activados por la energía solar. ·         La energía que emplean los seres vivos procede del Sol. ·         La atmósfera ha sufrido alteraciones en su composición, debido básicamente a la acción de los seres vivos. ·         En el interior de la Tierra existe energía responsable de algunos procesos geológicos: volcanes, terremotos, formación de cordilleras y cambio de posición de los continentes.   FUENTES DE ENERGÍA La energía es una propiedad de la materia que le confiere la capacidad de producir cambios en la materia y nos permite describir de una forma sencilla las transformaciones. La unidad de la energía en el SI es el joule (J); otra unidad muy utilizada es la caloría (cal). Las Fuentes de energía son los recursos existentes en la naturaleza de los que la humanidad puede obtener energía utilizable en sus actividades. El origen de casi todas las fuentes de energía es el Sol, que "recarga los depósitos de energía" (Gonzaga, 2016).  Energías renovables Son fuentes en que la energía disponible existe en cantidades ilimitadas, de modo que no se agotan a medida que se van utilizando. El Sol, el viento, las caídas de agua y la biomasa son ejemplos de fuentes de energía renovables. Fuentes de energía renovables: ·         Energía mareomotriz (mareas) ·         Energía geotérmica (calor de la tierra) ·         Energía hidráulica (embalses) ·         Energía eólica (viento) ·         Energía solar (Sol) ·         Energía de la biomasa (vegetación)  Energía mareomotriz  Es la producida por el movimiento de las masas de agua provocado por las subidas y bajadas de las mareas, así como por las olas que se originan en la superficie del mar por la acción del viento. Energía geotérmica  Es aquella energía que puede obtenerse mediante el aprovechamiento del calor del interior de la Tierra.  Energía hidráulica  Es la producida por el agua retenida en embalses o pantanos a gran altura. Si en un momento dado se deja caer hasta un nivel inferior, esta energía se convierte en energía cinética y, posteriormente, en energía eléctrica en la central hidroeléctrica. Energía eólica La Energía eólica es la energía cinética producida por el viento. se transforma en electricidad en unos aparatos llamados aerogeneradores.             Energía solar La Energía solar es la que llega a la Tierra en forma de radiación electromagnética procedente del Sol, donde ha sido generada por un proceso de fusión nuclear. Energía de la biomasa La Energía de la biomasa es la que se obtiene de los compuestos orgánicos mediante procesos naturales. Con el término biomasa se alude a la energía solar, convertida en materia orgánica por la vegetación, que se puede recuperar por combustión directa o transformando esa materia en otros combustibles, como alcohol, metanol o aceite. Energías no renovables Las Fuentes de energía no renovables son aquellas que se encuentran de forma limitada en el planeta y cuya velocidad de consumo es mayor que la de su regeneración. Fuentes de energía no renovables:   ·         Los combustibles fósiles (carbón, petróleo y gas natural) ·         La energía nuclear (fisión y fusión nuclear) Combustibles fósiles             Son sustancias originadas por la acumulación, hace millones de años, de grandes cantidades de restos de seres vivos en el fondo de lagos y otras cuencas sedimentarias. ·         Carbón         Es una sustancia ligera, de color negro, que procede de la fosilización de restos orgánicos vegetales. Existen 4 tipos: antracita, hulla, lignito y turba.  ·         Petróleo        Es el producto de la descomposición de los restos de organismos vivos microscópicos que vivieron hace millones de años en mares, lagos y desembocaduras de ríos. ·         Gas natural  Tiene un origen similar al del petróleo y suele estar formando una capa o bolsa sobre los yacimientos de petróleo. Está compuesto, fundamentalmente, por metano (CH4). "El gas natural es un buen sustituto del carbón como combustible." (Gonzaga, 2016) Energía nuclear  Es la energía almacenada en el núcleo de los átomos, que se desprende en la desintegración de dichos núcleos. Una central nuclear es un tipo de central eléctrica en la que, en lugar de combustibles fósiles, se emplea uranio-235, un isótopo del elemento uranio que se fisiona en núcleos de átomos más pequeños y libera una gran cantidad de energía, la cual se emplea para calentar agua que, convertida en vapor, acciona unas turbinas unidas a un generador que produce la electricidad.  Tipos de Energía en general

Energía Térmica o Calorífica
      Es la energía que se intercambia entre dos cuerpos con diferentes temperaturas. El calor es una forma de energía que se transfiere de unos cuerpos a otros. Esta energía fluye siempre desde el cuerpo caliente al frío, hasta que ambos alcancen la misma temperatura.
Energía Mecánica

            Es la suma de la energía potencial y la energía cinética. Em = Ec + EpLa mayoría de las veces estos dos tipos de energía, cinética y potencial, están íntimamente relacionadas, por eso se agrupan en la energía mecánica.

