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Escuela Normal de Licenciatura en Educación Primaria
CIENCIAS NATURALES
PROFESOR:
JOSÉ ELEUTERIO MIS DZIB
TRABAJO ELABORADO POR:
Gustavo Chi Cauich.
Sofía Carolina Espinosa Hernández.
Alejandra Guadalupe Gómez Tzel.
Sharly Mariela Tzab Cauich.
Tercer Semestre
2
ÍNDICE
UNIDAD I _______________________________________________________________ 7
Ecología y biodiversidad _______________________________________________ 7
TEMA 1 ______________________________________________________________________ 7
1.1 Concepto de ecología. _________________________________________________ 7
1.2 Niveles de organización ecológica ____________________________________ 7
Población ____________________________________________________________________ 8
Biósfera _____________________________________________________________________ 8
1.3 componentes del ecosistema _________________________________________ 8
1.4 concepto de ecosistema _______________________________________________ 9
1.5 Interacción entre factores bióticos y abióticos en los ecosistemas __ 9
TEMA 2 _______________________________________________________________ 11
Dinámica del ecosistema ______________________________________________ 11
2.1 Niveles tróficos: productores, consumidores y desintegradores. ____ 11
2.2. Flujo de elementos esenciales a través de las cadenas
alimenticias: ciclos del carbono, nitrógeno, fósforo y agua. _____________ 13
Ciclo del carbono _____________________________________________________ 13
Biodiversidad _________________________________________________________ 16
TEMA: 3 _______________________________________________________________ 16
3.1 ¿Qué es y cuál es la importancia de la biodiversidad para México? 16
3.2. México como país megadiverso _____________________________________ 16
TEMA: 4 _______________________________________________________________ 17
Desarrollo sustentable _________________________________________________ 17
4.1. ¿Qué es el desarrollo sustentable? __________________________________ 17
TEMA 5 _______________________________________________________________ 18
Pérdida de la biodiversidad ____________________________________________ 18
5.1. Causas y consecuencias de la pérdida de la biodiversidad ________ 18
5.2. Crisis de la biodiversidad ___________________________________________ 18
5.3. Extinción masiva ___________________________________________________ 19
3
TEMA 6 _______________________________________________________________ 20
Acciones de consumo sustentable __________________________________ 20
TEMA: 7 _______________________________________________________________ 21
Alteración de la estabilidad del ecosistema por la modificación de algunos
factores que lo conforman _____________________________________________ 21
TEMA 8 Valoración de estrategias locales nacionales orientadas a
mantener la estabilidad de los ecosistemas ________________________ 23
UNIDAD II _____________________________________________________________ 24
TEMA 1 _______________________________________________________________ 24
“La materias y sus interacciones” ______________________________________ 24
2.1 Electricidad estática. ________________________________________________ 24
2.1.1. Conceptualización de electricidad estática ______________________ 24
2.1.2. Fuentes de electricidad estática. _________________________________ 24
2.1.3. Sus efectos en el entorno y medidas de precaución. ______________ 25
2.1.4. Usos y aplicaciones de la electricidad estática. ___________________ 26
2.1.5. Instrumentos de medición de la electricidad estática. __________ 27
TEMA 2.2 ______________________________________________________________ 28
Circuitos eléctricos __________________________________________________ 28
2.2.1. Funcionamiento de un circuito eléctrico y sus componentes. ____ 28
2.2.2. Materiales conductores y aislantes de la corriente eléctrica. ____ 28
Materiales conductores ________________________________________________________ 29
Materiales semiconductores ______________________________________________________ 29
Materiales aislantes _______________________________________________________________ 29
2.2.3. Aplicaciones del circuito eléctrico. ________________________________ 29
2.2.4. Transformaciones de la electricidad en la vida cotidiana. ______ 30
2.2.5. Usos y aplicaciones de la electricidad. ____________________________ 30
TEMA 2.3. _____________________________________________________________ 32
2.3.1. Movimiento, luz, sonido, calor y electricidad. ____________________ 32
2.3.2. Transformaciones de la energía en el entorno. ___________________ 33
2.3.3. Fuentes alternativas de energía: sol, viento, mareas y geotermia.
___________________________________________________________________________ 35
4
2.3.4. Ventajas y desventajas del aprovechamiento de fuentes
alternativas de energía. _________________________________________________ 36
2.3.5. Carácter y evidencia de fenómenos ondulatorios. ________________ 37
TEMA 2.4. _____________________________________________________________ 38
Formación de eclipses de sol y de luna. ________________________________ 38
2.4.1. Explicación astronómica de los eclipses. _________________________ 39
2.4.2. Periodicidad y frecuencia de los eclipses. ________________________ 40
2.4.3. Creencias y mitos. _________________________________________________ 42
2.5. Modelos y modelaje en ciencias. ____________________________________ 43
2.5.1. La argumentación en ciencias. ___________________________________ 44
2.5.2. Evidencias empíricas. _____________________________________________ 45
2.5.3. Los métodos en la ciencia. ________________________________________ 46
UNIDAD III ____________________________________________________________ 49
La materia y sus transformaciones __________________________________________ 49
TEMA 1 ___________________________________________________________________________ 49
1.1 Clasificación de los materiales. ______________________________________ 49
1.2. Esencialismo y modelo atómico. ____________________________________ 50
1.3. Modelo atomista de la materia. _____________________________________ 50
1.4. Dificultades en la comprensión de la naturaleza corpuscular de la
materia. _________________________________________________________________ 51
1.4.1. Dificultad con los gases. ___________________________________________ 52
1.4.2. Diferencias entre gases y disoluciones. ____________________________ 53
TEMA 2 _______________________________________________________________ 54
Las mezclas y su importancia en el ambiente. __________________________ 54
2.1. Concepto de mezcla. ________________________________________________ 54
2.2. Clasificación y tipos de mezclas. ____________________________________ 54
2.3. El agua común en una mezcla. _____________________________________ 55
2.4. La purificación del agua como separación de mezclas. ____________ 56
2.5. La contaminación del agua y la basura doméstica como ejemplos
de formación de una mezcla. ___________________________________________ 58
2.6 El dióxido de carbono como una mezcla. ___________________________ 59
5
TEMA 3 _______________________________________________________________ 63
El impacto de los seres humanos sobre la naturaleza. ___________________ 63
3.1. La satisfacción de las necesidades. _________________________________ 63
3.2. La combustión como herramienta para modificar la naturaleza. 63
3.3. La oxidación de los materiales. _____________________________________ 64
3.4. Mezclas contaminantes del aire. ___________________________________ 65
3.5 El efecto invernadero y su importancia _____________________________ 67
CONCLUSIÓN _________________________________________________________ 69
INTRODUCCIÓN
Las Ciencias de la naturaleza están constituidas por un conjunto de contenidos que se
caracterizan por el estudio empírico del mundo natural, a través de la construcción de
6
conceptos y la búsqueda de relaciones entre ellos, de forma que permite generar modelos
que ayudan a comprenderlo mejor, predecir el comportamiento de los fenómenos naturales y
actuar sobre ellos, en caso necesario, para mejorar las condiciones de vida. La construcción
de estos modelos explicativos y predictivos se lleva a cabo mediante procedimientos de
búsqueda, observación directa o experimentación, y de la formulación de hipótesis que
después han de ser contrastadas. Por lo tanto, en esta actividad constructiva de la ciencia,
desempeñan un papel primordial tanto los procedimientos de contraste con la realidad, como
los marcos mismos de referencia conceptual que guían la investigación y que son contrastados
en ella, sin olvidar las actitudes y valores que como en toda actividad humana y social
condicionan su desarrollo.
La ciencia no sólo nos permite conocer la naturaleza y comprender sus transformaciones, sino
también nuestra propia condición fisicoquímica de seres vivos, miembros de la especie
humana y del planeta. Además, el pensamiento científico colabora de forma decisiva para
que el alumnado sea capaz de hacer frente a los problemas de la vida cotidiana y
desenvolverse en una sociedad como la vasca, altamente condicionada por los desarrollos
científicos y tecnológicos, así como para desarrollar actitudes responsables sobre aspectos
ligados a la vida y la salud, los recursos y el medio ambiente.
Por todo ello, los conocimientos científicos se integran hoy en el saber humanístico que debe
formar parte de la cultura básica de todas las personas. La Educación Secundaria Obligatoria
ha de facilitar a todas las personas una alfabetización científica que permita desarrollar una
comprensión de la naturaleza de la ciencia y de la práctica científica y una conciencia de sus
complejas relaciones con la tecnología y la sociedad y que, asimismo, ayude a tomar
decisiones personales y a participar crítica y responsablemente en la toma de decisiones en
torno a problemas locales y globales. Huyendo del dogmatismo y de la mera transmisión, el
alumnado debe, en suma, no sólo aprender ciencia -sus productos-, sino también acerca de la
ciencia, viendo a ésta como un producto cultural humano, y hacer ciencia, utilizando los
conocimientos científicos y tecnológicos en la vida diaria, con el fin de mejorar el propio
conocimiento y las condiciones de vida, así como resolver problemas habituales y realizar
pequeñas investigaciones.
CIENCIAS NATURALES
7
UNIDAD I
Ecología y biodiversidad TEMA 1
1.1 Concepto de ecología.
La ecología es la ciencia que estudia a los seres vivos, su ambiente, la distribución, abundancia
y cómo esas propiedades son afectadas por la interacción entre los organismos y su ambiente:
«la biología de los ecosistemas» (Margalef, 1998, p. 2). En el ambiente se incluyen las
propiedades físicas que pueden ser descritas como la suma de factores abióticos locales,
como el clima y la geología, y los demás organismos que comparten ese hábitat (factores
bióticos).
La Ecología es una disciplina biológica que se está desarrollando a grandes pasos en la
actualidad, debido a las modificaciones ambientales que en buena parte los seres humanos
hemos provocado.
La Ecología se reduce al estudio de la contaminación y la preservación del ambiente. Sin
embargo, en la actualidad, el hombre debe tomar muchas decisiones difíciles ante la rapidez
de los cambios ambientales, para elevar la calidad de vida. Es así, que la comprensión del
funcionamiento de la Naturaleza tiene para nosotros gran importancia. Debemos tener
presente que el hombre es parte de ella; el agua que bebe, el aire que respira, los alimentos
que consume y los productos que usa o desecha lo unen inevitablemente a las funciones de
los ecosistemas.
1.2 Niveles de organización ecológica
Para los ecólogos modernos (Begon, Harper y Townsend, 1999) (Molles, 2006), la ecología
puede ser estudiada a varios niveles o escalas:
Población (las interacciones de un ser vivo dado con los seres de su misma especie)
Comunidad (las interacciones de una población dada con las poblaciones de
especies que la rodean),
Ecosistema (las interacciones propias de la biocenosis sumadas a todos los flujos de
materia y energía que tienen lugar en ella)
Biosfera (el conjunto de todos los seres vivos conocidos).
Población biológica, en el campo de la biología, es un conjunto de organismos o
individuos de la misma especie que coexisten en un mismo espacio y tiempo, y que
comparten ciertas propiedades biológicas, las cuales producen una alta cohesión
reproductiva y ecológica del grupo. La cohesión reproductiva implica el
intercambio de material genético entre los individuos. La cohesión ecológica se
refiere a la presencia de interacciones entre ellos, resultantes de poseer
requerimientos similares para la supervivencia y la reproducción, al ocupar un
espacio generalmente heterogéneo en cuanto a la disponibilidad de recursos.
8
Población
Las poblaciones representan un nuevo nivel de integración de la materia, el primero que es
objeto de estudio de la Ecología. En este nuevo nivel de integración de la materia, ubicado
después del individuo se estudian ahora grupos de organismos con características similares a
los que llamamos especie Estos organismos constituyen conjuntos en los cuales la carga
genética de los seres que forman el conjunto es similar de forma que pueden entrecruzarse,
reproducirse y generar descendencia fértil y que además se encuentran en una zona definida
y constituyen entonces una población Cabe mencionar que la especie se ha revisado ya en el
tema de diversidad al mencionar los niveles taxonómicos y en Evolución como unidad de
cambio evolutivo y ahora se revisarán sus características, su dinámica.
Comunidad.
Una biocenosis (también llamada comunidad biótica, ecológica o simplemente comunidad)
es el conjunto de organismos de todas las especies que coexisten en un espacio definido
llamado biotopo, que ofrece las condiciones ambientales necesarias para su supervivencia.
Puede dividirse en fotocinesis, que es el conjunto de especies vegetales, zoo enosis (conjunto
de animales) y micro biocenosis (conjunto de microorganismos). Un ecosistema, según la
definición original Tansley (1935), está formado por la biocenosis junto con su ambiente físico o
biotopo. El campo cultivado es la agro biocenosis que, junto con su entorno físico-químico
(biotopo) forman un agro sistema.
Biósfera
La biósfera o biósfera es el sistema formado por el conjunto de los seres vivos del planeta Tierra
y sus relaciones. Este significado de «envoltura viva» de la Tierra, es el de uso más extendido,
pero también se habla de biosfera, en ocasiones, para referirse al espacio dentro del cual se
desarrolla la vida.
La biósfera es el ecosistema global. Al mismo concepto nos referimos con otros términos, que
pueden considerarse sinónimos, como ecosfera o biogeósfera. Es una creación colectiva de
una variedad de organismos y especies que interactuando entre sí, forman la diversidad de los
ecosistemas. Tiene propiedades que permiten hablar de ella como un gran ser vivo, con
capacidad para controlar, dentro de unos límites, su propio estado y evolución.
1.3 componentes del ecosistema
Un ecosistema está constituido por el conjunto de factores ambientales, que se definen como
los componentes del medio, capaces de actuar directamente sobre los organismos y se
dividen en: factores abióticos y bióticos.
Los componentes bióticos y abióticos del medio están estrechamente ligados, ya que se
encuentran en un constante flujo y reflujo, resultando difícil separarlos.
9
1.4 concepto de ecosistema
La unidad de orden superior es la comunidad o biocenosis, que incluye a todas las
poblaciones que habitan un área determinada. La interacción entre dicha comunidad y
el ambiente que la rodea recibe el nombre de ecosistema.
1.5 Interacción entre factores bióticos y abióticos en los ecosistemas
a) Factores bióticos
Como ya se mencionó, constituyen la parte biológica de los ecosistemas. Las relaciones que se
establecen entre ellos son principalmente de tipo alimenticio, lo que permite reconocer
diferentes niveles tróficos o nichos ecológicos.
Imagina que en una selva desaparecen los hongos, ¿qué crees que pasaría con las plantas y a
su vez con los animales? También puedes imaginar que se extinguen los animales ¿qué
sucedería con los demás seres vivos de la selva?
Como puedes ver, los organismos son factores ambientales que también determinan la
distribución de las especies, en virtud de que unos son alimento de otros, que compiten entro
ellos por el alimento, la luz, el espacio o por la pareja.
1.- Los productores, pueden transformar la energía luminosa en energía química potencial,
acumulada en compuestos orgánicos, utilizando minerales (Cu, Ca, K, N, etc.) y C02 que son
proporcionados por el medio, a través de la fotosíntesis.
Durante este proceso, además de la producción de sustancias nutritivas, se renueva el
oxígeno del medio, y el vapor de agua que se desprende, contribuye a la formación de las
nubes que después traerán la lluvia. A este grupo pertenecen las plantas verdes o plantas
fotosintéticas, y algunas bacterias que obtienen energía a partir de sustancias químicas
(químiosintéticas).
2.- Los consumidores; son organismos que consumen sustancias que producen otros seres vivos.
Se dividen en dos grandes grupos:
a) Herbívoros. Se alimentan de vegetales. Por ejemplo
Rizófagos: sólo comen las raíces.
Xilófagos: se alimentan de madera.
Frugívoros: comen frutas.
Granívoros: se nutren de semilla.
b) Carnívoros. Comen a otros animales. Por ejemplo:
Ictiófagos: comen peces.
Necrófagos: se alimentan de cadáveres.
Hematófagos: se alimentan de sangre.
3.-Desintegradores o descomponedores, también se les llama saprófitos, comprenden a los
hongos y a las bacterias. Se localizan sobre animales o vegetales muertos, producen enzimas
suficientes que les sirven para efectuar reacciones químicas específicas con las cuales realizan la
descomposición de los organismos muertos, con ello permiten reciclar las sustancias químicas
10
nutritivas en la Naturaleza. Durante el proceso, toman lo necesario para su alimentación y dejan
en el medio lo que sobra, que más tarde se desintegrará poco a poco hasta constituir el humus
del suelo; de este modo se liberan las sustancias más simples que forman a los seres vivos para
que las utilicen.
b) Factores abióticos
Los factores abióticos son todos los componentes fisicoquímicos que rodean a los seres vivos,
como la luz, la temperatura, la humedad, etc.; y en términos generales, se pueden dividir en
tres grandes grupos que son: los componentes energéticos, los componentes climáticos y los
componentes del sustrato. Analizaremos cada grupo.
