Programas 2014

Ya se pueden ver en el blog "Programas" Los programas de alumnos regulares del Colegio Virué y del INSPS 2014

Algunas que otras preguntas sobre el Modelo Atómico

1) ¿Qué es un paradigma?

2) ¿Qué experiencia permitió sospechar que existían partículas más pequeñas que el átomo?

3) ¿Qué descubrimiento permitió sospechar que el átomo podría tener una estructura interna.

4) ¿Qué experiencia demostró la existencia del electrón?.

5) ¿Cómo se demostró que los Rayos Catódicos tienen masa?.

6) ¿Cómo se demostró que los R. Catódicos tienen carga negativa?.

7) ¿Quién midió la carga/masa del electrón?.

8) ¿Quién midió con precisión la carga del electrón?.

9) ¿Qué experiencia demostró la existencia del protón?.

10) ¿En qué se manifestaron las diferentes energías de los rayos canales?

11) ¿Qué partículas forman a los rayos canales?.

12) ¿Qué relación hay entre la masa del electrón y las del protón?.

13) ¿Qué significa la palabra protón?.

14) ¿Cómo imaginó Thompson al átomo?.                       

15) ¿Por qué es neutro un átomo?.

16) ¿Quién descubrió la radiactividad?.

17) ¿Cuántas clases de radiactividad se encontraron?.

18) ¿Qué es la radiación β?

19) ¿Qué es la radiación α?

20) ¿Cuál es la masa de los rayos γ?

21) ¿Qué ocurre con las partículas α en la experiencia de Rutherford? ¿Porqué?

22) ¿Por qué se desvían unas pocas partículas en la experiencia de Rutherford?.

23) ¿Cuál es la relación de tamaño entre un átomo y su núcleo?.

24) ¿Qué dudas quedaron en el modelo atómico de Rutherford?.

25) Según los conocimientos de la época de Rutherford, ¿Qué debería ocurrirle al electrón si girara alrededor del núcleo?.

26) ¿Qué es un espectro luminoso de bandas?

27) ¿Qué dice la Teoría Cuántica de Planck?.

28) ¿De qué depende la energía de un cuanto?.

29) ¿Qué característica del átomo determina Bohr a partir de la Teoría Cuántica?.

30) ¿En qué se basó Bohr para sostener la existencia de varios niveles de energía?.

31) ¿Qué característica asigna Bohr a los niveles de energía?.

32) ¿Qué le ocurre a un electrón que absorbe un cuanto de energía?.

33) ¿Qué ocurre cuando un electrón cae de un nivel a otro de menor energía?.

34) ¿Qué diferencia podremos observar entre dos cuantos emitidos por diferentes saltos electrónicos?.

35) ¿Quién descubrió al neutrón?.

36) ¿Quién descubrió las fuerzas nucleares?.

37) ¿En qué situación y por qué razón es estable un núcleo atómico?.

38) ¿Por qué el átomo pesa más que los protones que lo forman?.

39) ¿Qué tipo de carga eléctrica tiene el núcleo de un átomo?.

40) ¿Qué son los isótopos?.

41) ¿Qué es el Nro. atómico?.

42) ¿Qué es el Nro. másico?

43) ¿Qué es la Masa Atómica Relativa?.

44) ¿Cuántos niveles de energía puede tener un átomo?.

45) ¿Qué distingue a un nivel de energía de otro?.

46) ¿Qué distingue a un subnivel de energía de otro?.

47) ¿Cómo se designan los subniveles de energía atómicos?.

48) ¿Cuál es el máximo de electrones del último nivel?.

49) ¿Qué son los electrones químicos?.

50) ¿Qué distingue a un orbital de otro?.

51) ¿Cuántos electrones caben en un orbital?.

52) ¿Cómo definirías la probabilidad matemática?.

53) ¿Qué es el espín de una partícula?.

54) ¿Qué dice el principio de exclusión de Paulí?.

55) ¿Qué dice el principio de Incertidumbre de Heisemberg?.

56) ¿Qué son los Números Cuánticos?

57) ¿Qué nos indica el Nro. Cuántico secundario?

58) ¿Cómo se identifica al Nro. Cuántico Principal?

59) ¿Qué valores puede adoptar el Nro. Cuántico Magnético?

60) ¿Cuál es la masa real en gramos de cada partícula subatómica?.

http://fisicayquimica-norberto.blogspot.com.ar/2012/06/modelo-atomico.html

ENERGÍA: Mapa Conceptual

ENERGÍA: INTRODUCCIÓN

Como hemos visto, toda la realidad natural concreta puede ser clasificada en dos grandes grupos, lo material, tangible, que podemos tocar porque ocupa lugar y tiene inercia, y la energía, que no ocupa lugar ni tiene inercia sino que por el contrario es la responsable de todos los fenómenos que ocurren en el universo.