Energía Potencial

Es un tipo de energía que depende de la posición del objeto.

Energía Potencial Gravitatoria

Es la más famosa y la que poseen los cuerpos por estar a una determinada altura.  Un cuerpo que está a una altura, por ejemplo el agua en la parte de arriba de una catarata, cuando cae tiene la posibilidad de realizar un trabajo al llegar abajo, por eso decimos que en la parte de arriba tiene una energía, energía potencial. La energía potencial depende de la altura y de la masa del cuerpo: Ep = m x g x h
 m = masa del cuerpo
 g = la gravedad, en el caso de la tierra siempre es la misma.
 h = altura del cuerpo
            

Energía Cinética

Es la energía que poseen los cuerpos en movimiento. Cuando un cuerpo lo aceleramos le estamos dando energía cinética, energía de movimiento. Lógicamente la energía cinética dependerá de la velocidad del cuerpo y de su masa.
 Ec = 1/2 mv² 
 Donde m = la masa del cuerpo y v= su velocidad.

De la energía mecánica se derivan muchas otras:

·         Energía Hidráulica: la energía contenida en el agua cuando está a una altura y se aprovecha para convertirla en otro tipo de energía, por ejemplo en las centrales hidráulicas.

·         Energía Mareomotriz aprovechar la energía de las mareas para convertirla en otro tipo de energía, por ejemplo en una central mareomotriz

·         Energía Eólica: la energía contenida en el viento.

·         Energía Luminosa: Cuando un rayo de luz viaja de un punto a otro.

Energía Química

En una reacción química puede haber desprendimiento o absorción de energía.

·         Reacciones exotérmicas: aquellas en las que se desprende (emite) energía al producirse la reacción química.

·         Reacciones endotérmicas: aquellas en la que se necesita absorber energía del exterior para que se produzca la reacción química

Energía Eléctrica

Es la energía asociada a la corriente eléctrica, o lo que es lo mismo a las cargas en movimiento. Por ejemplo, la corriente eléctrica al atravesar una lámpara, la energía contenida en la corriente eléctrica se convierte en luminosa y calorífica en la bombilla.

Energía Nuclear

Es la energía que se obtiene al producir cambios en el núcleo de un átomo. Los átomos tienen en su núcleo unas fuerzas que hacen que el núcleo se mantenga unido. Si modificamos esas fuerzas, por ejemplo rompiendo el núcleo, se obtendría energía. Este tipo de energía es de las mayores que existen.

Formas de energía nuclear:

·         Fisión Nuclear:

Al romperse el núcleo del átomo se libera gran cantidad de energía en forma de luz y calor. Esta forma de energía es la que se utiliza para las centrales nucleares.

·         Fusión Nuclear: se consigue uniendo dos núcleos de dos átomos para obtener un átomo mayor. Esta reacción genera gran cantidad de energía en la unión. Un ejemplo en el que se utiliza este tipo de energía es con la bomba atómica

Energía Magnética
Esta es la que poseen los imanes. Si acercamos un cuerpo metálico a un imán, este es atraído por el imán, produciéndose un trabajo, lo que quiere decir que tenemos energía, en este caso energía magnética

Energía Electromagnética

También llamada radiante, es la energía almacenada en una región de espacio donde existen cuerpo con cargas eléctrica y magnéticas, o lo que es lo mismo un campo electromagnético. La característica principal de esta energía es que se puede propagar en el vacío, sin necesidad de soporte material alguno. Por ejemplo la energía del Sol.

Energía del Sonido

      Es una energía de vibración, ya que el sonido está formado por ondas sonoras, que son oscilaciones que se propagan en un medio, que puede ser gaseoso, sólido, líquido.

Energía de los Seres Vivos o Metabólica

En nuestro cuerpo tenemos células que necesitan energía para su funcionamiento y para que el cuerpo del ser vivo siga funcionando. Cada célula produce energía en las mitocondrias, el cuerpo transforma lo que comemos en agua, dióxido de carbono y en energía, utilizando el oxígeno de la respiración.

Energía iónica

         Es la energía necesaria para separar un electrón del átomo, por ejemplo para producir corriente eléctrica.