Las interrelaciones entre los factores bióticos (seres vivos incluyendo seres humanos) y abióticos
(agua, aire, luz, temperatura, suelo, etc.) nos permite conocer las intimas dependencias entre
ambos factores que forman parte del sistema ecológico en el cual, cualquier modificación
que se presente puede provocar otras alteraciones por ejemplo: el aprovechamiento irracional
de un bosque o una selva, provoca la erosión del suelo, inundaciones y disminución de la
humedad en el subsuelo, ríos y lagos, además, ocasiona sequias con las consecuentes
afectaciones para el ser humano y otros organismos como plantas y animales domésticos y
silvestres, que al no encontrar agua pueden perecer.
Por antagonismo:
Competencia: es la interacción entre individuos de la misma especie (competencia
intraespecifica), que utilizan el mismo recurso y existen en cantidades limitadas. En general es la
lucha de dos individuos por obtener un recurso o bien escaso, haciendo uso de sus
habilidades; entre los recursos por los que los organismos luchan están: pareja, alimento,
espacio, agua, sitio de apareamiento, etc.
Depredación: es la interacción entre individuos en la cual un organismo capture a otro
organismo vivo con fines alimenticios. La depredación es la ingestión de organismos vivos,
incluidas la de las plantas por animales, animal con animal, y planta con animal, y hongos. En
la depredación existen dos componentes:
Depredador: es aquel que se alimenta de otro organismo vivo.
Presa: es aquel que se convierte en alimento de otro individuo.
Por simbiosis:
Comensalismo: es la relación entre dos especies en la cual uno se beneficia y el otro ni se
beneficia ni se perjudica.
Mutualismo: es a relación entre dos especies en las cuales ambas se benefician.
Parasitismo: es una asociación o relación entre dos organismos o especies en el cual una se
beneficia y la otra se perjudica. Hay tres clase de parásitos los cuales pueden ser:
Ectoparásito: parásitos externos.
11
Endoparásitos: parásitos internos.
Hiperparásitos: parásitos de parásitos.
TEMA 2
Dinámica del ecosistema
2.1 Niveles tróficos: productores, consumidores y desintegradores.
Niveles tróficos
Productores:
El nivel trófico de los productores está integrado por organismos, que tienen la capacidad de
transformar las sustancias inorgánicas en alimento orgánico, función que dentro de un
ecosistema son los únicos que la poseen, también son llamados autótrofos. En su mayoría son
vegetales y algas fotosintetizados (fitoplancton). Son el inicio de toda cadena alimentaria.
Consumidores:
Los consumidores se alimentan de sustancias orgánicas ya elaboradas por otros organismos, es
decir de sustancias elaborados por los productores o por otros consumidores y en relación con
su régimen alimentario se los conoce como heterótrofos.
Los consumidores pueden ser:
Consumidores primarios o de primer orden: son organismos herbívoros que se alimentan de
productores, como roedores, insectos, palomas, teros, vaca, oveja, etc.
Consumidores secundarios o carnívoros de primer orden: son organismos carnívoros que se
alimentan de los consumidores primarios. Por su régimen alimentario se los llama carnívoros.
Dentro de este grupo encontramos algunos peces, zarigüeyas, culebras, ranas, etc.
Consumidores terciarios o carnívoros secundarios: son los que se alimentan de otros carnívoros,
como las aves rapaces y los felinos. Dentro de este grupo encontramos a los omnívoros que
consumen tanto vegetales como animales.
Descomponedores y detritívoros:
Cuando una planta o un animal muere, los cuerpos son desintegrados por otros organismos, los
descomponedores, representados por bacterias y hongos, y los detritívoros, representados por
pequeños gusanos, lombrices de tierra, protozoarios, caracoles, babosas, milpiés, etc. Dentro
del segundo grupo se ubican grandes animales carroñeros, organismos que se alimentan de
carroña como los buitres y cuervos. La descomposición puede ser definida como la
desintegración gradual de materia orgánica muerta, en la que complejas moléculas ricas en
energía son fragmentadas por los organismos descomponedores y detritívoros.
12
Cadenas, redes alimenticias y pirámides de energía.
Cadenas y redes alimentarias:
El trayecto que sigue el alimento al ir pasando de un organismo al otro se denomina cadena
alimentaria. Al comienzo de cualquier cadena siempre se encuentra un organismo productor,
lo que demuestra que las plantas verdes son las que hacen posible la vida sobre nuestro
planeta. El conjunto de cadenas que tienen eslabones comunes da lugar a una verdadera red
alimentaria. Las estructuras más comunes y estables están construidas por varias cadenas, con
múltiples conexiones entre ellas. Cada nivel trófico está compuesto por muchas especies,
dado que por lo general una población particular tiene varias alternativas para su
alimentación.
Pirámide de la energía:
Se puede construir una pirámide de energía para ilustrar cómo la energía pasa de un nivel
trófico al nivel superior. La planta capta la energía luminosa y la acumula. Parte de esa energía
la utiliza para las funciones de crecimiento y parte se disipa en forma de calor. Entre la base y
la cumbre se interpone un número variable de pisos, cada uno de los cuales alberga a un
menor número de individuos, puesto que al pasar de uno a otro, parte de la energía se pierde.
Hábitat:
Es el ambiente en donde vive una especie o población. Existe una infinidad de hábitats
distintos, dependiente del tipo de clima, la actitud, el suelo, el agua y el viento, entre
otros factores.
Nicho ecológico:
Hace referencia al "rol", o función, que tiene un
organismo dentro del ecosistema o comunidad.
No sólo depende de dónde vive el organismo, sino
también de lo que hace, de sus costumbres, de sus
hábitos, del alimento que consume y su modo de
vida. Por ejemplo, en la selva misionera algunos
roedores cavan sus cuevas en distintas zonas del
suelo, otras especies, como gusanos e insectos,
desarrollan su vida en diferentes partes del tronco de un árbol, algunas especies de aves viven
en las copas de los árboles y otras, en cambio, en el manto
de humus que cubre el suelo, como muchas especies de
insectos y arañas.
13
2.2. Flujo de elementos esenciales a través de las cadenas alimenticias:
ciclos del carbono, nitrógeno, fósforo y agua.
Flujo de energía y nutrientes a través del ecosistema.
La energía solar capacita a las plantas para formar tejidos orgánicos a partir de dióxido de
carbono, agua y nutrientes inorgánicos a través del proceso de la fotosíntesis. La energía de la
luz es transformada en energía química en los cloroplastos de las células vegetales. Cuando la
planta muere y se descompone o es comida por un consumidor, la energía almacenada en la
planta se transfiere.
La fuente de energía para los animales son las plantas u otros animales. Los animales requieren
energía para convertir nutrientes de su alimento en tejido corporal, debido a que ellos no están
en capacidad de aprovechar directamente la luz del sol. Cuando las plantas son consumidas,
una pequeña proporción de la energía almacenada en las plantas es transferida a los
animales para el crecimiento, mantenimiento y realización de las actividades.
Ciclo del carbono El ciclo del carbono es un ciclo biogeoquímicos
por el cual el carbono se intercambia entre la
biosfera, la litosfera, la hidrosfera y la atmósfera
de la Tierra. Los conocimientos sobre esta
circulación de carbono posibilitan apreciar la
intervención humana en el clima y sus efectos
sobre el cambio climático.
El carbono (C) es el cuarto elemento más
abundante en el Universo, después del
hidrógeno, el helio y el oxígeno (O). Es el pilar de
la vida que conocemos. Existen básicamente dos
formas de carbono: orgánica (presente en los organismos vivos y muertos, y en los
descompuestos) y otra inorgánica, presente en las rocas.
En el planeta Tierra, el carbono circula a través de los océanos, de la atmósfera y de la
superficie y el interior terrestre, en un gran ciclo biogeoquímico. Este ciclo puede ser dividido en
dos: el ciclo lento o geológico y el ciclo rápido o biológico.
14
Ciclo del nitrógeno.
Los organismos emplean el nitrógeno en la
síntesis de proteínas, ácidos nucleicos (ADN y
ARN) y otras moléculas fundamentales del
metabolismo.
Su reserva fundamental es la atmósfera, en
donde se encuentra en forma de N2, pero esta
molécula no puede ser utilizada directamente
por la mayoría de los seres vivos (exceptuando
algunas bacterias).
Esas bacterias y algas cianofíceas que pueden usar el N2 del aire juegan un papel muy
importante en el ciclo de este elemento al hacer la fijación del nitrógeno. De esta forma
convierten el N2 en otras formas químicas (nitratos y amonio) asimilables por las plantas.
El amonio (NH4+) y el nitrato (NO3-) lo pueden tomar las plantas por las raíces y usarlo en su
metabolismo. Usan esos átomos de N para la síntesis de las proteínas y ácidos nucleicos. Los
animales obtienen su nitrógeno al comer a las plantas o a otros animales.
Ciclo del fósforo.
El ciclo del fósforo es un ciclo biogeoquímico que
describe el movimiento de este elemento químico
en un ecosistema. Los seres vivos toman el fósforo
(P) en forma de fosfatos a partir de las rocas
fosfatadas, que mediante meteorización se
descomponen y liberan los fosfatos. Éstos pasan a
los vegetales por el suelo y, seguidamente, pasan
a los animales. Cuando éstos excretan, los
componedores actúan volviendo a producir
fosfatos.
Una parte de estos fosfatos son arrastrados por las
aguas al mar, en el cual lo toman las algas, peces
y aves marinas, las cuales producen guano, el
cual se usa como abono en la agricultura ya que libera grandes cantidades de fosfatos; los
restos de los animales marinos dan lugar en el fondo del mar a rocas fosfatadas, que afloran
por movimientos orogénicos.
15
Ciclo del agua.
El ciclo del agua describe la presencia y el
movimiento del agua en la Tierra y sobre ella.
El agua de la Tierra está siempre en
movimiento y cambia constantemente de
estado: líquido, vapor, hielo y viceversa. El
ciclo del agua ha estado ocurriendo por
miles de millones de años, y la vida sobre la
Tierra depende de él.
El ciclo del agua no se inicia en un lugar
específico pero, para esta explicación,
asumimos que comienza en los océanos.
El sol, que dirige el ciclo del agua, calienta el agua de los océanos, la cual sube hacia la
atmósfera como vapor de agua. Corrientes ascendentes de aire llevan el vapor a las capas
superiores de la atmósfera, donde la menor temperatura causa que el vapor de agua se
condense y forme las nubes. Las corrientes de aire mueven las nubes sobre el globo, las
partículas de nube colisionan, crecen y caen en forma de precipitación. Parte de esta
precipitación cae en forma de nieve, que se llega a acumular en capas de hielo y en los
glaciares -que pueden almacenar agua congelada por millones de años. En los climas más
cálidos, la nieve acumulada se funde y derrite cuando llega la primavera. La nieve derretida
corre sobre la superficie del terreno como agua de deshielo. La mayor parte de la
precipitación cae en los océanos o sobre la tierra donde, debido a la gravedad, corre sobre la
superficie como escorrentía superficial. Una parte de esta escorrentía alcanza los ríos en las
depresiones del terreno; en la corriente de los ríos el agua se transporta de vuelta a los
océanos. El agua de escorrentía y el agua subterránea que brota hacia la superficie se
acumula y almacena en los lagos de agua dulce.
16
Biodiversidad
TEMA: 3
3.1 ¿Qué es y cuál es la importancia de la biodiversidad para México?
Si has visitado un herbario, un zoológico o simplemente un museo de historia natural,
seguramente observaste una gran cantidad de plantas y animales; si además has tenido la
oportunidad de caminar en algún bosque, selva o una zona árida, posiblemente notaste que
la diversidad de organismos es todavía mayor.
Los seres vivos prácticamente han conquistado cada parte del planeta esto ha sido de un
extraordinaria diversificación es decir de su evolución en muchas y distintas especies. La
biodiversidad es el resultado de miles de millones de años de evolución; se cree que los
primeros organismos unicelulares aparecieron hace 3 mil 500 millones de años.
¿Cuál es la importancia de la biodiversidad para México?
En primer lugar, hablando egoístamente sobre economía, la biodiversidad de México sirve
para la recreación de turistas, ya sean de México o extranjeros, los clásicos zoológicos en
donde se cobra por ver a los animales o en algunas reservas naturales o santuarios; solo por
recreación. México es el cuarto país mega diverso en el mundo; en México tenemos las
mejores y únicas especies que hay en el planeta. La variedad de seres vivos que contiene una
región o, como en este caso, un país. en el grupo de plantas contamos con 26,000 especies;
en el grupo de los anfibios tenemos una alrededor de 282 especies; en el ámbito de los reptiles
tenemos 707 especies y somos el primer lugar mundial con mayor especies de este grupo y por
ultimo contamos con 439 especies de mamíferos. La gran biodiversidad de México, se debe a
que su privilegiada posición geográfica, la variedad de climas y su compleja topografía, han
propiciado una gran variedad de condiciones permitiendo la existencia una gran cantidad de
ecosistemas y especies, con una amplia variabilidad genética.
3.2. México como país megadiverso
La situación geográfica de México, su variedad de climas, topografía e historia geológica han
producido una de las riquezas biológicas más impresionantes del mundo. Se calcula que
alrededor del 10% de la diversidad global de especies se concentra en el territorio mexicano, lo
que lo convierte junto con Colombia, Brasil, Indonesia, Perú, China, Congo e India en uno de
los llamados países “megadiversos”. En cuanto al número de especies, México es el quinto
lugar en plantas, cuarto en anfibios, segundo en mamíferos y primero en reptiles. La flora
mexicana, por su parte, consta de poco más de 23 mil especies, en su mayoría angiospermas
(poco más de 22 mil especies), con un nivel de endemismo superior al 40 por ciento. Destacan
por sus niveles de endemismo la familia de las cactáceas (con 850 especies, 84% de ellas
endémicas) y la de las orquídeas (920 especies, 48% endémicas), así como el género Pinus
(con 48 especies, 43% endémicas).
17
México es cuarto lugar en flora del mundo, con 26,000 diferentes especies.
México es considerado el segundo país en el mundo en ecosistemas
México es el cuarto lugar en el mundo en el total de especies. (2,500 especies están
protegidas por la legislación mexicana).
TEMA: 4
Desarrollo sustentable
4.1. ¿Qué es el desarrollo sustentable?
"El desarrollo sustentable es un desarrollo que satisface las necesidades del presente sin
comprometer la capacidad de futuras generaciones de satisfacer sus propias necesidades"
Desarrollo sustentable y la pobreza: Actualmente un vasto número de personas en países en
desarrollo no tiene satisfechas sus necesidades básicas, la pobreza es endémica, como
tampoco tienen la oportunidad de mejorar sus condiciones de vida. Ésta situación hace al
mundo muy propenso a sufrir crisis humanitarias, económicas y ecológicas que afectan el
desarrollo, es por esto que satisfacer las necesidades básicas de todas las personas y ofrecerles
la oportunidad de una mejor calidad de vida son los mínimos requerimientos para lograr un
desarrollo sostenible.
Desarrollo sustentable y crecimiento poblacional: El incremento de la población mundial, ya
somos más de 7.000 millones y seremos 9.000 millones en 2050, aumenta la presión sobre los
recursos naturales y puede frenar el mejoramiento de los niveles de vida en zonas donde la
pobreza es generalizada.
Desarrollo sustentable y el progreso tecnológico: Los avances tecnológicos pueden solucionar
algunos problemas en el corto plazo pero pueden conducir a unos mayores en el largo plazo,
por ejemplo, algunas tecnologías que aumentan la productividad de los cultivos agrícolas pero
que con el transcurso de los años afectan gravemente los suelos.
En un mundo de recursos finitos no puede haber un crecimiento económico infinito, pero el
desarrollo tecnológico puede mejorar la capacidad de carga de los recursos existentes.
Desarrollo sustentable y los recursos renovables: El desarrollo económico obviamente implica
cambios físicos en los ecosistemas. Todos los ecosistemas no pueden ser preservados intactos,
por ejemplo, un bosque puede ser talado en unas partes pero ser extendido en otras, lo cual,
no es algo necesariamente malo si la explotación forestal fue planeada y los efectos en
la erosión de los suelos, el agua, la fauna y flora son tomados en cuenta.
Desarrollo sustentable y los recursos no renovables: En cuanto a los recursos no renovables,
como combustibles fósiles o minerales, su uso reduce el stock disponible para futuras
generaciones, pero esto no significa que este tipo de recursos no deban ser utilizados.
En general al momento de consumir recursos no renovables se debe tener en cuenta la
importancia de estos en la sociedad, la disponibilidad de tecnologías para la minimización de
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su agotamiento y la probabilidad de que haya recursos sustitutos disponibles.
