TEMA 1. EL MÉTODO CIENTÍFICO

1. Qué es la ciencia.

La ciencia es un conjunto de conocimientos sobre el mundo obtenido mediante la

observación, la experimentación y el razonamiento. El objetivo es conocer la estructura

del universo y las leyes que rigen los fenómenos naturales.

Se habla de ciencias en plural cuando se quiere clasificar la ciencia en varias disciplinas.

La física es la ciencia que estudia aquellos cambios en la materia que no producen una

alteración en la naturaleza de la misma.

La química es la ciencia que estudia aquellos cambios en la materia que producen una

alteración en la naturaleza de la misma, generando sustancias nuevas.

Las pseudociencias son supuestos conocimientos que se aprovechan del vocabulario

científico sin ninguna base experimental. Mientras que las ciencias provocan un

progreso en el conocimiento de la naturaleza y sus leyes, las pseudociencias se basan en

conocimientos fijos y estáticos.

2. El método científico.

El método científico es la forma de trabajo que se utiliza para investigar los fenómenos

que se producen en la naturaleza.

La investigación científica parte del planteamiento de un problema que se puede llevar a

cabo con una idea, una intuición o una suposición.

2.1. Observación.

Consiste en aplicar atentamente los sentidos a un objeto o a un fenómeno para

estudiarlo tal y como se presenta en realidad. Hay que conseguir identificar las variables

que intervienen en dicho problema. Las variables son los factores que afectan al

problema y que son susceptibles de ser medidos o controlados.

2.2 Búsqueda y selección de información.

Es necesario buscar toda la información que exista sobre dicho problema. Puede

obtenerse de varios medios: monografías, revistas especializadas, entrevistas a los

científicos, recursos audiovisuales o páginas web.

2.3. Enunciado de hipótesis.

Una hipótesis es una suposición sobre un hecho observado.

Para que una hipótesis sea válida debe cumplir algunas condiciones:

- se debe enunciar de forma clara y con las palabras precisas.

- Debe poder comprobarse, es decir, se ha de poder rechazar o confirmar

experimentalmente.

2.4. Experimentación.

El diseño del experimento ha de ser detallado y debe explicar todos los aspectos que

intervienen de forma que otra persona pueda repetirlo.

Consiste en realizar un experimento en condiciones controladas que se puedan repetir y

modificar.

La variable es un factor cuyo valor numérico cambia a lo largo de un experimento y

altera los resultados. Hay dos tipos de variables:

- variable independiente, es la que el investigador modifica voluntariamente.

- variable dependiente, es aquella que toma valores diferentes en función de la variable

independiente.

2.5. Interpretación de los resultados.

Los científicos siempre toman nota de todos los resultados obtenidos, los organizan en

tablas de datos y los representan en distintos tipos de gráficas.

2.6. Formulación de leyes

Una vez confirmada la hipótesis adquiere categoría de ley, puede ser de dos tipos:

- ley cualitativa, se puede definir mediante un enunciado, pero no se puede expresar

numéricamente.

- ley cuantitativa, se puede expresar con números.

2.7. Teorías y modelos.

Una teoría es una ley generalizada que abarca un conjunto de hechos.

Un modelo es una representación que sirve para poder interpretar cómo es algo de lo

que no se tiene certeza absoluta.

2.8. Elaboración de un informe.

La investigación termina cuando con la elaboración del informe científico, donde se dan

a conocer a la comunidad científica los resultados obtenidos.

3. La medida.

Una magnitud es cualquier característica o propiedad de la materia que se pueda medir.

Para medir una magnitud se necesita una referencia con la que comparar. Una unidad de

medida es un patrón o referencia con el que comparar para poder medir una magnitud.

3.1. El Sistema Internacional de Unidades.

El SI asigna unidades concretas a las magnitudes según diversos criterios y establece

recomendaciones a la hora de escribir las cantidades correctamente. En las siguientes

tablas tienes las magnitudes fundamentales (se definen por sí mismas y son

independientes) y algunas magnitudes derivadas (se definen a partir de otras magnitudes

y mediante expresiones matemáticas)

Magnitudes fundamentales del SI

Magnitud Unidad Símbolo

Longitud Metro m

Masa Kilogramo Kg

Tiempo Segundo s

Temperatura Kelvin K

Intensidad de corriente Amperio A

Intensidad luminosa Candela cd

Cantidad de sustancia Mol mol

Magnitudes derivadas del SI

Magnitud Unidad Símbolo

Superficie Metro cuadrado m2

Volumen Metro cúbico m3

Densidad Kilogramo/metro cúbico Kg/m3

Velocidad Metro/segundo m/s

Aceleración Metro/segundo cuadrado m/s2

Fuerza Newton N

Presión Pascal Pa

Energía Julio J

Carga eléctrica Culombio C

3.2. La notación científica.

Para manejar mejor cantidades muy grandes o muy pequeñas, los científicos usan la

denominada notación científica. Un número está escrito en notación científica cuando

la parte entera (lo que viene antes de la coma) consta de una sola cifra; a esta le puede

seguir una parte decimal. La parte entera está multiplicada por una potencia de 10. El

exponente de ese 10 será positivo si el número inicial es mayor que la unidad y será

negativo en caso contrario.