Por eso la definición más aproximada de energía la refiere como la causa de todos los cambios.

Debido a la enorme variedad de fenómenos que se producen en la naturaleza acostumbramos a distinguir diferentes tipos o clases de energía según el tipo de fenómenos que produzca. Así por ejemplo identificamos como energía mecánica: cinética o potencial, a la que produce cambios en el estado inercial de un cuerpo, es decir que es capaz de modificar su velocidad, posición o forma, de producir un trabajo mecánico, una deformación una rotura o un desgaste; la energía lumínica o luz en cambio no tiene ninguna relación con el movimiento ni las fuerzas, pero ilumina los objetos, nos permite verlos y además produce muchas reacciones químicas entre ellas la fotosíntesis que es fundamental para la existencia de la vida sobre al Tierra.

Cada una de las diferentes formas de energía tiene características específicas que nos permiten identificarlas, pero todas ellas tienen algunas propiedades que consideramos generales, como la conservación, la transformación, la transferencia y la degradación.

Si bien la palabra energía tiene un origen muy antiguo, en la cultura griega clásica, con el significado de “trabajando” o “actuando”, es en los últimos siglos, bajo el método científico cuando se logra identificar con mayor claridad este concepto, en especial con el surgimiento de la Termodinámica como una rama importante de la Física y el estudio del calor y el trabajo realizados por James Watt (primera máquina de vapor), Benjamín Thompson, Sadi Carnot (considerado el padre de la Temodinámica) y James Prescott Joule (en cuyo homenaje se nombraría más tarde a la unidad internacional de energía). En el siglo XIX aparecen las dos primeras leyes de la Termodinámica, propuestas por Carnot y que tienen relación directa con las propiedades generales de la energía que nombramos antes.

La primera ley, conocida como Principio de Conservación de la Energía tiene diferentes expresiones según el aspecto que se quiera resaltar pero siempre hace referencia a la conservación de la cantidad total de la energía: la energía no puede crearse ni destruirse o desaparecer, sólo se transforma de una clase en otra.

La segunda ley, conocida como Principio de Entropía, se refiere a la degradación de la energía. Establece que en todo proceso energético, una parte de la energía utilizada disminuye su capacidad para producir fenómenos, pierde su utilidad. Se define a la entropía como una medida del grado de desorden de un sistema y se sostiene que en todos los procesos naturales el flujo de la energía es tal que este desorden aumenta de manera irreversible y por eso no se pueden producir transformaciones de la energía en las cuales esta genere siempre la misma cantidad de trabajo. En un sistema aislado, la cantidad total de energía será siempre la misma, pero el desorden interno (entropía) aumentará con el tiempo de modo que dicha energía será cada vez menos útil hasta que todo el sistema alcance un equilibrio a partir del cual ya no se producirán más cambios.

Se considera que un sistema es conservativo cuando es capaz de transformar una clase de energía en otra sin degradarla, mientras que será disipativo si al producir la transformación la degrada o la irradia de modo irreversible. Por ejemplo el sistema solar es un sistema conservativo de la energía mecánica de los planetas y satélites que se mueven sin perder energía, pero el sol disipa enormes cantidades de energía luminosa y calórica que no se vuelven a recuperar. Un péndulo sin rozamiento, un resorte, un arco (de caza) u otros cuerpos elásticos pueden considerarse sistemas conservativos; un motor, una estufa, una lámpara son netamente sistemas disipativos.

Casi todas las formas de energía son capaces de transferirse de un cuerpo o sistema a otro. Esto puede realizarse de diferentes maneras: mediante la emisión y absorción de ondas o radiaciones electromagnéticas o por la interacción de fuerzas. Además estas fuerzas pueden actuar de dos maneras diferentes: mediante el contacto directo entre dos cuerpos o por acción a distancia en determinadas regiones del espacio a las que se denomina campos de fuerza o de energía. Estos procesos de transferencia también permiten distinguir a las diferentes formas de energía. Como podemos verlo en cuadro de la página siguiente.

La energía es además una magnitud, es decir que se puede medir, en algunos casos de manera directa con un instrumento adecuado y en otros mediante fórmulas de cálculos a partir de otras magnitudes; por esto se considera una magnitud derivada escalar. Existen instrumentos para medir la energía calórica (calorímetro), o la eléctrica (contador de energía colocado al ingreso de la instalación eléctrica de domicilios e industrias), etc. Pero cualquier clase de energía puede calcularse mediante una fórmula en relación con el fenómeno que produce. A lo largo del tiempo y en diferentes lugares se han usado distintas unidades para expresar la cantidad de energía, la más tradicional es tal vez el “ergio” cuyo nombre se refiere justamente al origen griego de la palabra energía, es una unidad muy pequeña que pertenece al sistema francés conocido como “cgs” que prácticamente ha caído en desuso, sustituido por el “MKS”, también francés, pero que se constituyó en el Sistema Internacional “SI” de unidades que utilizan casi todos los países del mundo. En este SI, la unidad de energía se denominó “joule” (J) en homenaje al científico James Prescott Joule mencionado antes. El joule se define como la cantidad de energía que se transfiere al aplicarle a un cuerpo una fuerza de 1 N (un newton) y desplazarlo una distancia de 1 m (un metro).