TEMA 5
Pérdida de la biodiversidad
Nuestro planeta se enfrenta a una acelerada desaparición de sus ecosistemas y a la
irreversible pérdida de su valiosa biodiversidad. Por diversidad entendemos la amplia variedad
de seres vivos -plantas, animales y microorganismos- que viven sobre la Tierra y los ecosistemas
en los que habitan. El ser humano, al igual que el resto de los seres vivos, forma parte de este
sistema y también depende de él. Además, la diversidad biológica incluye las diferencias
genéticas dentro de cada especie y la variedad de ecosistemas. La pérdida de la diversidad
biológica amenaza los suministros de alimentos, las posibilidades de recreo y turismo y las
fuentes de madera, medicamentos y energía.
5.1. Causas y consecuencias de la pérdida de la biodiversidad
La biodiversidad es muy importante para la supervivencia de la vida en el planeta, algunas de
las causas de la extinción de las especies son: la destrucción de hábitats, las especies invasivas,
la contaminación, la superpoblación humana y la mala explotación de los recursos de caza y
pesca. La consecuencia más importante de la extinción de las especies es la pérdida o el
deterioro de ecosistemas, esto es causado por la desaparición de eslabones en las cadenas
alimenticias. Los fenómenos de cambio climático y el calentamiento global también han
afectado la biodiversidad, aunque éste ha sido un proceso más lento, también provoca un
desequilibrio en los ecosistemas, y pueden generar la extinción de especies que allí habitan.
Consecuencias de la pérdida de biodiversidad
El calentamiento global y la desaparición de ecosistemas y especies en todo el planeta están
ya amenazando la supervivencia de millones de personas en el mundo. Algunas de las
consecuencias de la pérdida de biodiversidad son las siguientes: Regresión de los ecosistemas.
Los ecosistemas más evolucionados presentan una mayor variedad de especies. Cuando
sufren agresiones y desaparecen algunas de ellas, las cadenas tróficas se desestabilizan,
tendiendo los ecosistemas hacia una mayor simplicidad, alejándose de su estado de clímax.
Desaparición del patrimonio genético. La genética es una disciplina relativamente reciente,
aunque los conocimientos actuales nos permiten confirmar la importancia de conservar esa
información genética.
5.2. Crisis de la biodiversidad
La crisis de la biodiversidad es la pérdida acelerada de la variedad genética, de especies y de
ecosistemas. En el Origen de las especies, publicado en 1859, Darwin demostró de forma
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elegante como la asombrosa diversidad biológica que nos rodea, y de la que formamos parte,
se genera constantemente mediante la evolución de nuevas especies a partir de las ya
existentes
Existen dos planteamientos para conservar la biodiversidad:
proteger las especies y las poblaciones individuales o proteger los hábitats en los que viven.
Lo esencial es la conservación de ecosistemas enteros, asegurando su funcionalidad.
La pérdida de la diversidad genética, de especies y de ecosistemas es uno de los mayores
peligros para el futuro de la humanidad.
5.3. Extinción masiva
La mayoría de extinciones en la historia terrestre, fueron por impactos de meteoritos. Se ha
establecido estadísticamente que, aproximadamente cada 100 millones de años, impacta un
asteroide de grandes dimensiones contra la Tierra. Si se tiene en cuenta que la vida pluricelular
lleva unos 600 millones de años debería haber habido entre 5 y 6 grandes extinciones desde
entonces. Y esas son las que realmente han ocurrido. También se considera como causa
probable de extinciones menores o incluso de las más masivas a explosiones de supernovas
cercanas. De hecho existe otra teoría que dice que dado que cada 25 millones de años
aproximadamente la Tierra entra en la zona densa de la galaxia (los brazos espirales) ésta se ve
sometida a un mayor riesgo de explosiones violentas o al azote de vientos estelares intensos.
Finales del Cretácico (hace unos 65 millones de años): La más reciente y famosa, ya que
supuso la extinción de los dinosaurios, cuyo dominio en el planeta había durado más de 150
millones de años. También supuso la desaparición repentina de otras muchas especies, como
los amonites marinos.
Finales del Triásico (hace unos 210 millones de años): Gracias a esta cuarta extinción masiva,
animales como los dinosaurios pudieron extenderse en la Tierra. Las causas precisas todavía se
desconocen.
Finales del Pérmico (hace unos 250 millones de años): En esta tercera gran extinción, el 54% de
las familias de seres vivos desaparecieron (una familia puede abarcar entre unas pocas y miles
de especies).
Finales del Devoniano (hace unos 370 millones de años): Tampoco se conoce el origen exacto
de esta segunda gran extinción, en la que desapareció el 19% de todas las familias de seres
vivos.
Finales del Ordovícico (hace unos 440 millones de años): Un enfriamiento global repentino y
severo pudo ser la causa de esta primera gran extinción en la historia de la Tierra. El 25% de las
familias de seres vivos desaparecieron, la mayoría de ellas marinas, ya que en aquella época
no había casi especies terrestres.
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TEMA 6
Acciones de consumo sustentable
Consumo sustentables
“Cuando hablamos del consumo sustentable, nos referimos a la utilización de productos y
servicios que responden a necesidades básicas y proporcionan una mejor calidad de vida, y
además minimizan el uso de recursos naturales, materiales tóxicos y emisiones de desperdicios y
contaminantes durante todo el ciclo de vida, para asegurar una mejor calidad de vida de las
futuras generaciones”
Acciones del consumo sustentable.
La Humanidad, en la búsqueda de satisfacer sus necesidades básicas (alimentación, vestido,
vivienda y salud), ha establecido un modo de vida donde la degradación ecológica, el
agotamiento de los recursos naturales y el sufrimiento humano han sido gastos colaterales en
pos del desarrollo social, tecnológico y económico. Esta conducta nos ha conducido a un
tope alarmante y es momento de que todas las sociedades e individuos adoptemos un estilo
de vida basado en el concepto de Desarrollo Sustentable.
Consejos de consumo responsable
Separa la basura en orgánica (desechos naturales y plantas), inorgánica (papel, cartón, vidrio,
plástico y metal) y desechos sanitarios. Infórmate y exige la separación a los recolectores de tu
localidad.
Compacta al máximo la basura para utilizar menos bolsas. Desarma cajas y empaques,
aplasta las
Tiende la ropa en vez de usar la secadora.
Aprovecha el calor residual. apaga el horno y estufa 5 minutos antes de terminar de cocinar.
Hierve sólo el agua necesaria en ollas y cafeteras.
Tapa cacerolas y sartenes durante la cocción o mejor utiliza ollas a presión.
Apaga la estufa 5 minutos antes deja que el calor existente termine de cocinar tus platillos.
Limpia tu estufa los quemadores sucios consumen 10% más combustible.
Revisa tu calentador al menos una vez al año.
Ubica el refrigerador en lugares frescos y su rendimiento será mayor.
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TEMA: 7
Alteración de la estabilidad del ecosistema por la modificación de algunos
factores que lo conforman
Alteraciones en los Ecosistemas
Los ecosistemas pueden sufrir alteraciones naturales y por acción del hombre.
Las alteraciones naturales: Forman parte del equilibrio natural y los ecosistemas se recuperan
restableciendo el equilibrio original o dando origen a un nuevo equilibrio.
Pertenecen a las alteraciones naturales las inundaciones, los deslizamientos de tierras
(derrumbes), los huaycos, los hundimientos del terreno (especialmente en zonas calcáreas), los
incendios por rayos, las erupciones volcánicas, las alteraciones cismáticas (sequías
prolongadas) y el debilitamiento o cambio de corrientes marinas (Fenómeno de El Niño), entre
otras causas. Estas alteraciones no son prolongadas, por lo general, y los ecosistemas se
recuperan en una sucesión de etapas o establecen un nuevo equilibrio.
Las alteraciones por acción humana: Son más peligrosas y, si se prolongan por mucho tiempo y
en grandes extensiones, generalmente son irreversibles por la extinción de especies que se ha
producido y por la alteración del ambiente.
¿Qué es un "generador de cambio" y cómo afecta a los ecosistemas?
Se conoce como generadores de cambio a aquellos factores naturales o inducidos por el ser
humano que causan directa o indirectamente un cambio en un ecosistema.
Los generadores de cambio que afectan a los servicios de los ecosistemas y al bienestar
humano van desde el ámbito local hasta el mundial y pueden ser inmediatos o darse incluso a
largo plazo.
¿Cuáles son los generadores de cambio indirectos y cómo están modificándose?
Cambio en la población: Comprende el crecimiento de la población y la emigración. La
población mundial se ha duplicado durante los últimos 40 años, alcanzando los 6000 millones
de personas en 2000.
Cambio en la actividad económica: A medida que aumentan los ingresos per cápita,
crece la demanda de servicios de muchos ecosistemas y también cambia la estructura de
consumo. La proporción de ingresos que se dedican a la alimentación, por ejemplo, disminuye
frente a los que se dedican a bienes industriales o a servicios.
Factores sociopolíticos: Estos factores comprenden los procesos de toma de decisiones y
el grado de participación pública en ellos. La evolución hacia instituciones democráticas
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durante los últimos 50 años ha ayudado a fortalecer a las comunidades locales. También ha
habido un aumento en el número de acuerdos medioambientales multilaterales.
¿Cuáles son los generadores de cambio directos que alteran los servicios de los
ecosistemas?
Ecosistemas terrestres: La modificación de la cobertura de la tierra
Ecosistemas marinos: El impacto de la pesca.
Ecosistemas de agua dulce: Los cambios en regímenes de agua.
Ecosistemas costeros: La mayor amenaza de los sistemas costeros es la transformación de sus
hábitats.
Durante las últimas cuatro décadas, los excesivos niveles de nutrientes en el suelo y el agua se
han convertido en uno de los más importantes generadores de cambio directos de la
alteración de ecosistemas terrestres, de agua dulce y marinos.
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TEMA 8
Valoración de estrategias locales nacionales orientadas a mantener la
estabilidad de los ecosistemas
México es un país con una gran variedad de ambientes fisiológicas y de climas, donde la
diversidad biológica se encuentra distribuida en el territorio de manera heterogénea. En el país
confluyen regiones biogeográficas, es centro de origen de especies domesticadas, y sitio de
hibernación y paso para una gran cantidad de especies migratorias. Por otra parte nuestro
país enfrenta procesos de acelerada transformación debido a las actividades económicas y
sociales.
Restaurar y preservar más procesos fluviales naturales de distribución de sedimentos y
agua dulce
Los pantanos interiores y costeros, estuarios, islas de barrera y playas y dunas naturales
proporcionan servicios críticos de ecosistema. Estos hábitats actúan como amortiguadores de
tormentas, fomentan el desarrollo sostenible de la pesca comercial y recreativa y otros recursos
naturales importantes, proporcionan un hábitat para la restauración de especies amenazadas
y en peligro de extinción, y protegen importantes recursos culturales y sostienen al turismo y
otras economías y empleos recreativos.
Restaurar y proteger los arrecifes de coral y de ostras y otros entornos costeros
En el Golfo, tanto los arrecifes de coral como los de ostras, desempeñan muchas funciones
ecológicas, incluida la reducción de las marejadas y la erosión del litoral, la creación de un
hábitat para otras especies y la mejora de la calidad del agua mediante la filtración de
sedimentos y nutrientes. Estos hábitats han disminuido como resultado de la salinidad alterada
y los sedimentos, la calidad del agua degradada, la sobrepesca, las enfermedades, el cambio
climático, las tormentas y las sequías.
Estrategia para la evaluación de los riesgos
Dado que los riesgos químicos son función de la exposición de los posibles receptores, (seres
humanos, animales o vegetales), se requiere establecer la estrategia para la evaluación de
esos riesgos y la determinación de la magnitud de la exposición, para lo cual se necesita
adoptar y, en su caso, adaptar a las necesidades las metodologías establecidas para realizar
este tipo de evaluaciones.
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UNIDAD II
TEMA 1
“La materias y sus interacciones” 2.1 Electricidad estática.
La electricidad estática es un fenómeno de las superficies que se genera cuando dos o
más cuerpos entran en contacto y se separan de nuevo. Esta acción da lugar a una
separación o transferencia de electrones negativos de un átomo a otro. El nivel de carga
(la fuerza del campo) depende de varios factores: el material y sus propiedades físicas y
eléctricas, la temperatura, la humedad, la presión y la velocidad de separación. Cuanto
mayor es la presión o la velocidad de separación, mayor es la carga.
La carga electrostática es mayor durante los meses de invierno debido a la baja humedad.
Cuando la humedad relativa es alta, algunos materiales pueden absorberla y, como
consecuencia, su superficie puede volverse semiconductiva. Debido a la transformación
de la superficie en (semi)conductiva, la carga electrostática permanece a niveles bajos o
puede incluso llegar a desaparecer. La serie triboeléctrica contiene numerosos materiales.
Cuando se produce fricción, esos materiales pasan a tener una carga positiva o negativa.
La magnitud y la polaridad de la carga dependen de la posición del material en la serie.
2.1.1. Conceptualización de electricidad estática
La palabra "estático" significa falto de movimiento. Por lo tanto, la electricidad estática es
una carga eléctrica sin movimiento. Todos los materiales están hechos de átomos. Un
átomo es la partícula más pequeña de un material que todavía conserva las propiedades
de dicho material. Si el núcleo gana o pierde electrones, se produce un desequilibrio. Un
átomo que pierde uno o más electrones pasa a tener carga positiva, mientras que un
átomo que gana uno o más electrones pasa a tener carga negativa, La electricidad
estática es un fenómeno de las superficies que se genera cuando dos o más cuerpos
entran en contacto y se separan de nuevo. Esta acción da lugar a una separación o
transferencia de electrones negativos de un átomo a otro. El nivel de carga (la fuerza del
campo) depende de varios factores: el material y sus propiedades físicas y eléctricas, la
temperatura, la humedad, la presión y la velocidad de separación.
2.1.2. Fuentes de electricidad estática.
El movimiento de partículas, especialmente bajo condiciones secas, son capaces de
generar electricidad estática, ya sea que estén en suspensión o sumergidas en un material
aislante en movimiento.
La estática de la atmósfera es un riesgo especial en trabajos de sismografía. Esto se debe al
trabajo frecuentemente llevado a cabo en áreas sujetas a nubes de polvo.
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No deberá permitirse generadores de estática construidos por el hombre, tales como el
vapor y las bandas en movimiento, en un sitio en donde se estén utilizando detonadores
eléctricos, por lo tanto las precauciones recomendadas a seguir donde exista electricidad
estática generada mecánicamente incluyen:
Todas las partes del equipo de movimiento en la vecindad de las
operaciones tienen que estar conectadas entre sí eléctricamente y a un punto
común, y este punto debe estar conectado a una buena varilla de tierra.
Todos los conductores y partes metálicas de un sistema tal, deben pinzarse a tierra
y evitar zonas dónde se pueden producir arcos eléctricos.
Las puestas a tierra para tal sistema, es necesario conservarlas retirados de rieles,
otros alambrados y tuberías que puedan conducir corrientes eléctricas.
Debe pararse todo el equipo en movimiento durante las conexiones para evitar la
formación de arcos .Es un hecho bien conocido que la electricidad estática se
genera cuando los sólidos se transportan neumáticamente o se rozan con
superficies.
2.1.3. Sus efectos en el entorno y medidas de precaución.
Efectos:
Desde las losetas de caucho o los materiales sintéticos utilizados en el suelo, hasta las cintas
transportadoras o las correas de transmisión de la maquinaria pueden producir electricidad
estática; también la manipulación de combustibles líquidos, como el gasoil o alcohol, o
algunos procesos de fabricación.
Otros ejemplos cotidianos de la manifestación de la electricidad estática son la repulsión
que sufre el cabello cuando lo cepillamos, la descarga que se produce si tocamos la ropa
de otra persona cuando el suelo es de moqueta, o la pequeña sacudida que recibimos al
bajar del automóvil y acercar la mano a la puerta.
Energía Acción
Mecánica frotamiento
Química Reacción química
Luminoso Por luz
Calórica calor
Magnética Por magnetismo
Mecánica Por presión
Hidráulica Por agua
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Medidas de precaución
Para evitar los accidentes con la electricidad estática es preciso realizar un breve análisis
de la problemática que pueden crear en determinadas actividades laborales y dar un
repaso de las posibles soluciones que hoy día existen en el mercado para contrarrestar su
efecto negativo, tanto en relación con las molestias causadas por su presencia en las áreas
de oficinas, lo que entraría en el campo de estudio de la ergonomía ambiental, como en
su aspecto más dañino como son los posibles incendios y/o explosiones que se pueden
generar en áreas con este tipo de riesgo -objeto de análisis por parte de la seguridad
industrial.
Elección adecuada de materiales en instalaciones y equipos de trabajo desde la
fase de diseño:
Suelos conductores antiestáticos de losetas o alfombras conductivas.