Ej. 0.000241 = 2.41 · 10 -4

320000000 = 3.2 · 10 8

3.3. Múltiplos y submúltiplos.

En la siguiente tabla aparecen potencias con nombre propio que se escriben junto a la

unidad y sin dejar espacio, por eso se dicen que son prefijos. Recibirán el nombre de

múltiplos si representan una potencia de exponentes positivos y submúltiplos si el

exponente es negativo

Múltiplos del SI Submúltiplos de SI

Factor Prefijo Símbolo Factor Prefijo Símbolo

10 12

Tera T 10 -12

pico p

10 9 Giga G 10

-9 nano n

10 6 Mega M 10

-6 micro µ

10 3 Kilo K 10

-3 mili m

10 2 Hecto h 10

-2 centi c

10 deca da 10 -1

deci d

3.4 Cambios de unidades y factores de conversión.

Un factor de conversión es una fracción en la que se expresa una misma cantidad en el

denominador y en el numerador pero con unidades distintas.

Ej. 5.4 s a ms

48 km/h a m/s

3.5 Volumen y capacidad.

El volumen es el espacio que ocupa un cuerpo.

La capacidad es el volumen interior de un recipiente.

En el SI, ambas magnitudes se miden en m3, pero la capacidad suele expresarse en litros

(L) o en los múltiplos y submúltiplos de dicha unidad. Para relacionar las dos unidades,

se deben tener en cuenta que: 1 L equivale a 1 dm3; 1 mL equivale a 1 cm

3

4. Instrumentos de medida

Los aparatos o instrumentos de medida se clasifican en función de la magnitud que van

a medir.

La precisión de un aparato de medida es el valor más pequeño que puede apreciar y

que corresponde a la división más pequeña de su escala.

- Medida de longitudes. Para medir longitudes se puede utilizar el metro, la cinta

métrica o la regla graduada.

- Medida de masas. Las masas se miden con balanzas o básculas.

- Medida de volúmenes de líquidos. El volumen de un líquido se puede medir

con varios recipientes de laboratorio, como la bureta, la pipeta, la probeta y el

matraz aforado.

- Medida de tiempos. Los aparatos para medir el tiempo son los relojes y

cronómetros.

- Medida de temperaturas. La temperatura se mide con los termómetros. Los

primeros termómetros usaban mercurio, pero debido a la alta toxicidad de este

metal, están prohibidos y se han sustituidos por termómetros de galio o digitales.

TEMA 2. LA MATERIA Y SUS ESTADOS.

1. La materia.

La materia es todo aquello que tiene masa y que ocupa un volumen. Así, todos

los cuerpos del universo están formados por materia. Sin embargo, cada los distintos

elementos están constituidos por una clase distinta de materia, a lo que se llama

sustancia. Una sustancia es cada uno de los tipos de materia.

2. Propiedades de la materia.

La materia se caracteriza por una serie de propiedades, que son propiedades generales

o específicas.

2.1. Propiedades generales.

Son comunes a toda la materia, como la masa y el volumen.

La masa es la cantidad de materia que tiene un cuerpo. Su unidad es el kilogramo, kg.

El volumen es el espacio ocupado por un cuerpo. Su unidad en el SI es el metro cúbico,

m3; aunque también se puede utilizar el litro, L.

2.2. Propiedades características o específicas.

las propiedades características o específicas son las propias de cada tipo de sustancia,

y sirven para identificar dicha sustancia. Son, por ejemplo, la temperatura de fusión, la

densidad…

la densidad

La densidad, d, de un cuerpo es la masa que contiene cada unidad de volumen y su

expresión matemática es: . Su unidad en el SI es el kg/m3, aunque también se

puede expresar en g/L o g/mL.

3. Estados de agregación.

Basta echar un vistazo a nuestro alrededor para darnos cuenta que la materia se presenta

en tres estados de agregación distintos:

Sólido. Volumen y forma fijos. No pueden fluir.

Líquido. Volumen fijo. No tienen forma fija. Pueden fluir.

Gas. No tienen volumen ni forma fija. Pueden fluir.

Los líquidos y gases tienen en común la propiedad de fluir (circular por tuberías). Por

eso los líquidos y los gases reciben el nombre de fluidos.