Según la clase de energía se suelen usar actualmente otras unidades. Por ejemplo, la energía calórica y la química se suelen expresar en calorías (cal) y kilocalorías (kcal). La caloría se define como la cantidad de calor necesario para hacer que un gramo (1 g) de agua pura eleve su temperatura un grado Celsius (1°C). 1 kcal equivale lógicamente a 1000 cal y en la información comercial suele confundirse con la caloría; así por ejemplo cuando se dice que una manzana tiene alrededor de 100 cal en realidad se refiere a 100 kcal, es decir 100000 cal. En el caso de la energía eléctrica, las empresas de distribución domiciliaria la comercializan en kilowatt-hora (kWh). Para compararlas debemos tener en cuenta estas equivalencias:

1 ergio = 1x10—7 J

1 cal = 4,186 J

1kWh = 3,6x106 J

Tomaremos como ejemplo estos dos casos: el funcionamiento de una lamparilla eléctrica y el contacto de dos cuerpos a diferente temperatura. En el primer caso, si tomamos una lámpara de 40 W, significa que la misma consume 40 J de energía por cada segundo de tiempo transcurrido en funcionamiento, su eficacia es bastante baja, esto significa que alrededor del 2% de la energía eléctrica consumida se transforma en luz, es decir unos 0,8 J. Pero el resto de la energía, unos 39,2 J no desaparece, ya que se conserva la cantidad total, sino que se transforma, en calor y otras radiaciones, por eso la lámpara se caliente mucho, pero ni la luz ni el calor se pueden volver a recuperar para producir otras transformaciones porque se disipan en el aire, es decir se degradan.

En el segundo ejemplo, si ponemos en contacto en un entorno aislado, dos cuerpos que estén a distinta temperatura, el cuerpo más caliente emitirá calor disminuyendo su temperatura y el más frío lo absorberá, amentando su temperatura, hasta que ambas temperaturas queden igualadas y se alcance el equilibrio térmico.

La cantidad total de energía se conserva pero uno emite y el otro absorbe con lo que la energía se transfiere y además se transforma la energía cinética de las partículas en calor.  Una vez alcanzado el equilibrio térmico, cesa la transferencia y con ella todo fenómeno asociado porque la energía se ha degradado.

Formas de transferencia	Clases de Energía	Fenómenos relacionados
Fuerzas de contacto	Mecánica: Cinética y potencial	Trabajo, aceleración, deformación, roturas, rozamiento, movimientos, choques, tensiones,
	Sonora	Ondas mecánicas, ultrasonido, audición, música, vibraciones…
Fuerzas a distancia	Gravitatoria	Atracción entre los cuerpos, Peso, caída de los cuerpos, movimiento de los astros, formación de galaxias y estrellas…
	Magnética	Atracción y repulsión entre imanes, magnetización, orientación de la brújula, auroras boreales, formación de moléculas…
	Eléctrica	Atracción y repulsión entre partículas o cuerpos eléctricos, descargas, chispas, rayos, electrización. Corriente eléctrica, formación de átomos y moléculas…
	Nuclear: Débil y fuerte	Formación del núcleo de los átomos y de las partículas elementales. Big Bang
Ondas o radiaciones electromagnéticas o Energía radiante	Ondas hercianas	Comunicaciones (radio, T.V. telefonía celular)
	Microondas	Comunicaciones, Wi-Fi, Bluetooth, calentamiento…
	Infrarrojo, calor	Radiación solar, cambios de temperatura, cambios de estado, mandos a distancia, alarmas, visores nocturnos, fibra óptica, efecto invernadero, calefactores, radiadores...
	Luz	Radiación solar, iluminación, fotosíntesis, fotografía, fibras ópticas, células fotoeléctricas
	Ultravioleta	Radiación solar, iluminación fluorescente, luz negra, sistemas de seguridad ópticos, esterilizaciones, capa de ozono, laser, análisis químico.
	Rayos X (Röntgen)	Radiografías, cristalografía, análisis de materiales.
	Rayos γ (gamma)	Radiaciones nucleares, energía nuclear, centrales nucleares, radioterapia, tomografía, centellografía, alteraciones genéticas…

Nos queda fuera del cuadro anterior la energía química, que comúnmente consideramos como otra forma de energía, potencial, almacenada en los átomos y moléculas de las sustancias, que no puede transferirse si no se transforma previamente en otra clase de energía como calor, luz o electricidad, pero que en definitiva está basada en las atracciones eléctricas y magnéticas entre los átomos y las moléculas y la energía cinética (térmica) propia del movimiento característico de estas partículas.