Tratamientos superficiales antiestáticos en partes sometidas a fricción en los equipos
de trabajo (poleas, rodillos, cintas transportadoras, etc.
Incorporación de mangueras para líquidos inflamables con almas metálicas y
conexión a tierra.
Uso de elementos no conductores, como barandillas, pomos de puertas, escaleras y
andamios con ruedas, mobiliario, recipientes antiestáticos, etc.
2.1.4. Usos y aplicaciones de la electricidad estática.
La electricidad estática es un fenómeno que se debe a una acumulación de cargas
eléctricas en un objeto. Esta acumulación puede dar lugar a una descarga eléctrica
cuando dicho objeto se pone en contacto con otro.
La electricidad estática se produce cuando ciertos materiales se frotan uno contra el
otro, como lana contra plástico o las suelas de zapatos contra la alfombra, donde el
proceso de frotamiento causa que se retiren los electrones de la superficie de un
material y se reubiquen en la superficie del otro material que ofrece niveles
energéticos más favorables, o cuando partículas ionizadas se depositan en un
material, como por ejemplo, ocurre en los satélites al recibir el flujo del viento solar y
de los cinturones de radiación de Van Allen. La capacidad de electrificación de los
cuerpos por rozamiento se denomina efecto triboeléctrico, existiendo una
clasificación de los distintos materiales denominada secuencia triboeléctrica.
La Xerografía
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La electricidad estática se usa habitualmente en xerografía donde un pigmento de
polvo (tinta seca o tóner) se fija en las áreas cargadas previamente haciendo visible
la imagen impresa.
En Electrónica
La electricidad estática causa numerosos daños a los componentes por lo que los
operarios han de tomar medidas para descarga.
2.1.5. Instrumentos de medición de la electricidad estática.
El ohmímetro
Es un arreglo de los circuitos del voltímetro y del amperímetro, pero con una batería y
una resistencia. Dicha resistencia es la que ajusta en cero el instrumento en a escala
de los ohmios cuando se cortocircuitan los terminales. En este caso, el voltímetro
marca la caída de voltaje de la batería y si ajustamos la resistencia variable,
obtenemos el cero en la escala.
El voltímetro
Es el instrumento que mide el valor de la tensión. Su unidad de medición es el voltio (v)
con sus múltiplos: el mega voltio (MV) y el kilovoltio (kv) y sub múltiplos como mili voltio
(mv) y el micro voltio. Existen voltímetros que miden tensiones continuas llamados
voltímetro de bobina móvil y de tensiones alternas, los electromagnéticos.
Sus características son también parecidas a las del galvanómetro, pero con una
resistencia en serie.
El galvanómetro
Los instrumentos principales en la detección y medición de la corriente. Se basan en
las interacciones entre la corriente eléctrica y un imán. El mecanismo del
galvanómetro está diseñado de forma que un imán permanente o un electroimán
produce un campo magnético, lo que genera una fuerza cuando hay un flujo de
corriente en una bobina cercana al imán,
El amperímetro
Es el instrumento que mide la intensidad de la corriente eléctrica. Su unidad de
medida es el amperímetro y sus submúltiplos, el miliamperio y el micro-amperio. Los
usos dependen de tipo de corriente, ósea, que cuando midamos corriente continua,
se usara el amperímetro de bobina móvil y cuando usemos corriente alterna,
usaremos el electromagnético.
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TEMA 2.2
Circuitos eléctricos
Un circuito es una red eléctrica (interconexión de dos o más componentes, tales como
resistencias, inductores, condensadores, fuentes, interruptores y semiconductores) que
contiene al menos una trayectoria cerrada. Los circuitos que contienen solo fuentes,
componentes lineales (resistores, condensadores, inductores) y elementos de distribución
lineales (líneas de transmisión o cables) pueden analizarse por métodos algebraicos para
determinar su comportamiento en corriente directa o en corriente alterna.
2.2.1. Funcionamiento de un circuito eléctrico y sus componentes.
Un circuito eléctrico consiste en un conjunto de elementos u operadores que unidos entre
sí, permiten la circulación de una corriente entre dos puntos, llamados polos o bornes, para
aprovechar la energía eléctrica.
Los elementos utilizados para conseguirlo son los siguientes:
• Generador. Parte del circuito donde se produce la electricidad, manteniendo una
diferencia de tensión entre sus extremos.
• Conductor. Hilo por donde circulan los electrones impulsados por el generador.
• Resistencias. Elementos del circuito que se oponen al paso de la corriente eléctrica.
• Interruptor. Elemento que permite abrir o cerrar el paso de la corriente eléctrica. Si el
interruptor está abierto no circulan los electrones, y si está cerrado permite su paso.
2.2.2. Materiales conductores y aislantes de la corriente eléctrica.
La electricidad es una forma de energía que se puede trasmitir de un punto a otro.
• Todos los cuerpos presentan esta característica, que es propia de las partículas que lo
forman, pero algunos la trasmiten mejor que otros.
• Los cuerpos, según su capacidad de trasmisión de la corriente eléctrica, son clasificados
en conductores y aisladores.
• Conductores son los que dejan traspasar a través de ellos la electricidad.
• Entre éstos tenemos a los metales como el cobre.
• En general, los metales son conductores de la electricidad.
• Aisladores o malos conductores, son los que no permiten el paso de la corriente
eléctrica, ejemplo: madera, plástico, etc.
• La pila es un sistema que transforma la energía química en energía eléctrica. En el
interior de la pila se está produciendo una reacción química entre el cinc (metal) y un
ácido, que genera el flujo de electricidad.
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Materiales conductores
Se dice que un cuerpo es conductor eléctrico cuando puesto en contacto con un cuerpo
cargado de electricidad transmite ésta a todos los puntos de su superficie. Son conductores
eléctricos aquellos materiales que tienen electrones de valencia relativamente libres. Los
elementos capaces de conducir la electricidad cuando son sometidos a una diferencia de
potencial eléctrico más comunes son los metales, siendo el cobre el más usado, otro metal
utilizado es el aluminio y en aplicaciones especiales se usa el oro.
Materiales semiconductores
Un semiconductor es una sustancia que se comporta como conductor o como aislante
dependiendo del campo eléctrico en el que se encuentre, capaz de conducir la
electricidad mejor que un aislante, pero peor que un metal. El elemento semiconductor
más usado es el silicio. De un tiempo a esta parte se ha comenzado a emplear también el
azufre. La característica común a todos ellos es que son tetravalentes, teniendo el silicio
una configuración electrónica.
Materiales aislantes
"Los materiales aislantes tienen la función de evitar el contacto entre las diferentes partes
conductoras (aislamiento de la instalación) y proteger a las personas frente a las tensiones
eléctricas (aislamiento protector). La mayoría de los no metales son apropiados para esto
pues tienen resistividades muy grandes. Esto se debe a la ausencia de electrones libres. Los
materiales aislantes deben tener una resistencia muy elevada, requisito del que pueden
deducirse las demás características necesarias".
2.2.3. Aplicaciones del circuito eléctrico.
Circuitos amplificadores
Los amplificadores electrónicos se utilizan sobre todo para aumentar la tensión, la
corriente o la potencia de una señal. Los amplificadores lineales incrementan la señal sin
distorsionarla (o distorsionándola mínimamente), de manera que la salida es proporcional
a la entrada.
Amplificadores de sonido
Amplifican la señal eléctrica que, a continuación, se convierte en sonido con un altavoz.
Los amplificadores operativos, incorporados en circuitos integrados y formados por
amplificadores lineales multifásicos acoplados a la corriente continua, son muy populares
como amplificadores de sonido.
Amplificadores de vídeo
La señal generada por el amplificador se convierte en la información visual por ejemplo la
que aparece en la pantalla de televisión, y la amplitud de señal regula el brillo de los
puntos que forman la imagen. Para realizar esta función, un amplificador de vídeo debe
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funcionar en una banda ancha y amplificar de igual manera toda las señales, con baja
distorsión.
Amplificadores de radiofrecuencia
Estos amplificadores aumentan el nivel de señal de los sistemas de comunicaciones de
radio o televisión.
Circuitos Lógicos
Forman la base de cualquier dispositivo en el que se tengan que seleccionar o combinar
señales de manera controlada. Entre los campos de aplicación de estos tipos de circuitos
pueden mencionarse la conmutación telefónica, las transmisiones por satélite y el
funcionamiento de las computadoras digitales.
2.2.4. Transformaciones de la electricidad en la vida cotidiana.
El paso de la corriente
eléctrica produce varios
efectos que utilizamos
de manera muy diversa.
Podríamos agrupar en
dos grandes categorías
estas transformaciones,:
la generación de calor y
la generación de
movimiento.
Como consecuencia de
estas dos
transformaciones,
obtenemos otras
muchas utilidades para
nuestra vida diaria: generación de luz, de frío, de sonido...
Las siguientes actividades tienen como objetivo que hagas una reflexión sobre el uso que le
damos a la energía eléctrica y en cómo la transformamos.
2.2.5. Usos y aplicaciones de la electricidad.
La electricidad se ha convertido en una parte muy esencial para la sociedad de la
información, en los transitores, la televisión, la radio, el Internet y la computación. La
electrificación fue un cambio social, además de técnico, debido a las implicaciones que
tenía prevista en la sociedad. La principal importancia de la energía eléctrica fue el
alumbrado y luego los procesos industriales como los motores eléctricos y la metalurgia, en
la comunicación el teléfono y la radio.
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La utilización de la energía eléctrica
dependió de la utilidad doméstica en los
países capitalistas, como en los
electrodomésticos. La motorización del
petróleo fue utilizada en las combustiones
fósiles para la generación de la electricidad.
Todos estos procesos demandaban más
energía lo que trajo como consecuencia el
origen de la crisis energética y los problemas
medioambientales y con ello la búsqueda
de nuevas fuentes de energía.
El principal uso de la electricidad es la que
se le da en las industrias y las empresas en
diversas tareas. Dichas aplicaciones
industriales se llevan a cabo mediante el
funcionamiento de motores eléctricos de diversos tipos y potencias. En las empresas
también están las máquinas de climatización que condicionan el lugar para los
trabajadores, ejemplos de estos son los aires acondicionados y la calefacción. Las señales
luminosas en las calles, los semáforos, funcionan con electricidad y son conocidas como
señalaciones de seguridad, son utilizadas también en zonas industriales.
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TEMA 2.3.
Manifestaciones de la energía.
Llamamos energía a la capacidad que tiene un cuerpo para producir un trabajo o
provocar un cambio. Sin energía no habría Sol, ni plantas, ni animales, nada…, ni sería
posible la vida formas de energía.
La energía cinética: es la que tiene un cuerpo que se halla en movimiento, por ejemplo, un
coche circulando por una carretera. La energía cinética. Este automóvil, con el que se
realizan pruebas especiales a gran velocidad, posee una gran energía cinética.
La energía potencial gravitatoria: es la que tiene un cuerpo que está a cierta altura sobre la
superficie de la Tierra. Por ejemplo, una maceta en el balcón de un tercer piso tiene más
energía potencial que la misma maceta en el balcón del primero. La suma de la energía
cinética y la energía potencial se llama energía mecánica.
La energía eléctrica: gracias a la cual existe la corriente eléctrica y funcionan muchos de
los aparatos que conocemos.
La energía química: es la que almacenan los alimentos, las pilas o los combustibles.
La energía calorífica: es la que se transmiten dos cuerpos que están a diferentes
temperaturas: el caliente al frío.
La energía eólica: es la energía del viento.
La energía solar: es la energía de la luz del Sol.
La energía nuclear: se obtiene en las centrales nucleares, a partir del uranio y otras
sustancias radiactivas.
El sonido: es una energía de vibración.
2.3.1. Movimiento, luz, sonido, calor y electricidad.
La energía se manifiesta de diferentes formas: calor, luz, sonido, electricidad y
magnetismo.
El calor.
Es una forma de energía que pasa de un cuerpo a otro cuando están a diferente
temperatura, por ejemplo, cuando nos frotamos las manos. Cuando quemamos un
combustible (gasolina) o cuando prendemos un bombillo también generamos calor. Que
pasa de 3 formas:
Conducción: El calor recorre un cuerpo de un extremo hasta el otro, así sucede en los
cuerpos sólidos.
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Convección: El calor se distribuye por medio de corrientes calientes y frías tal como ocurre
en los líquidos y los gases.
Radiación: El calor es emitido por ondas que llegan a los cuerpos que las van a absorber.
Así se propaga el calor en los gases y en el espacio vacío.
El sonido
Es una manifestación de energía que generan los cuerpos al vibrar. Se producen al
golpear, agitar, soplar, pulsando o frotando los cuerpos.
Propagación: El Sonido viaja de unos cuerpos a otros, pero se tiene que propagar
sobre algún material, cómo el aire o el agua, en el vacío el sonido no se propaga.
El sonido viaja en todas las direcciones, y al chocar con los cuerpos, parte del
sonido, vuelve al lugar de origen, este fenómeno se llama Eco.
Cualidades:
Cada sonido se
diferencia por su
intensidad, tono y
timbre. Acá vemos
algunos ejemplos:
Intensidad fuerte, intensidad débil, tonos graves, tonos agudos, trueno, tic tac de un reloj,
rugir de un león, trompeta.
El timbre es lo que nos permite diferenciar los sonidos que produce cada voz.
La luz
Los cuerpos transparentes dejan pasar casi toda la luz, los cuerpos translucidos dejan
pasar solo una parte de la luz. Los cuerpos opacos no se dejan atravesar por la luz.
La electricidad
Los electrones son pequeñas partes de los átomos, la electricidad se produce por el paso
de esos electrones de unos átomos a otros. La corriente eléctrica es el paso de
electricidad de unos cuerpos a otros y este paso puede ser de manera instantánea a
manera de descarga como por ejemplo los truenos, o las chispas que se generan en los
tomacorrientes de las casas. La corriente eléctrica también puede fluir de manera
continua como sucede con los bombillos de las casas. Existen cuerpos conductores que
posibilitan el paso de electricidad cómo por ejemplo los objetos metálicos. También
existen cuerpos aislantes que impiden el paso de corriente como la madera o los
metálicos.
2.3.2. Transformaciones de la energía en el entorno.
En todos los actos cotidianos se emplea algo de fuerza. Al levantarnos, peinarnos,
caminar, correr, jugar, trabajar, etc. Siempre se necesita de fuerza para poder
desenvolvernos con facilidad, según las exigencias del medio ambiente que nos rodee. La
34
capacidad que posee una persona, o un objeto, para ejercer fuerza y realizar cualquier
trabajo, se denomina Energía. Por eso decimos que alguien tiene mucha energía cuando
realiza grandes actividades durante el día como: trabajar, estudiar o practicar deportes.
Definida como la capacidad de realizar trabajo en potencia o en acto y relacionada con
el calor (transferencia de energía), se percibe fundamentalmente en forma de energía
cinética, asociada al movimiento, y potencial, que depende sólo de la posición o el
estado del sistema involucrado.
Existen diferentes formas de energía. Y por su naturaleza tenemos energía potencial y
cinética.
Potencial: es la energía contenida en un cuerpo, y depende de su posición o altura
respecto a un sistema de referencia. Por ejemplo: una piedra sobre una montaña (a
mayor altura, mayor energía potencial).
Cinética: es la que posee un cuerpo debido a su movimiento o velocidad; por ejemplo: la
energía del agua al caer de una cascada, la energía del aire en movimiento, etc.
La energía se manifiesta en varias formas, dando lugar a otras clasificaciones de la
energía que en su esencia son energía cinética o potencial o combinaciones de estas
dos. Tales son:
Energía Calórica o térmica: Producida por el aumento de la temperatura de los objetos.
Como sabemos, los cuerpos están formados por moléculas y
éstas están en constante movimiento. Cuando aceleramos este
movimiento se origina mayor temperatura y al haber mayor
temperatura hay energía calorífica. Esto es lo que sucede
cuando calentamos agua hasta hervir y se produce gran
cantidad de vapor. Una fuente natural de calor es el Sol, y
numerosas investigaciones descubrieron cómo se podría
aprovechar la luz del sol para producir calor durante la noche e inclusive electricidad.
Energía Química: Es la producida por reacciones químicas que
desprenden calor o que por su violencia pueden desarrollar algún
trabajo o movimiento. Los alimentos son un ejemplo de energía
química ya que al ser procesados por el organismo nos ofrecen
calor (calorías) o son fuentes de energía natural (proteínas y
vitaminas). Los combustibles al ser quemados producen
reacciones químicas violentas que producen trabajo o
movimiento.
35
Trabajo.
El trabajo es una de las formas de
transferir la energía de un cuerpo a otro.
Consiste en aplicar una fuerza sobre un
cuerpo para conseguir su movimiento.
El trabajo se define como:
2.3.3. Fuentes alternativas de energía: sol, viento, mareas y
geotermia.