Una manera (no la única) de lograr que una sustancia cambie de estado es calentarla o

enfriarla. Los cambios de estado que absorben calor reciben el nombre de cambios de

estado progresivos. Por el contrario los cambios de estado que necesitan que la

sustancia se enfríe (desprenda calor) reciben el nombre de cambios de estado

regresivos.

Cambios de estado progresivos

Fusión. Paso de sólido a líquido. La temperatura de fusión es una propiedad

característica de las sustancias. Por tanto puede servirnos para identificar a las

sustancias. Varía con la presión. A medida que ésta disminuye la temperatura de

fusión desciende.

Vaporización. Paso de líquido a gas. Tiene lugar a cualquier temperatura y en

la superficie libre del líquido (los líquidos se evaporan a cualquier temperatura).

Sin embargo, si aumentamos la temperatura, llega un momento que la

evaporación se produce en todo el líquido formándose grandes burbujas (llenas

de vapor del líquido) que ascienden hasta la superficie. Decimos que el líquido

comienza a hervir o que entra en ebullición. La temperatura a la que un

líquido hierve es otra propiedad característica llamada temperatura de

ebullición. Varía con la presión. A medida que ésta disminuye la temperatura de

ebullición desciende.

Sublimación. Paso directo de sólido a gas sin pasar por el estado líquido. Como

la vaporización ocurre a cualquier temperatura (de ahí que podamos percibir el

olor de las sustancias sólidas, ya que pequeñas porciones del sólido subliman y

llegan en forma de vapor a nuestra nariz). La mayor parte de las sustancias

necesitan encontrarse a presiones muy bajas para que la sublimación sea

apreciable.

Cambios de estado regresivos

Solidificación. Paso de líquido a sólido. Ocurre a la misma temperatura que la

fusión. Varía con la presión.

Condensación. Paso de gas a líquido.

Sublimación regresiva. También llamada sublimación inversa o deposición.

Paso directo de gas a sólido sin pasar por el estado líquido.

Diferencia entre ebullición y evaporación ¡¡IMPORTANTE!!

EVAPORACIÓN EBULLICIÓN

Tiene lugar sólo en la superficie del

líquido y a cualquier temperatura.

Se aumenta la evaporación:

Elevando la temperatura.

Aumentando la superficie del líquido.

Favoreciendo que las partículas del gas

se alejen del líquido.

Se produce en toda la masa del líquido

y sólo a una temperatura, la temperatura

de ebullición.

En este caso da igual que la superficie

del líquido sea mayor o menor, la

ebullición sólo comienza cuando se

alcanza la temperatura de ebullición.

Efecto de la temperatura.

Para que tenga lugasr un cambio de estado debe producirse una variación de la energía,

lo que se consigue con un cambio de temperatura. Durante el teipo que dura cada

cambio de estado, la temepratura permanece fija, ya que la energía que recibe el cuerpo

se emplea para cambiar su estructura, no para elevar la temperatura.

Efecto de la presión.

La presión atmosférica es la presión que ejerce la atmósfera sobre la superficie

terrestre y los cuerpos que en ella se encuentra. Se mide en pascales (Pa).

Un cambio de presión modifica la temperatura de fusión y ebullición.

- Un aumento de presión favorece la solidificación, condensación y sublimación

inversa.

- Una disminución de presión favorece la fusión, vaporización y sublimación.

4. Las propiedades de los gases.

Los gases presentan unas propiedades características:

- No tienen forma ni volumen propios. Adoptan la forma del recipiente que los

contengan y su volumen depende de la presión a la que se someta. Se pueden

comprimir o expandir.

- Tienden a ocupar todo el volumen disponible.

- Generan presión al chocar unas partículas con otras en el recipiente.

- En los gases, su presión, volumen y temperatura están relacionadas entre sí, de

manera que cualquier cambio en una de ellas afecta a las otras magnitudes.

4.1. Ley de Boyle- Mariotte.

Para una cantidad fija de gas, a una temperatura constante, cuando aumenta la

presión, el volumen disminuye y viceversa:

4.2. Ley de Gay-Lussac.

Para una cantidad fija de gas, si la temperatura se mantiene constante, cuando

aumenta la temperatura del gas, su volumen también aumenta y viceversa:

4.3. Ley de Charles.

Para la misma masa de gas, si el volumen se mantiene constante, cuando aumenta la

temperatura, la presión también aumenta, y viceversa:

TEMA 3. LOS ÁTOMOS Y EL SISTEMA PERIÓDICO.

1. Clasificación de la materia.

La principal clasificación que se hace de la materia es en sustancias puras y mezclas.

Las sustancias puras tienen unas propiedades específicas que las caracterizan; las

mezclas, no. Las propiedades específicas de cada sustancia pura tienen un valor

característico que es único para cada sustancia; así, el mejor método para conocer si una

sustancia es pura o no es la determinación de alguna de sus propiedades específicas.