Hemos analizado diferentes aspectos de la energía, pasando por su conceptualización, características, historia, leyes, clasificación, transferencia, medición y unidades. Pero un párrafo aparte merece el tema de las fuentes de energía y la crisis energética actual.

Una fuente de energía es cualquier sistema natural o artificial a partir del cual podemos obtener cantidades de energía que nos permitan utilizarla de manera más o menos continuada. Habitualmente designamos como fuentes convencionales a aquellas que la sociedad utiliza desde hace ya mucho tiempo para obtener energía eléctrica, en especial los ríos (hidráulica), el uranio (nuclear de fisión) y los combustibles fósiles como el petróleo el carbón y el gas de yacimientos (química). El oposición a ellas, se denominan como fuentes alternativas a aquellas que aún no tienen un desarrollo tecnológico lo suficientemente importante y suelen usarse en menor proporción o en emprendimientos locales, como el viento (eólica), el sol (solar), las mareas (mareomotriz), el centro caliente de la Tierra (geotérmica), etc.

Algunas de estas fuentes, en especial las convencionales son altamente contaminantes, como los combustibles fósiles y el uranio, y también se agotan porque no se pueden renovar con la misma velocidad con la que se las explota. Por eso se busca que las fuentes alternativas sean no contaminantes y renovables.

En general se pueden clasificar las fuentes de energía y sus usos de la siguiente manera:

FUENTE PRIMARIA		FUENTE SECUNDARIA	FORMAS DE USO		CLASES DE ENERGÍA
			DIRECTA	PRODUCCIÓN DE ELECTRICIDAD
					USADA	PRODUCIDA
S   O   L		VIENTOS	MOLINOS DE VIENTO		MECÁNICA
			GENERADORES EÓLICOS		MECÁNICA  ELÉCTRICA
			NAVEGACIÓN A VELA		MECÁNICA
		OLAS	GENERADOR ELÉCTRICO FLOTANTE		CINÉTICA     ELÉCTRICA
		GRADIENTE TÉRMICO	CENTRAL MAREOTÉRMICA		TÉRMICA    ELÉCTRICA
		RÍOS	MOLINOS DE AGUA		MECÁNICA
			CENTRAL HIDROELÉCTRICA		MECÁNICA  ELÉCTRICA
		CALOR Y LUZ SOLAR	CALEFONES SOLARES		CALÓRICA
			HORNOS SOLARES		CALÓRICA
			CENTRALES DE ESPEJOS		CALÓRICA   ELÉCTRICA
			CÉLULAS FOTOVOLTAICAS		LUMÍNICA  ELÉCTRICA
			CICLONES ARTIFICIALES		CALÓRICA   ELÉCTRICA
		ALIMENTOS	SERES VIVOS		QUÍMICA
		BIOMASA	COMBUSTIBLES		QUÍMICA      CALÓRICA
		MADERA Y COMBUSTIBLES FÓSILES	HORNOS Y CALEFACTORES		CALÓRICA
			MOTORES TÉRMICOS		CALÓRICA   MECÁNICA
			CENTRALES TÉRMICAS		CALÓRICA   ELÉCTRICA
INTERIOR TERRESTRE		ROCAS Y FUENTES CALIENTES	CENTRALES GEOTÉRMICAS		CALÓRICA   ELÉCTRICA
			CALEFACTORES		CALÓRICA
GRAVEDAD		MAREAS	CENTRAL MAREOMOTRIZ		CINÉTICA    ELÉCTRICA
MATERIA	NÚCLEO	FISIÓN	CENTRAL ATÓMICA O NUCLEOELÉCTRICA		NUCLEAR   ELÉCTRICA
		FUSIÓN	----PROYECTOS----		NUCLEAR   ELÉCTRICA
	SUSTANCIAS	HIDRÓGENO	COMBUSTIBLE		CALOR
			PILAS DE HIDRÓGENO		QUÍMICA     ELÉCTRICA
		POTENCIAL ELÉCTRICO	PILAS		QUIMICA     ELÉCTRICA
			ACUMULADORES		QUÍMICA     ELÉCTRICA

Está claro que la sociedad moderna hace un uso intensivo de la energía, con necesidad o sin ella, derrocha enormes cantidades en transporte, laboreo, iluminación, refrigeración etc. Muchos estudiosos estiman que si todos los países consumieran energía como lo hacen los países desarrollados, no nos alcanzarían 5 planetas Tierra para conseguir las fuentes necesarias. Por eso debemos inclinarnos muchos más hacia la frugalidad y el ahorro de energía en todo cuanto podamos que hacia la búsqueda de nuevas fuentes que a la larga también se terminarán agotando.