La energía solar es una fuente de vida y
origen de la mayoría de las demás formas
de energía en la Tierra. Cada año la
radiación solar aporta a la Tierra la energía
equivalente a varios miles de veces la
cantidad de energía que consume la
humanidad. Recogiendo de forma
adecuada la radiación solar, esta puede
transformarse en otras formas de energía
como energía térmica o energía eléctrica
utilizando paneles solares.
Mediante colectores solares, la energía
solar puede transformarse en energía térmica, y utilizando paneles fotovoltaicos la energía
lumínica puede transformarse en energía eléctrica. Ambos procesos nada tienen que ver
entre sí en cuanto a su tecnología. Así mismo, en las centrales térmicas solares se utiliza la
energía térmica de los colectores solares para generar electricidad.
Se distinguen dos componentes en la radiación solar: la radiación directa y la radiación
difusa. La radiación directa es la que llega directamente del foco solar, sin reflexiones o
refracciones intermedias. La difusa es la emitida por la bóveda celeste diurna gracias a los
múltiples fenómenos de reflexión y refracción solar en la atmósfera, en las nubes, y el resto
de elementos atmosféricos y terrestres. La radiación directa puede reflejarse y concentrarse
para su utilización, mientras que no es posible concentrar la luz difusa que proviene de
todas direcciones. Sin embargo, tanto la radiación directa como la radiación difusa son
aprovechables.
Se puede diferenciar entre receptores activos y pasivos en que los primeros utilizan
mecanismos para orientar el sistema receptor hacia el Sol -llamados seguidores- y captar
mejor la radiación directa.
36
Energía hidroeléctrica
Utiliza la energía del agua que cae para hacer girar turbinas y generar electricidad. La
energía que se genera de esta forma depende del control de un curso de agua, como por
ejemplo un río, a menudo con una presa. La energía hidroeléctrica tiene varias ventajas. Es
casi obvio que es renovable. Los generadores impulsados por agua no producen emisiones.
El flujo de agua, controlado dentro de la planta hidroeléctrica, determina la cantidad de
electricidad producida para generar la energía necesaria. Aproximadamente el 20% de la
electricidad mundial proviene de esta fuente. Entre los principales usuarios de la energía
hidroeléctrica se encuentran Noruega, Rusia, China, Canadá, Estados Unidos y Brasil.
Energía eólica
Las gigantes turbinas de viento generan energía cuando el viento hace girar sus enormes
paletas. Las paletas están conectadas a un generador que produce electricidad. Los
grandes parques eólicos pueden cumplir con las necesidades básicas de energía de una
empresa de servicios públicos. Los parques eólicos más pequeños y los molinos de viento
individuales pueden abastecer hogares, antenas parabólicas y bombas de agua. Tal como
ocurre con la energía solar, la construcción de los parques eólicos requiere una gran
inversión inicial que no se amortiza con rapidez.
Energía geotérmica
La energía geotérmica toma fuentes naturales, tales como aguas termales y chorros de
vapor, y las utiliza para producir electricidad o suministrar agua caliente a una región. Las
plantas de energía geotérmica envían el vapor que llega a la superficie de la Tierra hacia
turbinas.
2.3.4. Ventajas y desventajas del aprovechamiento de fuentes
alternativas de energía.
Desventajas
Todas las fuentes de energía producen algún grado de impacto ambiental. La energía
geotérmica puede ser muy nociva si se arrastran metales pesados y gases de efecto
invernadero a la superficie.
La eólica produce impacto visual en el paisaje, ruido de baja frecuencia, puede ser
una trampa para aves.
La hidráulica menos agresiva es la mini hidráulica ya que las grandes presas
provocan pérdida de biodiversidad, generan metano por la materia vegetal no
retirada, provocan pandemias como fiebre amarilla, dengue, equistosomiasis.
La energía geotérmica no solo se encuentra muy restringida geográficamente sino
que algunas de sus fuentes son consideradas contaminantes.
37
Ventajas e inconvenientes de la energía renovable
Energías ecológicas: La primera ventaja de una cierta cantidad de fuentes de
energía renovables es que no producen gases de efecto invernadero ni otras
emisiones, contrariamente a lo que ocurre con los combustibles, sean fósiles o
renovables. Algunas fuentes renovables no emiten dióxido de carbono adicional,
salvo los necesarios para su construcción y funcionamiento, y no presentan ningún
riesgo suplementario, tales como el riesgo nuclear.
Naturaleza difusa: con cuatro metros cuadrados de colector solar térmico, un hogar
puede obtener gran parte de la energía necesaria para el agua caliente sanitaria
aunque, debido al aprovechamiento de la simultaneidad, los edificios de pisos
pueden conseguir los mismos rendimientos con menor superficie de colectores y, lo
que es más importante, con mucha menor inversión por vivienda.
2.3.5. Carácter y evidencia de fenómenos ondulatorios.
Una onda es una perturbación física que transmite energía y momento lineal, pero que no
transmite materia. En las ondas materiales las partículas concretas que componen el
material no se propagan, sino que se limitan a oscilar alrededor de su posición de
equilibrio.
No obstante cuando una onda se transmite por dicho material se produce una
sincronización de oscilaciones entre las distintas partículas componentes del medio que
posibilita la propagación de un momento lineal y una energía.
El estudio de los fenómenos ondulatorios supone la utilización de conceptos tales como
periodo, frecuencia, longitud de onda y amplitud, y junto a ellos el de frente de onda, el
cual es característico de las ondas bidimensionales y tridimensionales. Se denomina frente
de ondas al lugar geométrico de los puntos del medio que son alcanzados en un mismo
instante por la perturbación.
Las ondas que se producen en la superficie de un lago, como consecuencia de una
vibración producida en uno de sus puntos, poseen frentes de onda circulares. Cada uno
de esos frentes se corresponden con un conjunto de puntos del medio que están en el
mismo estado de vibración, es decir a igual altura.
Las ondas se pueden mover a grandes distancias, pero el medio (en nuestro caso el
agua) solo tiene movimiento limitado. Una onda consiste de oscilaciones que se mueven
sin arrastrar materia. Las ondas llevan energía de un lugar a otro, como por ejemplo la
recibida por la piedra que cae en el agua.
Cuando las longitudes de las ondas en el agua se acortan mucho, la principal fuerza
restauradora es la atracción capilar, es decir la tensión superficial. Para longitudes de
ondas largas, la fuerza gravitatoria es la principal, pero en general es una combinación de
ellas la que domina el proceso.
38
TEMA 2.4.
Formación de eclipses de sol y de luna.
Significan la ocultación de un astro por interposición de otro. Los movimientos de la Tierra
y de la Luna en torno del Sol originan los eclipses de Sol o de Luna, según sea el astro
obscurecido. Para que haya eclipse es menester que la Tierra, el Sol y la Luna estén en
línea recta y casi en el mismo plano, y que la Tierra o la Luna penetre en el cono de
sombra producido por el otro astro.
La naturaleza de los eclipses de Sol y de Luna difiere muchísimo. En un eclipse solar la
Luna podrá ocultar todo o parte del astro para ciertos lugares de la Tierra, pero jamás
para toda ella. Así habrá zonas en que el Sol quedará completamente obscurecido, o
parcialmente, o no se observará fase alguna del eclipse. A pesar de que los tres astros se
encuentran en línea recta suele ocurrir que, dada su distancia relativa, la Luna esté de
tal manera que en el máximo del eclipse el disco solar no quede del todo oculto, sino
que alrededor del disco lunar pueda verse una parte de aquél. Entonces se produce un
eclipse anular.
La luna puede pasar dentro del cono de sombra que proyecta la Tierra en
el espacio en el momento del plenilunio. Así queda interceptada para la Luna la luz del
Sol y ocurre un eclipse total o parcial, según que se halla sumido totaL o parcialmente en
la sombra.
Cuando la Luna pasa delante del Sol, la sombra que señala en la Tierra es circular y que,
por causa del movimiento de rotación de nuestro planeta, va recorriendo diversos
lugares. En todos ellos el Sol está completamente oculto y produce un eclipse total de
Sol. Este fenómeno se inicia siempre en el lado O del disco del astro, y la sombra
atraviesa la superficie terrestre de O a E. En los eclipses lunares, por el contrario, la
sombra comienza en el lado E del disco y lo va barriendo hacia el O.
Eclipse de luna
Un eclipse lunar (del latín, eclipsis) es un
evento astronómico que sucede cuando
la Tierra se interpone entre el Sol y la Luna,
provocando que esta última entre en el cono
de sombra de la Tierra y en consecuencia se
oscurezca. Para que el eclipse ocurra los tres
cuerpos celestes, la Tierra, el Sol y la Luna,
deben estar exactamente alineados o muy
cerca de estarlo, de tal modo que la Tierra
bloquee los rayos solares que llegan al
satélite. Es por esto que los eclipses lunares
sólo pueden ocurrir en la fase de luna llena.
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Los eclipses lunares se clasifican en parciales (solo una parte de la Luna es ocultada),
totales (toda la superficie lunar entra en el cono de sombra terrestre) y penumbrales (la
Luna entra en el cono de penumbra de la Tierra). La duración y el tipo de eclipse
dependen de la localización de la Luna respecto de sus nodos orbitales.
Eclipse de sol
Un eclipse solar es el fenómeno que se produce
cuando la Luna oculta al Sol, desde la perspectiva
de la Tierra. Esto sólo puede pasar durante la luna
nueva (Sol y Luna en conjunción).
Cuando la Luna nueva se encuentra más próxima a
la Tierra (perigeo, izquierda), la umbra alcanza la
superficie de ésta y un observador en A verá un
eclipse total. Si la Luna nueva está más lejos
(apogeo, derecha) la umbra no llega a la Tierra, y un
observador en B, en la antumbra, verá un eclipse anular. Los observadores en C, en
la penumbra, apreciarán eclipses parciales.
2.4.1. Explicación astronómica de los eclipses.
Un eclipse solar consiste en el oscurecimiento total o parcial del Sol que se observa
desde un planeta por el paso de un satélite, como por ejemplo el paso de la Luna entre
el Sol y la Tierra. Un eclipse de Sol sólo es visible en una estrecha franja de la superficie de
la Tierra. Cuando la Luna se interpone entre el Sol y la Tierra, proyecta sombra en una
determinada parte de la superficie terrestre, y un determinado punto de la Tierra puede
estar inmerso en el cono de sombra o en el cono de penumbra.
Aquellos que se encuentren en la zona en la cual se proyecta el cono de sombra verán
el disco de la Luna superponerse íntegramente al del Sol, y en este caso se tendrá un
eclipse solar total. Quienes se encuentren en una zona interceptada por el cono de
penumbra, verán el disco de la Luna superponerse sólo en parte al del Sol, y se tiene un
eclipse solar parcial.
Se da también un tercer caso, cuando la Luna nueva se encuentra en el nodo a una
distancia mayor con respecto a la media, entonces su diámetro aparente es más
pequeño con respecto al habitual y su disco no alcanza a cubrir exactamente el del Sol.
En estas circunstancias, sobre una cierta franja de la Tierra incide no el cono de sombra
sino su prolongación, y se tiene un eclipse solar anular, pues alrededor del disco lunar
queda visible un anillo luminoso.
40
Según se produzca una de estas situaciones en los eclipses, se habla de zonas de
totalidad, de parcialidad o de anularidad, haciendo referencia con ello al tipo de
eclipse que se puede observar desde cualquier punto de la superficie terrestre. A causa
del movimiento de la Luna alrededor de la Tierra y del movimiento de la Tierra alrededor
de sí misma, la sombra de la Luna sobre la superficie terrestre se mueve a unos 15 km/s.
La fase de totalidad para un determinado punto geográfico no supera por tanto los
ocho minutos. Esta zona puede tener anchura y longitud máxima de 200 y 15.000 km
respectivamente.
Un eclipse lunar consiste en el paso de un satélite planetario, como la Luna, por la
sombra proyectada por el planeta, de forma que la iluminación directa del satélite por
parte del Sol se interrumpe. Tienen lugar únicamente cerca de la fase de luna llena, y
pueden ser observados desde amplias zonas de la superficie terrestre, particularmente
de todo el hemisferio que no es iluminado por el Sol, siempre que la Luna esté por
encima del horizonte.
Normalmente la desaparición de la Luna no es total; su disco queda iluminado por la luz
dispersada por la atmósfera terrestre y adquiere un halo rojizo. La sombra total o umbra
producida por la tierra queda rodeada por una región de sombra parcial llamada
penumbra. En las etapas iniciales y postreras del eclipse lunar, la Luna entra en
penumbra.
2.4.2. Periodicidad y frecuencia de los eclipses.
La duración máxima de los eclipses totales de Luna es de 3, 5 horas. Se define la
magnitud de un eclipse lunar como la longitud del camino lunar a través de la umbra
dividido por el diámetro aparente de la Luna.
Se llama eclipse a la desaparición momentánea de un astro por interposición de otro.
Obviamente, los más conocidos fenómenos de este tipo por el gran público, son los
eclipses solares y lunares.
Pero también existen "ocultaciones" de estrellas por la Luna, y "ocultaciones" de los
satélites de Júpiter, entre otros. También se registran "ocultaciones" entre las llamadas
estrellas dobles o múltiples, que constituyen un muy interesante fenómeno, observable
únicamente con telescopios.
Una circunstancia a tener presente es que los eclipses de Sol únicamente se dan
cuando la Luna está en fase nueva o "Novilunio". Y por su parte, los eclipses de Luna
solamente se producen cuando la Luna está en fase llena o "Plenilunio".
Todos los meses, en algún momento tenemos a la Luna en fase nueva o "Conjunción" y
en fase llena u "Oposición", pero naturalmente no todos los meses tenemos dos eclipses,
uno de Sol y otro de Luna.
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En efecto, un eclipse solar y otro lunar se producirían mensualmente, sólo si la órbita lunar
y la órbita terrestre estuvieran en un mismo plano. Pero sucede que la "Eclíptica" (lo dice
su nombre, zona donde se dan los eclipses) y la órbita lunar, se cortan formando un
cierto ángulo de aproximadamente 5 grados y 9 minutos.
En consecuencia, las condiciones necesarias para que se produzcan los fenómenos
eclipsantes, están mucho más espaciadas en el tiempo.
Cada 18 años y 11 días se producen 70 eclipses, por término medio, de los cuales 29 son
lunares y 41 solares.
Todos los eclipses se producen en dos épocas muy específicas del año, separadas entre
sí unos seis meses.
Los eclipses solares
Los eclipses de Sol ciertamente sólo son visibles dentro de una estrecha franja, y en
forma distinta para los diversos observadores, según se encuentren dentro de la citada
faja o en las porciones laterales de la misma.
Y es que estos eclipses solares son un efecto de perspectiva, y por lo tanto, dependen
de la posición del observador terrestre con respecto al Sol y a la Luna.
En cambio, los eclipses lunares no dependen de la ubicación del observador, sino de la
porción, más o menos considerable de la superficie lunar que se oscurece, al sumergirse
ese astro en el cono de sombra que nuestro mundo proyecta al espacio.
Y entonces la Luna, oscurecida por tal circunstancia, aparecerá con el mismo aspecto
para todos los habitantes del hemisferio terrestre que miren a ella, y mientras el astro
lunar se encuentre por encima del horizonte (léase: y durante todo el tiempo que la
Luna se encuentre visible).
El eclipse lunar consiste en la ocultación total o parcial de la Luna, al sumergirse ese astro
en el cono de sombra que nuestro planeta Tierra proyecta al espacio.
La "única y verdadera condición" para que tal fenómeno se produzca, es que la Luna se
encuentre en un nodo y el Sol en el nodo opuesto.
Como consecuencia de ello, "es evidente" que la Luna estará en oposición al Sol, y por
lo tanto, presentará la fase de luna llena o "Plenilunio".
Con respecto a la afirmación que enfatiza el hecho "que es necesario que el cono de
sombra terrestre alcance la superficie lunar", bueno, ello es obvio, porque de lo contrario
42
jamás se habría apreciado un eclipse de este tipo. Pero lo cierto es que la sombra
terrestre alcanza la Luna, siempre que se dé la condición que antes señalamos.
Los eclipses lunares pueden ser penumbrales, parciales, o totales. El eclipse es total,
cuando el astro de las noches penetra en su totalidad en el cono de sombra
proyectado por la Tierra al espacio. El fenómeno es parcial, cuando la Luna penetra sólo
parcialmente en él. Y es penumbral, cuando se ubica en la región de penumbra del
cono terrestre. Esta última situación prácticamente no interesa, ya que el cambio de
luminosidad en la superficie lunar no es percibido por "el gran público", dado que el
fenómeno no se aprecia a simple vista, pudiéndose registrar sólo con aparatos
especiales.
Durante un eclipse total, el astro lunar va adquiriendo una extraña coloración rojiza, que
varía entre una tonalidad gris oscura hasta un intenso color "cobrizo".