1.1. Sustancias puras

Sustancia pura es aquella materia cuya composición no cambia cualesquiera que sean

las condiciones físicas en las que se encuentre. No se puede descomponer en otras

sustancias más sencillas utilizando solamente procedimientos físicos.

El agua se puede descomponer, mediante un proceso químico, en hidrógeno y oxígeno,

pero no hay ningún procedimiento que nos permita descomponer el hidrógeno y el

oxígeno en otras sustancias más simples. Así, dentro de las sustancias puras

distinguimos dos tipos:

Compuestos: son sustancias puras que se pueden descomponer en otras más simples

por medio de un proceso químico.

Elementos: son sustancias puras que no se pueden descomponer en otras más simples

por ningún procedimiento.

1.2. Mezclas

Mezcla es aquella materia que resulta de la combinación de varias sustancias puras que

se pueden separar utilizando procedimientos físicos.

Podemos distinguir dos tipos de mezclas:

Mezcla heterogénea: es una mezcla en la que es posible distinguir sus componentes por

procedimientos ópticos; es decir, se puede apreciar a simple vista o con microscopio

óptico.

Mezcla homogénea o disolución: es una mezcla en la que no es posible distinguir sus

componentes por procedimientos ópticos convencionales.

No siempre es fácil distinguir una mezcla homogénea de otra heterogénea. Aunque a

simple vista la salsa mayonesa, el puré de verduras, la salsa de tomate o la gelatina

parecen mezclas homogéneas, son mezclas heterogéneas denominadas coloides.

Una disolución siempre está formada por el disolvente y el o los solutos:

- El disolvente es la sustancia que se encuentra en mayor cantidad.

- El soluto es la sustancia o sustancias que están en menor cantidad y que se

disuelven dentro del seno del disolvente.

Los días de niebla no se distingue el Sol porque la niebla es un coloide y este tipo de

mezclas dispersan la luz.

Una disolución es una mezcla homogénea y no dispersa la luz.

Un coloide es una mezcla heterogénea y dispersa la luz (efecto Tyndall).

Un caso particular de coloide son las emulsiones.

En una emulsión las partículas que están en menor proporción se mantienen dispersas

gracias a una tercera sustancia llamada emulsionante.

Un ejemplo es la mayonesa que se hace con huevo, aceite, sal y jugo de limón. Las

partículas de agua de la mezcla se mantienen dispersas en el aceite gracias a la lecitina

presente en la yema del huevo. Si no estuviese la lecitina, el agua y el aceite terminarían

por separarse.

Tipos de disoluciones.

- Disoluciones líquidas. El disolvente suele ser el agua y el soluto puede ser sólido,

líquido o gaseoso.

- Disoluciones sólidas o aleaciones. Es una disolución formada por, al menos, una

sustancia metálica.

- Según la proporción entre soluto y disolvente. La cantidad máxima de soluto que

admite una disolución depende del tipo de soluto y del disolvente. Y de la temperatura a

la que esté. Las disoluciones pueden ser:

- Diluidas: contienen mucha menor cantidad de soluto de la que el disolvente

podría admitir.

- Concentrada: contiene gran cantidad de soluto, pero no llegan a la cantidad

máxima.

- Saturada: contiene la máxima cantidad de soluto que el disolvente es capaz de

admitir, a una temperatura determinada.

- Sobresaturada: contiene más soluto del que el disolvente es capaz de admitir a

una temperatura determinada.

2. Concentración de una disolución.

La concentración de una disolución es la cantidad de soluto que hay disuelta en

una determinada cantidad de disolvente o de disolución.

La concentración se puede expresar de varias formas:

Concentración en masa:

Concentración en % en masa:

Concentración % en volumen:

3. Separación de los componentes de las mezclas.

3.1. Separación de las sustancias de una mezcla heterogénea.

3.1.1. Según el tamaño de partículas.

Tamizado: se utiliza para separar mezclas formadas por sustancias sólidas con

tamaños de partículas muy diferentes. Se emplea un tamiz que es una rejilla que permite

pasar las partículas de menor tamaño reteniendo las de mayor talla. Con tamices con

distinto diámetro de orificio se pueden separar partículas de diferentes tamaños.

Filtración: se emplea para separar mezclas de sólidos en líquidos. El sólido se

queda retenido en un filtro que puede ser de papel, tela, arena….

3.1.2. Según las propiedades magnéticas.

Cuando una de las sustancias tiene propiedades magnéticas, se utiliza un imán para

separar la mezcla, ya que sólo esta sustancia será atraída por el imán.

3.1.3. Según la densidad de las sustancias.

Decantación: se emplea para separar dos líquidos inmiscibles, es decir, que no

se pueden disolver entre sí y que presentan densidades distintas. De esta manera, el

líquido más denso quedará por debajo del menos denso. Se emplea un embudo de

decantación que dispone de una llave para traspasar fácilmente un líquido de un

recipiente a otro.

Sedimentación: sirve para separar sólidos en suspensión. Las partículas sólidas

se depositan en el fondo del recipiente debido a su mayor densidad.

3.2 Separación de las sustancias de una mezcla homogénea.

3.2.1. Según la diferente solubilidad.

Cristalización: se utiliza para obtener un sólido que está disuelto en un líquido.

Es necesario que sea una disolución sobresaturada. Se deja la muestra en un

cristalizador hasta que se evapore el líquido y se cristalice el sólido.

3.2.2. Según la distinta velocidad de los componentes en otro disolvente.

Cromatografía: los componentes de la mezcla, al ser arrastrados por un

disolvente sobre un material poroso, tienen distinta velocidad, de manera que los más

solubles se desplazan más rápido. De esta forma, sobre el papel aparecen blandas de

distinto color en función de cada uno de los componentes de la muestra.

3.2.3. Según la temperatura de cambio de estado.

Destilación: se emplea cuando tenemos una mezcla de dos o más líquidos cuyas

temperaturas de ebullición son diferentes. Se calienta la mezcla hasta que comienza a

hervir la sustancia de menor temperatura de ebullición. Su vapor se hace pasar por un

refrigerante, donde se condensa para ser recogido en otro recipiente.

Evaporación: se empela para separar un soluto sólido de un disolvente líquido.

Suele ser el agua, que se evapora, por lo que no se podría recuperar.

4. Estructura de una sustancia pura.

Los antiguos griegos ya se preguntaban de qué estaba formada la materia y llegaron a la

conclusión de que estaba compuesta por partículas diminutas e indivisibles, a las que

llamaron átomos.

4.1. El átomo.

Todos los átomos cuentan con la siguiente estructura interna:

- El núcleo: situado en el centro, con un tamaño muy pequeño comparado con el

átomo en su conjunto. Contiene casi toda la masa del átomo y su carga positiva.

En él se sitúan los protones, partículas cargadas positivamente y los neutrones,

que carecen de carga pero sí poseen masa.

- La corteza: es la zona externa del átomo, donde giran los electrones. Estas

partículas tienen carga negativa y una masa casi despreciable comparada con las

otras partículas subatómicas.

Tolos los átomos son eléctricamente neutros, ya que sus cargas positivas y negativas

son iguales.

4.2. Identificación de los átomos.

Los átomos se identifican por su número de protones (número atómico) que se

simboliza con una Z. El número másico, A, representa la masa aproximada del átomo y

es la suma de protones y neutrones (A=Z+N)

4.3. Sistema periódico de los elementos.

Los elementos existentes se representan mediante unos ´símbolos designados por la

IUPAC:

- Se escriben con la primera letra en mayúscula y el resto en minúscula.

- Algunos nombres provienen del latín y del griego.

- Otros del país donde fueron descubiertos o recuerdan a algún científico.

- Los que se representan con tres letras reciben un nombre sistemático que indica

su número atómico.

Ordenación de los elementos en el sistema periódico.

Actualmente, el sistema periódico consta de 118 elementos ordenados, según su número

atómico Z. Está dividido en siete filas llamadas periodos y 18 columnas llamadas

grupos.

Uniones entre átomos.

Los átomos tienden a unirse entre ellos (exceptuando los gases nobles) para ganar

estabilidad mediante enlaces químicos.

Si se unen átomos iguales, se denominan sustancias simples; si los enlaces son entre

átomos diferentes forman compuestos químicos.

Las sustancias pueden formar distintas estructuras: moléculas, si se unen un número fijo

y pequeño de átomos o cristales, si están formados por un número variable y grande de

átomos que se ordenan en el espacio.

Fórmulas químicas

Los elementos y compuestos se representan mediante fórmulas químicas que indican la

clase de átomos que componen esa sustancia y la cantidad de cada uno de ellos que

intervienen a modo de subíndice.

TEMA 4. LOS CAMBIOS FÍSICOS Y QUÍMICOS.

1. Cambios físicos y químicos.

Cambios físicos son aquellos en los que no se altera la composición de las

sustancias que intervienen. Afecta a las sustancias iniciales, pero no las

transforma en otras diferentes. Por ejemplo, al elevarse la temperatura, el hielo

se funde y se transforma en agua líquida, pero el agua no cambia su naturaleza

aunque se encuentre en distinto estado.

Cambios químicos son aquellos en los que cambia la composición de las

sustancias iniciales. Las sustancias iniciales se transforman en otras diferentes.

Por ejemplo, el proceso de fabricación de pan es un cambio químico, ya que las

sustancias iniciales (harina, aceite, levadura, agua y sal) se transforman en otra

diferente.