2.4.3. Creencias y mitos.
Por muchos años los eclipses solares tuvieron diferentes explicaciones según la cultura.
Antes de que la astronomía fuera una ciencia desarrollada las explicaciones se basaban
en la religión o leyendas populares.
Tanto los eclipses solares como los lunares representan un corte en el orden establecido.
La rutina diaria del sol, a la que estamos acostumbrados, se termina de repente. Sin
embargo, no todas las culturas lo ven como algo negativo, sino como un nuevo
comienzo o cambio favorable.
Algunas culturas pensaban que es un momento donde los demonios o animales
consumen el sol.
Los vikingos por ejemplo veían lobos atrapando al sol, que cuando conseguían atraparlo
se daba el eclipse.
En Vietnam, sin embargo, la creencia era que un sapo se come al sol o la luna, y en
Kwakiutl, en las costas de Canadá, que el sol es consumido por la boca del cielo. En
cambio, la cultura coreana dice que son perros de fuego que se roban al sol.
Las civilizaciones antiguas creían que el sol era devorado por un tipo de animal salvaje y
que el modo de liberarlo era actuar como "locos", para eso se reunían a aullar o emitir
gritos que salvaran al astro.
Otros creían que este suceso era un indicador de guerras, enfermedades y muerte,
incluso en zonas como América del sur, relacionaron a los eclipses con la viruela o la
influenza española.
Uno de los mitos más comunes, incluso actualmente, es que las embarazadas no
pueden ver los eclipses ya que corren el riesgo de que su hijo nazca con manchas en la
piel o alguna deformación, como leporino.
43
2.5. Modelos y modelaje en ciencias.
Las ciencias no tratan de explicar, incluso apenas tratan de interpretar, construyen
modelos principalmente. Por modelo, se entiende una construcción matemática que,
con la adición de ciertas interpretaciones verbales, describe los fenómenos
observados. La justificación de tal construcción matemática es sólo y precisamente
que se espera que funcione.
El repensar la química a través de sus modelos fue la propuesta original, hace casi
veinte años de Suckling, continuando una línea de pensamiento iniciada varias
décadas atrás por von Neumann alrededor de la física y las matemáticas. Éste como
otros tantos asuntos que escapan de la “normalidad científica” fue prácticamente
olvidado y es ahora cuando las estrechas recetas sobre la actividad científica,
realizadas por los investigadores y trasladadas a las aulas por los profesores, no
alcanzan a tener el éxito deseado en todo el mundo, cuando se vuelven a
reconsiderar, particularmente cuando queda cada día más claro que estamos
educando alumnos que van a vivir en un mundo sobre el cual sabemos bien poco,
pero que será mucho más complejo e incierto. A lo anterior hay que agregar un
reciente e intenso interés por incorporar en la enseñanza de la ciencia las últimas
discusiones filosóficas e históricas sobre estos temas, en las que se está
reconceptualizando la naturaleza del conocimiento científico y que se han
concretado en diversas reuniones internacionales y revistas especializadas.
Entre los propósitos de los nuevos programas los propios documentos de la SEP indican
que es necesario que los alumnos, por ejemplo:
• Comprendan el papel de los modelos en las explicaciones de los fenómenos físicos,
así como sus ventajas y limitaciones.
• Reconozcan las dificultades que se encontraron en el desarrollo histórico del
modelo cinético.
• Empiecen a construir explicaciones utilizando un modelo atómico simple,
reconociendo sus limitaciones y la existencia de otros más completos.
• Construyan modelos de compuestos con base a la representación de Lewis.
• Identifiquen la diferencia entre el modelo del enlace químico por transferencia de
electrones del modelo del par electrónico y del octeto
• Elaboren generalizaciones y modelos
Así, una enseñanza de la ciencia a partir de modelos, como lo propone la Secretaria
de Educación Pública debe ir acompañada por una formación de recursos humanos
acorde con los nuevos tiempos y que no recoja únicamente las discusiones sobre su
importancia sino también experiencias de los docentes en su construcción e
implementación en las aulas.
44
2.5.1. La argumentación en ciencias.
El interés por la argumentación en la ciencia surge en el contexto de la retórica de la
ciencia como perspectiva de análisis de la ciencia, una perspectiva que aparece en
los años setenta y se consolida en los ochenta en el marco de los estudios sociales y
culturales de la ciencia. El mosaico de posiciones que podemos englobar bajo este
mismo rótulo es amplio, de distintas procedencias y con finalidades distintas. En
nuestro caso adoptamos esta perspectiva como una perspectiva complementaria,
de trascendencia inclusiva, que considera que la filosofía de la ciencia no puede
reducirse a una epistemología o a una metodología si aspira a reflexionar sobre la
ciencia en toda su complejidad. Considera, a su vez, que no debe limitarse al análisis
de los aspectos puramente lógicos del conocimiento científico, reivindicando la
necesidad de reconocer la presencia ineludible de sus dimensiones dialéctica y
retórica. El estudio de la argumentación científica siempre ha privilegiado los
aspectos lógicos de la misma. De lo que se trata, sin embargo, es de atender también
a sus aspectos dialécticos y retóricos, entendiendo que el hecho de que sea
“científica” no exime al estudio de aquélla de considerar también dichos aspectos.
45
2.5.2. Evidencias empíricas.
La evidencia empírica es información que es adquirida a través de la observación o
de la experimentación. Esta información es recolectada y analizada por científicos y
es un proceso central del método científico.
El inicio del método científico comienza con los científicos formulando preguntas y
luego adquiriendo el conocimiento para apoyar o rechazar una teoría específica. Allí
es donde entra en juego la recolección de la evidencia empírica.
Antes de esto, los científicos deben diseñar con cuidado sus métodos de
investigación para asegurar la exactitud, calidad e integridad de la información que
se obtendrá. Si hay fallas en la forma en que es recolectada la información, la
investigación no será considerada válida, y esa evidencia no podrá ser catalogada
como empírica.
El método científico, muchas veces involucra experimentos de laboratorio que son
repetidos una y otra vez, y esos experimentos resultan en una información
cuantitativa, en la forma de números y estadísticas. Sin embargo, ese no es el único
proceso utilizado para recolectar información que pueda apoyar o refutar una teoría.
La investigación cualitativa, utilizada por lo general en las ciencias sociales, examinan
las razones detrás del comportamiento humano.
El objetivo de la ciencia es que toda la información empírica que ha sido recolectada
a través de la observación, la experiencia y la experimentación no sea parcial, que
no tenga sesgo. La fuerza de cualquier investigación científica depende en la
habilidad de recolectar y analizar la evidencia empírica en la forma más imparcial y
controlada posible. Sin embargo, como los científicos son humanos, y por ello
propensos al error, la información es por lo general recolectada por muchos
científicos de forma independiente, y también se replican los experimentos por
diferentes personas.
El almacenamiento de la información empírica es crucial para el método científico,
ya que la ciencia sólo puede avanzar si la información es compartida y analizada. Le
revisión de los resultados por los pares es esencial para proteger la ciencia de
conclusiones erróneas.
46
2.5.3. Los métodos en la ciencia.
Clases de métodos en ciencia
Existen métodos generales y métodos particulares. Los primeros se usan en todas
las ciencias y en la filosofía; los segundos son exclusivos de algunas disciplinas.
Métodos y procesos
Se distinguen dos presentaciones del método científico: por una parte la ciencia se
vale de procedimientos racionales comunes a todas sus ramas, sin importar el objeto
de estudio de cada una de ellas; por otra parte los procesos son exclusivos de
disciplinas específicas y se refiere en especial al proceso como técnicas que son a la
vez la aplicación específica del plano metodológico que operacionaliza al método y
dicta la forma especial de ejecutarlo. Así pues, y muy sencillamente, sí el método
general es el camino que se sigue para el logro de una meta u objetivo, un método
particular consiste en un conjunto de reglas y operaciones (técnicas operativas) para
el manejo de los instrumentos que auxilian al individuo en la aplicación de los
métodos.
Métodos generales
El método general de la ciencia es un procedimiento que se aplica al ciclo entero de
la investigación en el marco de cada problema de conocimiento. Algunos de los
métodos y que en general se basan en la aplicación de la lógica, requieren el uso del
pensamiento humano en sus funciones de análisis, síntesis.
Inducción, deducción y analogía. Es lo que se conoce como métodos racionales.
El pensamiento científico es objetivo, racional y sistemático; estas cualidades están
estrechamente relacionadas con la realidad, la experiencia, lo empírico. El mundo de
la experiencia seria caótico si el hombre no dispusiera de elementos racionales que lo
puedan interpretar. La racionalidad procura interpretar la realidad en cuanto a su
origen, naturaleza profunda, destino y significado en el contexto general para
obtener así una visión más amplia sobre el hombre, la vida, el mundo y el ser. Esa
cosmovisión a que lleva la investigación racional, no puede ser probada o verificada
experimentalmente en el laboratorio
Lo racional del método se basa en el servicio que presta la abstracción (del latín:
abstractas, que significa "arrancado", "separado de la realidad") mediante las
palabras, sus significados y sus símbolos.
El análisis y la síntesis
Todos los fenómenos que se presentan a la consideración del hombre son demasiado
complejos si se les examina con detenimiento. Son simples solo a primera vista. Si se
quiere indagar las causas, es necesario separar en partes el fenómeno para estudiarlo
de mejor manera. Pero como en esta separación pudieran cometerse errores, es
47
imprescindible juntar las partes del todo separado a objeto de ver si se pueden volver
a integrar de igual forma.
El análisis es un proceso mental que consiste en considerar y revisar por separado los
diferentes aspectos que conforman una totalidad; por ejemplo ante un texto nos
preguntamos: ¿cuál es la idea central? ¿Cuáles son las ideas principales y cuales las
secundarias? ¿Qué relación existe entre las ideas? ¿Qué características tiene cada
idea? En otra forma el análisis es el proceso racional que parte de lo más complejo
hacia lo menos complejo.
La síntesis es la operación intelectual por la cual se otorga unidad a una serie de
datos dispersos y solo se logra después de que la mente, en contacto suficiente con
un objeto de estudio ha discriminado sus elementos y logrado un concepto que los
defina a todos. Ejemplo: ante una aglomeración de personas en la calle, uno puede
ver a distancia y pensar: "Se trata de personas esperando el bus" o "es un accidente"
o "un pregonero vendiendo productos". Cada una de esas expresiones define el tipo
de vinculación que se verifica entre los elementos del todo que estamos viendo. La
síntesis pues, reúne las partes de un todo, ya separado, y las considera como
unidades conceptos de "todo" y "parte" se interrelacionan; el todo presupone las
partes y las partes presuponen el todo. Existen "todos" que solo suman partes, como
un montón de naranjas; y "todos" unitarios, que como unidades dependen de diversos
principios organizadores; es el caso del átomo. Los "todos" pueden incorporarse en
"todos" más amplios; así, las células forman tejidos y estos integran órganos; los
órganos componen aparatos o sistemas de órganos; estos sistemas son parte del
"todo" llamado humano.
El análisis y la síntesis son dos procesos inseparables que se enriquecen mutuamente y
que pueden estudiarse en dos planos: el empírico y el racional. En el plano empírico,
estos procedimientos se aplican, por ejemplo, en la descomposición y recomposición
del agua mineral, a partir del oxígeno, hidrogeno, calcio, azufre, litio, etc. El análisis
material, que aleja o separa uno de otro los componentes es solo un auxiliar del
análisis intelectual, y no coincide con el por completo, ya que en el análisis racional se
llega de ordinario a aspectos no materiales. Sería un tremendo error concebir todo
análisis según el modelo del análisis químico, o de cualquier otro procedimiento
analítico material.
En fin, el gran obstáculo que hay que vencer en la ciencia es, por un lado la
complejidad de los objetos (entes materiales y procesos) y, por otro, la limitación de la
inteligencia humana, incapaz de extraer de la complejidad de las ideas, de los seres y
de los hechos, las relaciones de causa y efecto, ni las relaciones entre principio y
consecuencia, Sin el análisis todo conocimiento es confuso y superficial. Sin la síntesis,
es fatalmente incompleto. El análisis debe preceder siempre a la síntesis.
Razonamiento inductivo, deductivo y analógico.
La inducción y la deducción son ante todo formas de raciocinio o de argumentación.
Son ante todo formas de raciocinio o de argumentación, formas de reflexión, no de
pensamiento simple. El pensamiento se alimenta de la realidad externa y es producto
directo de la experiencia. El acto de pensar se caracteriza por ser disperso, natural y
48
espontáneo. La reflexión, por su parte, requiere esfuerzo y concentración voluntaria;
es dirigida y planificada. La conclusión del raciocinio es el último eslabón de una
cadena de reflexiones. Es el período final de un ciclo de operaciones que se
condicionan necesariamente.
Frecuentemente, solo se piensa en los asuntos o problemas en vez de razonar
ordenada, lógica y coherentemente sobre ellos, confundiendo de esta manera la
divagación irresponsable con la reflexión sistemática.
Mediante el razonamiento se produce la inferencia, por la cual el espíritu es llevado a
extraer conclusiones a partir de premisas conocidas. La inducción, la deducción y la
analogía son formas de inferencia.
La inducción es un razonamiento mediante el cual pasamos de un conocimiento de
grado particular a uno de grado general. La aplicación de la inducción como
método de la investigación científica se encuentra en la formulación de hipótesis y
leyes científicas.
El objetivo del razonamiento inductivo es llegar a conclusiones cuyo contenido es más
amplio que el de las premisas. Se puede afirmar que las premisas de un o argumento
inductivo correcto sustentan o atribuyen cierta verosimilitud a su conclusión; así,
cuanto las premisas son verdaderas, se puede cuando mucho decir que la conclusión
es probablemente verdadera. El argumento inductivo se fundamenta en la
generalización de propiedades comunes a cierto número de casos ya observados, a
todas las ocurrencias de hechos similares que acontezcan en el futuro.
Para que las conclusiones de la inducción sean verdaderas o más comúnmente
posibles y logren un mayor grado de sustentación, pueden agregarse al argumento
evidencias adicionales bajo la forma de premisas nuevas que figuran al lago de las
premisas inicialmente consideradas. Puesto que la conclusión por vía de inducción
puede resultar falsa aun cuando sean verdaderas (o correctas) las premisas, la
evidencia adicional puede favorecer la percepción con más precisión, si la
conclusión es de hecho verdadera.
La inducción puede ser completa, cuando permite inferir conclusiones generales a
partir del estudio de todos los elementos que forman parte del objeto de
investigación y es posible cuando conocemos con exactitud el número de elementos
que conforman el objeto de estudio. Por ejemplo: al estudiar el rendimiento
académico de los estudiantes del curso tercero de biología, contamos con los
resultados de todos los alumnos del curso, dado que es un objeto de estudio
relativamente pequeño (25 alumnos). Concluimos que su rendimiento promedio es
bueno, conclusión que es posible mediante el análisis de todos y cada uno de los
alumnos del curso.
De otra, el método de inducción incompleta se presenta en objetos de investigación
cuyos elementos no pueden ser numerados y estudiados en su totalidad por el
investigador, bien sea por lo numerosos o por la imposibilidad de que los tenga todos
a su alcance. Ejemplos corrientes de este tipo de inducción se presentan en las
ciencias naturales, cuando se estudian comunidades de organismos.
49
UNIDAD III
La materia y sus transformaciones
TEMA 1
1.- ¿Qué es una partícula? Naturaleza corpuscular de los materiales.
Una partícula de un cuerpo es la menor porción de materia de ese cuerpo que
conserva sus propiedades químicas. Pueden ser átomos, iones, moléculas o pequeños
grupos de las anteriores especies químicas.
Dentro del lenguaje coloquial, la noción de partícula está asociada a los sedimentos
o residuos que se advierten en algo. Si una persona le dice a otra que no beba el
vaso de agua que tiene frente, ya que presenta “partículas”, le estará informando
que el líquido exhibe formaciones extrañas que no deberían estar en él.
Se conoce como partículas elementales a lo que forma la materia y que es indivisible.
Anteriormente, se creía que la representación más pequeña de la materia era el
átomo (que significa indivisible), pero posteriormente, se encontró que éste estaba
formado por otras partículas como son los electrones, protones y neutrones, los cuales
a su vez están formados por otras partículas más pequeñas, pero que ya no pueden
ser divididas.
Naturaleza corpuscular de los materiales.
La mayor parte de los materiales que
nos rodean parecen ser compactos: la
madera de los muebles, la manteca
con que untamos el pan, el papel de la
hoja en que escribimos, y hasta el agua
que sale de la canilla. En cada uno de
estos casos, parecería que la materia
que los forma es continua.
Sin embargo, no siempre las cosas son
como se ven a primera vista. Basta con mirar con una lupa potente una hoja de
papel para darse cuenta de que no es tan compacta como parece. ¡Y ni que decir si
la miráramos a través del microscopio!