2. Las reacciones químicas.

Una reacción química es un proceso en el que una o varias sustancias llamadas

reactivos se transforman en una o varias sustancias distintas llamadas productos

mediante un intercambio de energía.

Todas las reacciones químicas tienen las siguientes características:

● Se rompen enlaces entre las moléculas o iones de los reactivos para formar

nuevos enlaces que darán lugar a los productos.

● La suma de las masas de los reactivos es igual a la suma de la masa de los

productos. Este fenómeno se conoce como Ley de conservación de las masas

de Lavoisier.

● En general, cualquier reacción química consume energía (reacción

endotérmica) o libera energía (reacción exotérmica).

2.1. Ecuaciones químicas.

Las reacciones químicas se representan mediante ecuaciones químicas.

Debes tener en cuenta lo siguiente:

● En una ecuación química se escriben las fórmulas de los reactivos a la izquierda

y la de los productos a la derecha separados por una flecha → que indica el

sentido de la reacción.

● Si hay más de una especie (sustancia química) en una de las partes, se separan

por un símbolo +.

● Es muy útil indicar cuál es el estado físico de cada sustancia entre paréntesis:

solido (S), líquido (l), gas (g) o acuoso (aq).

● Se debe ajustar la ecuación. Esto significa que debe existir el mismo número de

átomos de un elemento a ambos lados de la ecuación. Para ello, se pueden poner

número delante de las formulas químicas, indicando el número de moléculas que

intervienen; pero nunca pueden intercalarse dentro de una fórmula de compuesto

ni tocar los subíndices de la misma.

3. Reacciones contaminantes

El desarrollo de la industria química resulta fundamentalmente en mejorar al ser

humano, pero este desarrollo puede afectar al medioambiente.

La gran actividad de la industria química genera gran cantidad de productos y

residuos que ocasionan un gran perjuicio al medioambiente.

La contaminación de las aguas, los suelos y la atmósfera afecta a la salud de las

personas y al medio natural. La contaminación será un problema para las

generaciones que habiten el planeta en el futuro.

Por ello debemos promover un desarrollo sostenible que es aquel que satisface

las necesidades de la generación presente, sin comprometer la capacidad de las

generaciones futuras de satisfacer sus propias necesidades.

3.1.Reacciones contaminantes.

Algunos de los problemas que causan los contaminantes se explican a continuación.

Lluvia ácida

Se debe principalmente a dos sustancias que al reaccionar con el agua de lluvia la

vuelven ácida:

- Dióxido de azufre (SO2)

S + O2 = SO2

2 SO2 + O2 = 2 SO3

SO3 + H2O = H2SO4

- Óxidos de nitrógeno (NO y NO2)

2 NO + O2 = 2 NO2

3 NO2 + H2O = HNO3 + NO

Efecto invernadero

La mayor parte de las radiaciones que llegan del Sol se reflejan y regresan al

espacio, pero una pequeña parte quedan retenidas y sirven para mantener la temperatura

media de la Tierra. Las actividades humanas están originando un aumento alarmante de

los gases que producen este efecto y actúan como pantalla sobre la superficie terrestre.

La disminución de la capa de ozono

El ozono (O3) es una forma distinta en la que se puede presentar el oxígeno.

Se denomina capa de ozono a la zona de la estratosfera donde el ozono es más

abundante de lo normal y el agujero de la capa de ozono a la zona donde la

concentración de ozono es menor de lo normal.

Formación de ozono: O2 = O + O

O + O2 = O3

Descomposición de ozono: O3 = O2 + O

Contaminación del suelo y de las aguas

Se debe a la actividad agrícola, el uso de fertilizantes y pesticidas, y a la extracción de

materias primas de laminería. También influye el uso doméstico e industrial de los

materiales plásticos, residuos industriales y de la extracción y consumo del carbón y

petróleo.

TEMA 5. EL MOVIMIENTO Y LAS FUERZAS

1. Concepto de fuerza.

Una fuerza es toda causa capaz de deformar un cuerpo o de modificar su estado

de reposo o de movimiento.

Tipos de fuerzas:

- De contacto: cuando existe contacto físico entre los cuerpos.

- A distancia: no tiene por qué existir contacto físico entre los cuerpos.

Gravitatorias (entre cuerpos que tienen masa, magnéticas (entre imanes o

entre imán y hierro) y eléctricas (entre cargas eléctricas).

1.1. Representación de fuerzas.

Una fuerza no se reduce a un valor numérico, sino que necesita una dirección y un

sentido. Se representa por un vector, por eso hay que indicar su punto de aplicación,

módulo, dirección y sentido.

La unidad de medida de la fuerza en el Sistema Internacional es el Newton (N).

2. Los cuerpos y las deformaciones.

No todos los cuerpos se comportan de igual manera frente a la acción de una fuerza.

Las fuerzas producen dos efectos sobre los cuerpos: movimientos y deformaciones.

Los movimientos son de varios tipos: se pueden poner en marcha, se puede detener, ir

en línea recta o tomar una curva. Las deformaciones también son diferentes.

Según el comportamiento que tienen los cuerpos frente a una fuerza, se pueden

clasificar en:

- Cuerpos rígidos, no se deforman.

- Cuerpos elásticos, se deforman cuando una fuerza actúa sobre ellos, pero

recuperan su forma cuando la fuerza cesa.

- Cuerpos plásticos, se deforman, pero no recuperan su forma original.

2.1 Límite de elasticidad y límite de rotura.

El límite de elasticidad es la fuerza mínima necesaria para que un cuerpo

elástico quede deformado permanentemente.

Si la fuerza que se aplica es suficientemente grande, es posible romperlo, se

llama límite de rotura.

3. Deformaciones en un cuerpo elástico.

Un cuerpo elástico se deforma bajo la acción de una fuerza.

3.1. Dinamómetro.

Es un aparato destinado a medir las fuerzas o a pesar los objetos. Se basa

en la deformación que experimenta un muelle al colgar un objeto de él.

P = m · g

m es la masa expresada en kg y g es la aceleración de la gravedad (9,8

m/s2)

3.2. Ley de Hooke.

Esta ley permite relacionar los alargamientos producidos en un cuerpo

elástico con la fuerza que se le aplica. La deformación producida en un cuerpo

elástico es directamente proporcional al valor de la fuerza que origina tal

deformación.

F = k · x

Donde, F es la fuerza expresada en newtons (N), x el alargamiento

producido en metros (m) y k es una constante que es diferente para cada muelle,

llamada constante recuperadora del muelle.

4. El movimiento

Un movimiento es el cambio de posición de un objeto a lo largo del

tiempo respecto a un punto de referencia que se considera fijo.

El móvil es el objeto que se mueve

La posición es el lugar que ocupa el móvil en cada momento. Depende

del punto de referencia.

El espacio recorrido (s) es la distancia que recorre el móvil, medida

sobre la trayectoria.

La trayectoria es el camino imaginario que sigue el móvil en su

movimiento. Cuando es recto, da lugar a un movimiento rectilíneo y cuando es

curvo a un movimiento curvilíneo.

El desplazamiento es la distancia en línea recta desde la posición final a

la posición inicial.

4.1 La velocidad

Es una magnitud física que da idea de la rapidez con la que se produce

un movimiento.

v = s/t (la velocidad se mide en el SI en m/s)

4.2. Velocidad media e instantánea.

La velocidad media (vm) es el cociente entre el espacio total y el tiempo

total que se emplea en recorrerlo.

vm = s/t

La velocidad instantánea (v) es la velocidad en un instante determinado

o en un intervalo de tiempo muy pequeño.

La velocidad es constante en el tiempo en un movimiento uniforme y

cambia con el tiempo en un movimiento uniformemente variado o acelerado.

4.3. Aceleración.

Es el cambio de velocidad por cada unidad de tiempo. En el SI se mide

en m/s2.

4.4 Gráficas.

Gráfica posición-tiempo, indica la posición del móvil (eje y) para cada

instante de tiempo (eje x).

Gráfica velocidad-tiempo, indica la velocidad del móvil (eje y) para cada

instante de tiempo (eje x).

5. Máquinas simples

Las máquinas simples son dispositivos que permiten generar fuerzas mayores que las

conseguidas por la propia fuerza muscular. Realizan su trabajo en un solo paso.

En toda máquina existe la fuerza motor o fuerza de potencia (Fm) que es la que se

suministra a la máquina, y la fuerza resistente (Fr) que es la que se quiere vencer.

Se llama factor multiplicador o ventaja mecánica al cociente entre la fuerza resistente

y la fuerza motor e indica cuánto se multiplicará la fuerza aplicada: Vm = Fr/ Fm.

Palanca. Es una barra rígida que gira alrededor de un punto de apoyo que se llama

fulcro. La ley que rige la palanca afirma que la fuerza motor y las fuerzas resistentes se

relacionan con sus respectivos brazos.

Polea. Es una rueda con un canal por el que pasa un cable o cuerda que gira sobre su

eje. Es como una palanca de primer género con brazos iguales:

Torno. Es un tambor que atraviesa un eje. Es necesario accionar una manivela. El torno

también se puede considerar como una palanca de primer género.

Plano inclinado. Es una superficie plana que forma un ángulo agudo con la horizontal.

La fuerza motor que se precisa para elevar un peso arrastrándolo es menor que si se

eleva de forma vertical, pero la distancia recorrida es mayor.

6. Las fuerzas de la naturaleza

La materia del universo se agrupa en distintas estructuras.