1.1 Clasificación de los materiales.
Los materiales son los elementos que se necesitan para fabricar un objeto. Los objetos
que nos rodean están fabricados por diversos materiales. La fabricación de los
objetos puede ser hecha por uno o más materiales. Según su procedencia, hay dos
tipos de materiales, estos pueden ser naturales o artificiales.
50
Los materiales naturales y artificiales.
Los materiales naturales son los que se encuentran en la naturaleza. Se clasifican
según su origen animal, vegetal o mineral. Ejemplos:
Madera. Carbón.
Piedras. Cobre.
Algodón. Arena.
Lana. Petróleo.
Los materiales artificiales son los elaborados por los seres humanos. Ejemplos:
Plástico Vidrio.
Papel. Goma.
Cartón. Porcelana.
1.2. Esencialismo y modelo atómico.
El esencialismo supone la existencia de cualidades intrínsecas, inmanentes a todos los
entes comprendidos dentro de la clase en los que esas cualidades parecen existir;
supone uniformidades son las que hacen a las clases naturales, supone constancia,
inalterabilidad, tajantes divisiones entre entidades, lo mismo físicas, biológicas o
sociales. Todo esto, por definición, no puede explicar los cambios, la dinámica, las
transformaciones del mundo.
El estudio del universo en función de esencias y clases naturales se complica
enormemente cuando queda claro que los sistemas naturales y sociales son sistemas
cambiantes, transitorios, históricos, con relaciones causa-efecto complejas y
multidireccionales, con fronteras flexibles entre su exterior y su interior; operando
siempre en intrincados enlaces espacio-tiempo.
El cuestionamiento al esencialismo, ha ido mostrando la base ideológica que en
múltiples casos tiene la asignación de esencias a los objetos de la ciencia.
1.3. Modelo atomista de la materia.
La idea de que la materia está constituida por átomos es muy antigua. Ya los griegos,
particularmente el filósofo Demócrito de Abdera (460-370 a.C.), discípulo de Leucipo,
supusieron que el átomo es la unidad más pequeña de toda la materia.
En 1808, John Dalton (1766-1844) formuló la “Teoría Atómica de la materia” en la que
planteaba lo siguiente:
1. Los elementos están formados por átomos. Todos los átomos de un mismo
elemento son iguales entre sí y diferentes a los de otro elemento.
2. Los compuestos están constituidos por átomos de diferentes elementos y la
relación de combinación es de números enteros sencillos.
51
3. Una reacción química implica la separación y reordenamiento de átomos, con
la formación de nuevas sustancias, pero no supone la destrucción ni creación
de átomos.
Esta teoría es concordante con una ley enunciada por el químico francés Joseph-
Louis Proust (1754-1826), en 1799, quien descubrió que muestras diferentes de un
mismo compuesto siempre tienen los mismos elementos y en la misma proporción en
masa.
Dalton concluyó que los átomos se combinaban para formar los compuestos y
siempre que lo hacían era en una proporción de números enteros sencillos, por
ejemplo: cuando se combinan dos elementos químicos A y B para formar un
compuesto AB, y utilizamos una cantidad cualquiera de estos elementos, “sobrará”
una porción del elemento que está en exceso. Una representación gráfica de esto
sería la siguiente:
El elemento que se consume totalmente se denomina “reactivo limitante”.
Posteriormente, John Dalton enunció la “Ley de Dalton” o “Ley de Proporciones
Múltiples”, que establece que si dos elementos se combinan para formar más de un
compuesto, al mantener constante la masa de uno de los elementos, las masas de
combinación del otro elemento se encuentran en una relación de números enteros
sencillos.
1.4. Dificultades en la comprensión de la naturaleza corpuscular de la
materia.
La comprensión de la estructura de la materia es un núcleo importante de
contenidos, dentro de la química que se estudia en la educación secundaria, que
hace referencia a la interpretación de las propiedades y los cambios de la materia;
cambios y propiedades que pertenecen al mundo de lo que podemos observar con
nuestros sentidos, el mundo macroscópico.
El modelo corpuscular resulta fundamental para poder explicar, por ejemplo, las
diferencias entre los diferentes estados de la materia, sus propiedades y los cambios,
físicos o químicos, que experimentan.
52
Propiedades de la materia
En Física, se define materia como aquello de los que están hechos todos los objetos
del Universo. Desde el agua que bebemos hasta un árbol, pasando por un bolígrafo
todo está formado por materia.
• Propiedades generales: como la masa y el volumen, que las tiene todos los
sistemas materiales.
• Propiedades específicas o características: dependen del tipo de sustancia que
forme la materia como la densidad, la temperatura, el punto de fusión y el de
ebullición, el brillo, el color.
Las propiedades generales no nos dan información sobre el tipo de sustancia que
forma un sistema material determinado), sin embargo, las propiedades específicas si
son características de cada tipo de sustancia y su conocimiento nos permitirá
distinguir unas de otras
1.4.1. Dificultad con los gases.
La Teoría Cinética nos ayudará a entender el comportamiento de los estados de
agregación de la materia y en particular los gases. En el caso de estos, está se basa
en una serie de postulados que podemos resumir de la siguiente manera:
• Los gases están compuestos por partículas que se mueven en línea recta y al
azar, este movimiento aumenta con la temperatura. Las moléculas sufren
colisiones aleatorias entre ellas y las paredes del recipiente contenedor del
gas.
• El volumen total ocupado por las moléculas del gas es despreciable frente al
volumen del contenedor. Esto es equivalente a afirmar que las distancias entre
partículas son relativamente grandes si las comparamos con su tamaño.
• Las colisiones entre las moléculas del gas y entre ellas y las paredes son
elásticas, no pierden energía. Las fuerzas de atracción entre las moléculas son
despreciables.
A partir de estos postulados podemos definir los gases como un estado de
agregación de la materia en el cual las fuerzas interatómicas o intermoleculares de
una sustancia son tan pequeñas que no adopta ni forma un volumen fijo, tendiendo a
expandirse todo lo posible para ocupar todo el volumen del recipiente que la
contiene.
53
1.4.2. Diferencias entre gases y disoluciones.
El comportamiento de los gases.
Se estudia en función de tres magnitudes:
La presión.
La temperatura.
El volumen, variables que están ligadas entre sí.
54
TEMA 2
Las mezclas y su importancia en el ambiente. 2.1. Concepto de mezcla.
Una mezcla es una materia constituida por diversas moléculas. Las materias formadas
por moléculas que son todas iguales, en cambio, reciben el nombre de sustancia
químicamente pura o compuesto químico.
Las mezclas, por lo tanto, están formadas por varias sustancias que no mantienen
interacciones químicas. Las propiedades de los diversos componentes pueden incluso
ser distintas entre sí. Es habitual que cada uno de ellos se encuentre aislado a través
de algún método mecánico.
Surge cuando se incorporan distintas sustancias sin interacción química a un todo.
2.2. Clasificación y tipos de mezclas.
A grandes rasgos, las mezclas pueden ser clasificadas en dos grandes grupos,
dependiendo de sus características:
Homogéneas.
Heterogéneas.
Los componentes de una mezcla pueden ser:
Sólidos
Líquidos
Gaseosos
Mezcla Homogénea
Las mezclas homogéneas son aquellas en las que los componentes de la mezcla no
son identificables a simple vista. Una mezcla homogénea importante de nuestro
planeta es el aire.
Entre las mezclas homogéneas se distingue un tipo especial denominado disolución o
solución. Al componente que se encuentra en mayor cantidad se le denomina
solvente o disolvente y al que se encuentra en menor cantidad, soluto.
Mezcla heterogénea
Una mezcla heterogénea es aquella que posee una composición no uniforme en la
cual se pueden distinguir a simple vista sus componentes y está formada por dos o
más sustancias, físicamente distintas, distribuidas en forma desigual. Las partes de una
mezcla heterogénea pueden separarse fácilmente. Pueden ser gruesas o
suspensiones de acuerdo al tamaño.
Mezclas gruesas: El tamaño de las partículas es apreciable, por ejemplo: las
ensaladas, concreto, etc. Y suspensiones: Las partículas se depositan con el tiempo,
55
por lo general tiene la leyenda "agítese bien antes de usar", por ejemplo:
medicamentos, aceite con agua, etc.
Existen mezclas compuestas por sustancias líquidas y sólidas, que se clasifican en 4
grupos:
Geles: las mezclas como estas se caracterizan por encontrarse en un estado
que podría ser definido como intermedio entre el sólido y el líquido.
Suspensiones: si bien estas mezclas tienen un estado líquido, se caracterizan
por ser turbias, por lo que por medio de filtros o de sedimentación se logra
separar fácilmente las sustancias que las componen.
Coloides: en mezclas como estas, tendiendo a líquidas, a diferencia de las
anteriores, resulta muy difícil identificar los compuestos que poseen.
Disoluciones: mezclas como estas consisten en la disgregación de sustancias
sólidas a escala iónica y molecular, en una sustancia líquida.
Se habla de las mezclas gaseosas que contienen sólidos y líquidos, en las que se
encuentran las siguientes opciones:
Disoluciones: en este caso, la mezcla ocurre entre una sustancia líquida y un
gas.
Espumas: en este caso se pueden identificar dos variedades: las sólidas y las
líquidas. Las sólidas son aquellas cuya consistencia, como su nombre indica,
resulta sólida. Por otra parte, en las líquidas el gas y el líquido no logran
disolverse totalmente, por lo que componen una mezcla espumosa.
Otro tipo de mezclas son las que están compuestas por gases con líquidos o sólidos:
Aerosoles líquidos: en el caso de estas mezclas se combinan sustancias
gaseosas con líquidas.
Aerosoles sólidos: a diferencia del caso anterior, la mezcla se establece entre
una sustancia gaseosa y otra sólida.
2.3. El agua común en una mezcla.
El agua sirve para regular la temperatura de nuestro cuerpo. Cuando transpiramos y
cuando se evapora la transpiración, nos enfriamos. Esto sucede porque para pasar
de líquido a vapor de agua necesita calor, y como está sobre nuestra piel, lo toma de
nuestro cuerpo.
Las moléculas de agua tienen una alta tensión superficial, se atraen entre sí tan fuerte
que tienden a comportarse como si fueran una delgada película elástica. Este nivel
de tensión produce que las gotas tengan forma esférica antes de que por acción de
la gravedad se alarguen.
56
El agua líquida presenta la capacidad de disolver una gran cantidad de sustancias
por lo que se denomina como "solvente universal". Es el líquido que más sustancias
disuelven y transporta. Tanto el agua de mar como la de los ríos, lagos y lagunas son
soluciones por agua (el solvente) y una gran cantidad de sustancias disueltas (los
solutos). Entre los solutos hay sales minerales, como el cloruro de sodio, que
conocemos como la sal de mesa.
Las sales disueltas en el agua son esenciales para los seres vivos y también otros
compuestos orgánicos y gases que hacen posible las funciones vitales. El gas oxígeno
por ejemplo: Se cree que el oxígeno que respiran los peces es el oxígeno que forma
parte de la molécula de agua (H2O), pero la realidad es que está disuelto en el agua
al igual que el gas dióxido de carbono, de la misma manera que están disueltas las
sales.
2.4. La purificación del agua como separación de mezclas.
La correcta separación de mezclas nos ayuda a poner en práctica todos los métodos
que se presentarán, para separar mezclas; es importante saber sobre su estado físico:
1) Destilación
La destilación es el procedimiento más utilizado para la separación y purificación de
líquidos, y es el que se utiliza siempre que se pretende separar un líquido de sus
impurezas no volátiles. La destilación, como proceso, consta de dos fases: en la
primera, el líquido pasa a vapor y en la segunda el vapor se condensa, pasando de
nuevo a líquido en un matraz distinto al de destilación.
2) Evaporación
Consiste en calentar la mezcla hasta el punto de ebullición de uno de los
componentes, y dejarlo hervir hasta que se evapore totalmente. Este método se
emplea si no tenemos interés en utilizar el componente evaporado. Los otros
componentes quedan en el envase.
3) Centrifugación
Es un procedimiento que se utiliza cuando se quiere acelerar la sedimentación. Se
coloca la mezcla dentro de una centrifuga, la cual tiene un movimiento de rotación
constante y rápido, lográndose que las partículas de mayor densidad, se vayan al
fondo y las más livianas queden en la parte superior.
4) Levigación
Se utiliza una corriente de agua que arrastra los materiales más livianos a través de
una mayor distancia, mientras que los más pesados se van depositando; de esta
manera hay una separación de los componentes de acuerdo a lo pesado que sean.
57
5) Imantación
Se fundamenta en la propiedad de algunos materiales de ser atraídos por un imán. El
campo magnético del imán genera una fuente atractora, que si es suficientemente
grande, logra que los materiales se acerquen a él. Para poder usar este método es
necesario que uno de los componentes sea atraído y el resto no.
6) Cromatografía de Gases
La cromatografía es una técnica cuya base se encuentra en diferentes grados de
absorción, que a nivel superficial, se pueden dar entre diferentes especies químicas.
En la cromatografía de gases, la mezcla, disuelta o no, es transportada por la primera
especie química sobre la segunda, que se encuentran inmóvil formando un lecho o
camino. Ambos materiales utilizarán las fuerzas de atracción disponibles, el fluido
(transportados), para trasladarlos hasta el final del camino y el compuesto inmóvil
para que se queden adheridos a su superficie.
7) Cromatografía en Papel
Se utiliza mucho en bioquímica, es un proceso donde el absorbente lo constituye un
papel de Filtro. Una vez corrido el disolvente se retira el papel y se deja secar, se trata
con un reactivo químico con el fin de poder revelar las manchas.
8) Decantación
Consiste en separar materiales de distinta densidad. Su fundamento es que el material
más denso
9) Tamizado
Consiste en separar partículas sólidas de acuerdo a su tamaño. Prácticamente es
utilizar coladores de diferentes tamaños en los orificios, colocados en forma
consecutiva, en orden decreciente, de acuerdo al tamaño de los orificios. Es decir, los
de orificios más grandes se encuentran en la parte superior y los más pequeños en la
inferior. Los coladores reciben el nombre de tamiz y están elaborados en telas
metálicas.
10) Filtración
Se fundamenta en que alguno de los componentes de la mezcla no es soluble en el
otro, se encuentra uno sólido y otro líquido. Se hace pasar la mezcla a través de una
placa porosa o un papel de filtro, el sólido se quedará en la superficie y el otro
componente pasará.
58
2.5. La contaminación del agua y la basura doméstica como ejemplos de
formación de una mezcla.
1. Basura orgánica. Se genera de los restos de seres vivos como plantas y animales,
ejemplos: cáscaras de frutas y verduras, cascarones, restos de alimentos, huesos,
papel y telas naturales como la seda, el lino y el algodón. Este tipo de basura es
biodegradable.
2. Basura inorgánica. Proviene de minerales y productos sintéticos, como los
siguientes: metales, plástico, vidrio, cartón plastificado y telas sintéticas. Dichos
materiales no son degradables.
3. Basura sanitaria. Son los materiales utilizados para realizar curaciones médicas,
como gasas, vendas o algodón, papel higiénico, toallas sanitarias, pañuelos y
pañales desechables, etcétera.
Los desechos inorgánicos pueden reciclarse o reutilizarse, y los orgánicos, convertirse
en fertilizantes, abonos caseros o alimento para algunos animales.
La contaminación del agua se debe en gran medida a las diversas actividades
industriales, las prácticas agrícolas y ganaderas, así como a los residuos domésticos o
escolares en general y que al verterse en ella modifican su composición química
haciéndola inadecuada para el consumo, riego o para la vida de muchos
organismos.
Se puede clasificar en dos grupos los contaminantes del agua: orgánicos e
inorgánicos.
Los primeros están formados por desechos materiales (restos de comida, cáscaras,
etc.) generados por seres vivos. Asimismo, se consideran contaminantes orgánicos los
cadáveres y el excremento. Los segundos son los contaminantes procedentes de
aguas negras arrojadas por las casas habitación, industrias o los agricultores.
Ese proceso conocido como fermentación ocasiona que el agua se vuelva turbia,
que despida olores fétidos por la presencia de ácido sulfhídrico y metano (productos
de la fermentación), y originará la muerte de muchos peces, en ocasiones de
importancia económica para el hombre.
En el agua también ocurre la putrefacción de materia orgánica. Con este término se
designa la descomposición de proteínas, que es un proceso similar a la fermentación.
59
2.6 El dióxido de carbono como una mezcla.
El óxido de carbono, también denominado dióxido de carbono, gas carbónico y
anhídrido carbónico, es un gas cuyas moléculas están compuestas por dos átomos
de oxígeno y uno de carbono. Su fórmula química es CO2.