Galaxias: son agrupaciones de estrellas, polvo, gas y materia oscura. Cada galaxia

puede contener billones de estrellas y se conocen más de 100.000 millones de galaxias.

Nuestra galaxia es la Vía Láctea.

Cúmulos de galaxias: son conjuntos de galaxias envueltos en gas caliente.

Estructuras menores: son los cuerpos celestes más pequeños, como los planetas y

estrellas. Por ejemplo, nuestro Sistema Solar.

Supercúmulos de galaxias: son conjuntos de cúmulos de galaxias. El Grupo Local

forma parte del Supercúmulo de Virgo.

6.1.Distancias astronómicas.

Una unidad astronómica (ua) es la distancia media que separa el Sol y la Tierra, y

equivale a 150.000.000.000 m

Un año luz es la distancia que recorre la luz en el vacío en un año, y equivale a

9.460.000.000.000.000 m.

TEMA 6. LA ENERGÍA

La energía es la capacidad que tienen los cuerpos para reproducir cambios en

ellos mismos o en otros cuerpos. La unidad en el SI es el julio (J)

1. Formas de energía en la vida cotidiana.

1.1. Energía cinética.

Es aquella que tienen los cuerpos por el hecho de estar en movimiento.

1.2. Energía potencial.

Es aquella que tiene un cuerpo debido a la posición que ocupa en el espacio o a la

deformación que experimenta.

Existen dos tipos de energía potencial:

- energía potencial gravitatoria

- energía potencial elástica.

1.3. Energía mecánica.

Es la que tiene un cuerpo debido a su velocidad y su posición en el espacio. Es la suma

de la energía cinética y potencial.

1.4. Energía eléctrica.

Es la que se produce por el movimiento de cargas dentro de un conductor.

La electricidad se genera en diversos tipos de centrales y se transporta mediante cables

de alta tensión.

1.5. Energía electromagnética.

Es la que transportan las ondas eléctricas y magnéticas.

1.6. Energía química.

Es la que se produce durante los procesos químicos.

1.7. Energía nuclear.

Es la energía que se almacena en el núcleo de los átomos. La fisión proviene de

reacciones que se dan al romper un núcleo para obtener dos más ligeros. La fusión une

dos núcleos de átomo ligeros para obtener uno más pesado. Éste último es el que se

produce en las estrellas.

1.8. Energía interna y energía térmica.

La energía interna de un cuerpo es la suma de las energías cinética y potencial de las

partículas que constituyen dicho cuerpo.

Cuando sólo se considera la energía cinética de dichas partículas se habla de energía

térmica.

2. Transformación y conservación de la energía.

El principio de la conservación de la energía expone que la energía ni se crea ni se

destruye, únicamente se transforma.

3. Fuentes de energía.

Una fuente de energía es todo aquello que permite producir energía directamente o

mediante alguna transformación.

- Fuentes de energía renovables, que se regeneran fácilmente y son inagotables. (carbón,

petróleo, gas natural, Uranio y energía nuclear)

- Fuentes de energía no renovables, que se consumen a un ritmo más rápido del que se

regeneran en la naturaleza. (el agua y la energía hidraúlica, el viento y la energía eólica,

el sol y la energía solar, el calor terrestre y la energía geotérmica, la biomasa, el mar y la

energía mareomotriz)

4. Energía térmica

La energía térmica es la que tiene un cuerpo debido al movimiento de las partículas

que lo forman.

El calor es la transferencia de energía de un cuerpo a otro cuando ambos cuerpos están a

diferente temperatura. Siempre se transmite desde el cuerpo caliente al frío.

La temperatura es la magnitud que indica el grado de movimiento de las partículas de

un cuerpo. Se mide mediante un termómetro. Se mide en Grado Celsius (ºC) y Kelvin

(K)

El equilibrio térmico es el estado que se alcanza cuando las temperaturas de dos cuerpos

se igualan.

5. Efectos de la energía térmica.

5.1.Variación de la temperatura. Cuando un cuerpo recibe energía térmica, su

temperatura aumenta.

5.2. Cambios de estado. La energía térmica necesaria para producir un cambio de estado

se denomina calor latente. Existe el calor latente de fusión y de vaporización.

5.3. Dilatación. Consiste en el aumento de las dimensiones de un cuerpo al calentarlo o

enfriarlo.

6. Propagación del calor.

6.1. Conducción. Es la forma en la que se propaga el calor entre dos cuerpos en

contacto o dos puntos de un mismo cuerpo cuando existe una diferencia de

temperatura entre ellos.

6.2. Convección. Es la forma de propagación de calor en fluidos. Se lleva a cabo

en forma de corrientes de convección hasta que la temperatura se iguala en

todo el seno del fluido.

6.3. Radiación. Es una forma de transmisión de energía que se produce desde la

superficie de los cuerpos a través del vacío o de un medio material en forma

de ondas electromagnéticas.