El ciclo del óxido de carbono (IV) comprende, en primer lugar, un ciclo biológico
donde se producen unos intercambios de carbono (CO2) entre los seres vivos y la
atmósfera.
La retención del carbono se produce a través de la fotosíntesis de las plantas, y la
emisión a la atmósfera, a través de la respiración animal y vegetal. Este proceso es
relativamente corto y puede renovar el carbono de toda la tierra en 20 años.
El dióxido de carbono es producido también por la combustión del carbón y los
hidrocarburos, y es emitido por volcanes, géiseres y
fuentes volcánicas.
El dióxido de carbono fue uno de los
primeros gases en ser descritos como una
sustancia distinta del aire. En el siglo XVII, el
químico flamenco Jan Baptista van
Helmont observó que cuando se quema carbón
en un recipiente cerrado, la masa resultante de la
ceniza era mucho menor que la del carbón
original. Su interpretación fue que el carbón fue
transformado en una sustancia invisible que él
llamó un "gas" o "espíritu silvestre“.
El dióxido de carbono (CO2), es uno de los gases más abundantes en la atmósfera y
juega un papel importante en los procesos vitales de plantas, animales y, en definitiva
del ser humano, como en la fotosíntesis, la respiración o en diversas actividades
internas del cuerpo humano.
Historia del dióxido de carbono.
El dióxido de Carbono (CO2) es un gas inerte,
incoloro, inodoro e insípido, que está presente en
nuestra atmósfera de manera natural; además de ser
aislador, no ser inflamable, ni permitir la combustión.
El CO2 es uno de los gases de efecto invernadero que
contribuye a que la Tierra tenga una temperatura
habitable, siempre y cuando se mantenga en unas
cantidades determinadas. Sin dióxido de carbono, la
60
Tierra sería un bloque de hielo. Por otro lado un exceso de CO2 impide la salida de
calor de la atmósfera y provoca un calentamiento excesivo del planeta.
Características.
No inflamable.
Incoloro.
Inodoro.
Más pesado que el aire.
Oxidante al contacto con el agua.
No tóxico.
Asfixiante.
Usos del dióxido de carbono.
El dióxido de Carbono se utiliza como gas en los refrescos, les da el sabor ácido y la
estimulante sensación de burbujeo tan característica en esa clase de bebidas,
también es útil en vinos y otras bebidas. Debido a su característica de gas inerte, es
utilizado también para inertización de reactores, tanques o equipos de transferencia.
También es utilizado en la industria de fundición, del plástico y en la industria química
entre otras.
Se utiliza como agente extintor eliminando el oxígeno para el fuego. También en
refrigeración como líquido refrigerante en máquinas frigoríficas como hielo seco.
Impacto del dióxido de carbono en el agua y la atmósfera.
El dióxido de carbono (CO2) es el más importante de los gases menores, involucrado
en un complejo ciclo global. Se libera desde el interior de la Tierra a través de
fenómenos tectónicos, vulcanismo y a través de la respiración, procesos de suelos y
combustión de compuestos con carbono y la evaporación oceánica.
El CO2 es un componente natural del aire. Se ocupa de crear un efecto invernadero
sobre la tierra, una especie de tapa que impide que desaparezca el calor de la
superficie y que la Tierra se enfríe. Y la biosfera o el ecosistema global funcionan de tal
manera que hace posible la vida sobre el planeta.
Los animales necesitan oxígeno para respirar, que convierten en dióxido de carbono.
Las plantas, por el contrario, precisan dióxido de carbono para llevar a cabo la
fotosíntesis y desprenden oxígeno. Si esta relación se mantiene en equilibrio, el sistema
funciona.
61
Acidificación de los océanos
La acidificación del océano es un peligro oculto causado por el aumento de las
concentraciones atmosféricas de dióxido de carbono (CO2). Recientemente, los
científicos han demostrado que la quema de petróleo, carbón o gas, transforma
rápidamente la química básica de los océanos, lo que hace que el agua sea más
ácida. Cada día hay más evidencia de que la acidificación afecta la vida marina en
todo el mundo y que dentro de unas décadas valiosos ecosistemas marinos pueden
ser dañados o destruidos.
¿Qué es la acidificación de los océanos?
El proceso de acidificación de los océanos es sorprendentemente simple. De la
misma manera que el dióxido de carbono, procedente de la quema de combustibles
fósiles, se acumula en la atmósfera y causa el calentamiento global, también se
acumula en los océanos, donde cambia la química del agua. Cuando el dióxido de
carbono entra en el océano, este reacciona con el agua de mar para formar ácido
carbónico.
• El dióxido de carbono es el gas de efecto invernadero más importante emitido
como consecuencia de actividades humanas, tales como la quema de
combustibles fósiles y la deforestación.
• El CO2 perdura en la atmósfera durante cientos e incluso miles de años y por
tanto determinará en gran medida el calentamiento medio global en
superficie a finales del siglo XXI y posteriormente.
• La mayoría de los aspectos del cambio climático perdurarán durante muchos
siglos, incluso aunque se detuvieran inmediatamente las emisiones de CO2.
Generación del dióxido de carbono en las actividades humanas.
Los procesos físico-químicos que se producen en la atmósfera, la meteorología y la
orografía condicionan enormemente los procesos de dispersión y transporte de estos
contaminantes. Dentro de esta dinámica atmosférica, los aportes son producidos por
emisiones primarias, bien desde fuentes naturales, lo que incluye los fenómenos
naturales tales como erupciones volcánicas, actividades sísmicas, actividades
geotérmicas o incendios, fuertes vientos, aerosoles marinos o resuspensión atmosférica
o transporte de partículas naturales procedentes de regiones áridas o bien desde
fuentes antropogénicas (derivadas de las actividades humanas).
Contaminantes primarios.
Óxidos de azufre (SOx),
Óxidos de nitrógeno (NOx)
Monóxido de carbono (CO).
Aerosoles.
62
Hidrocarburos.
Halógenos y sus derivados (Cl2, HF, HCl, haluros), arsénico y sus derivados.
Ciertos componentes orgánicos.
Metales pesados (Pb, Hg, Cu, Zn,…) y partículas minerales (asbesto y amianto).
Contaminantes secundarios.
Son los que se forman en la atmósfera mediante reacciones químicas de otros
contaminantes que proceden en su mayor parte de fuentes antropogénicas: ozono
(O3), sulfatos, nitratos, aldehídos, cetonas, ácidos.
Los contaminantes atmosféricos se subdividen en: partículas y gases. También se
pueden agrupar en función de sus posibles efectos sobre la salud humana y el medio
ambiente.
Partículas.
Son los contaminantes atmosféricos más complejos, ya que engloban un amplio
espectro de sustancias, tanto sólidas como líquidas, procedentes de diversas fuentes,
entre las que destacan las siguientes: polvo (producido por desintegración
mecánica), humos (procedentes de combustiones), brumas (por condensación de
vapor) y aerosoles (mezcla de partículas sólidas y/o líquidas suspendidas en un gas).
Gases.
Un amplio abanico de sustancias, en forma gaseosa, de diversa naturaleza y con
comportamientos y dinámicas químicas muy diferentes, constituyen los principales
gases contaminantes atmosféricos.
Compuestos de azufre.
Asociados con el contenido en azufre de los combustibles fósiles, están por tanto
relacionados con la combustión del gasóleo en los vehículos y producción de energía
y carbón en las centrales térmicas, determinados procesos industriales y con las
calefacciones domésticas.
Compuestos de nitrógeno.
Su principal fuente de emisión no natural proviene de los combustibles fósiles utilizados
para el transporte, calefacción y generación de energía. La mayoría de
combustiones producen monóxido de nitrógeno.
Óxidos de carbono.
Fundamentalmente son el monóxido de carbono (CO) y el dióxido de carbono (CO2)
se liberan a la atmósfera como consecuencia de las combustiones incompletas (CO)
y completas (CO2).
63
TEMA 3
El impacto de los seres humanos sobre la naturaleza. 3.1. La satisfacción de las necesidades.
El ser humano es, por naturaleza, un ser de muchas carencias. Necesita un gran
empeño para atenderlas y así poder vivir, no miserablemente, sino una vida de
calidad. Tras cada necesidad se esconde un temor y un deseo: el deseo de poder
satisfacerla de la forma más satisfactoria posible y el temor de no conseguirlo y
entonces sufrir. Quien tiene, teme perder: quien no tiene, desea tener. Así es la
dialéctica de la existencia.
Tenemos necesidades biológicas: en una palabra, necesitamos comer, beber,
vestirnos y tener seguridad. Gran parte del tiempo lo empeñamos en atender tales
necesidades. Las grandes mayorías de la humanidad las satisfacen de forma
precaria, o por falta de trabajo o porque la solidaridad y la compasión son bienes
escasos. La primera petición del Padrenuestro es el pan de cada día, porque el
hambre no puede esperar.
La necesidad, el deseo y la demanda
“La Necesidad” podemos decir que ocasiona en el individuo un sentimiento de
privación que se encuentra intrínsecamente ligado a la condición humana, por lo
tanto es de carácter universal, común a todos, este sentimiento posee la peculiaridad
de motivar la conducta del individuo a eliminar dicho sentimiento, Privación –
Conducta de erradicación. “El deseo” Es la exteriorización de la voluntad de
satisfacer la necesidad, y que no todos los individuos van a realizar de la misma
manera puesto que depende de una serie de factores que influyen como la edad, la
cultura socialmente dominante, el ambiente climatológico y otras situaciones.
“La demanda” consiste en la formulación expresa del deseo según la voluntad de
compra de cada individuo y según los recursos de que dispone para ello. Pueden
presentarse situaciones de necesidad sin deseo, un ejemplo de esto es el enfermo
que necesita comer para sobrevivir, pero no puede expresar su deseo de comida, así
como también puede existir deseo sin demanda, la persona que carece de recursos
para formular su deseo.
3.2. La combustión como herramienta para modificar la naturaleza.
Combustión
La combustión es la reacción química rápida del oxígeno del *aire u oxígeno directo,
que se define como comburente, con los distintos elementos que constituyen el
combustible (principalmente carbono (C) e hidrógeno (H). Estas reacciones químicas
64
liberan energía produciendo aumentos locales de temperatura, lo que origina un flujo
de calor hacia el exterior.
La combustión es la fuente de energía más importante provista por la naturaleza. Sus
aplicaciones en motores de combustión interna, refinación de metales o cocción de
alimentos, entre otros, hacen de ella un elemento esencial en la eficiencia de algunos
procesos.
3.3. La oxidación de los materiales.
Los materiales están expuestos continuamente a los más diversos ambientes de
interacción material-ambiente provoca, en muchos casos, la pérdida o deterioro de
las propiedades físicas del material. Los mecanismos de deterioro son diferentes según
se trate de materiales metálicos, cerámicos o polímeros (plásticos). Así, en el hierro, en
presencia de la humedad y del aire, se transforma en óxido, y si el ataque continúa
acaba destruyéndose del todo.
Tipos de oxidación
Las oxidaciones pueden ser lentas o rápidas, pero
en todas ellas se libera energía. Sin embargo y por
lo general, el término oxidación se aplica a
procesos cuyas manifestaciones son lentas y en
donde la energía que se produce no se percibe,
porque se disipa en el ambiente. Por ejemplo: la
respiración, la corrosión de los metales, la putrefacción de la madera, el
envejecimiento del cuerpo, etc.
En las oxidaciones rápidas los efectos son inmediatos y claramente visibles. En estas
reacciones se generan grandes cantidades de calor, y debido a esto, se puede
producir una llama. Esto es lo que se conoce como reacciones de combustión.
Se pueden utilizar diferentes mecanismos o sistemas, entre ellos podemos mencionar:
Oxidación química. Reacción que tiene lugar, por ejemplo, en presencia del oxígeno
disuelto del agua en un proceso a través del cual el oxígeno es reducido y el
compuesto orgánico es oxidado. (Utilizado para purificar aguas servidas).
Oxidación electroquímica. La oxidación electroquímica (depuración electroquímica)
se produce mediante reacciones anódicas (indirectas y/o directas) en las que el
oxígeno es transferido desde el disolvente (agua) a los productos que deben oxidarse.
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La característica principal del tratamiento es que utiliza la energía eléctrica como
vector de descontaminación ambiental.
Oxidación térmica. Método de oxidación que empleando hornos se aplica para
incinerar de residuos, los que se transforman en materias inertes (cenizas o escorias) y
gases a través de una combustión controlada a temperaturas elevadas (900º C).
Lo que comúnmente llamamos basura, técnicamente se conoce como desechos
sólidos y consiste básicamente de todo material, producto de las actividades
humanas, que se bota o elimina por carecer de valor o utilidad.
Oxidación y respiración. La oxidación es el efecto primario de la respiración en el
cuerpo, es un proceso natural que implica que el oxígeno se combine con otra
sustancia. Como resultado de esta oxidación, la
composición química de ambas sustancias
cambia.
Otro ejemplo lo tenemos con la respiración celular,
que no es más que la oxidación de glucosa
(C6H12O6) a CO2 y la reducción de oxígeno a
agua.
Nuestro cuerpo también usa la oxidación como
defensa contra bacterias, virus, fermentaciones,
etcétera, porque las moléculas oxidantes atacan
a las células patógenas y éstas son expulsadas de
cuerpo a través del proceso normal de
eliminación.
3.4. Mezclas contaminantes del aire.
La contaminación del aire es una mezcla de partículas sólidas y gases en el aire. Las emisiones
de los automóviles, los compuestos químicos de las fábricas, el polvo, el polen y las esporas de
moho pueden estar suspendidas como partículas. El ozono, un gas, es un componente
fundamental de la contaminación del aire en las ciudades. Cuando el ozono forma la
contaminación del aire también se denomina.
Algunos contaminantes del aire son tóxicos. Su inhalación
puede aumentar las posibilidades de tener problemas de
salud. Las personas con enfermedades del corazón o de
pulmón, los adultos de más edad y los niños tienen mayor
riesgo de tener problemas por la contaminación del aire.
La contaminación del aire es uno de los problemas
ambientales más importantes, y es resultado de las
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actividades del hombre. Las causas que originan esta contaminación son diversas, pero el
mayor índice es provocado por las actividades industriales, comerciales, domésticas y
agropecuarias.
Los principales contaminantes del aire se clasifican en:
Primarios:
Son los que permanecen en la atmósfera tal y como fueron emitidos por la fuente.
Para fines de evaluación de la calidad del aire se consideran: óxidos de azufre,
monóxido de carbono, óxido de nitrógeno, hidrocarburos y partículas.
Secundarios:
Son los que han estado sujetos a cambios químicos, o bien, son el producto de la
reacción de dos o más contaminantes primarios en la atmósfera. Entre ellos destacan
los oxidantes fotoquímicos y algunos radicales de corta existencia como el ozono. A
nivel nacional, la contaminación atmosférica se limita a las zonas de alta densidad
demográfica o industrial.
Fuentes de contaminación
Las naturales: de las que el hombre no es responsable y no puede hacer nada, ya
que se trata de procesos que existieron siempre, como en el caso de los volcanes,
que pueden pasar muchos años sin actividad hasta que despiertan por medio de
erupciones más o menos violentas.
Las artificiales: son el resultado de las diversas actividades del hombre, como los
procesos industriales, las combustiones de automóviles, mecanismos de calefacción,
etc.
Combustión: La combustión es la quema de cualquier sustancia, este es un proceso
que da luz y calor. El oxígeno es generalmente requerido para la combustión, aunque
el oxígeno no se quema por si solo reacciona químicamente con el combustible para
liberar energía química. Otras sustancias que pueden apoyar la combustión son gases
como el cloro y el flúor. La combustión se origina por la formación de radicales libres y
se extiende por una reacción en cadena aumentando el suministro de radicales. Una
combustión extremadamente rápida se llama explosiva, esto puede ocurrir si la
producción de radicales excede la terminación de la cadena.
Monóxido de carbono: La descomposición del metano ocasiona la formación de monóxido de
carbono. Los cálculos del modelo muestran que entre el 20 y 50 por ciento del Monóxido de
carbono atmosférico provienen de estas fuentes.
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3.5 El efecto invernadero y su importancia
Se llama efecto invernadero al fenómeno por el que determinados gases componentes de
una atmósfera planetaria retienen parte de la energía que el suelo emite al haber sido
calentado por la radiación solar.
Este fenómeno evita que la energía del sol recibida constantemente por la tierra vuelva
inmediatamente al espacio produciendo a escala planetaria un efecto similar al observado en
un invernadero.
Se podría decir que el efecto invernadero es un
fenómeno atmosférico natural que permite mantener
una temperatura agradable en el planeta, al retener
parte de la energía que proviene del sol. El aumento de
la concentración de dióxido de carbono (CO2)
proveniente del uso de combustibles fósiles ha
provocado la intensificación del fenómeno
invernadero. Principales gases: Dióxido de carbono/
CO2.
Consecuencias
Grandes cambios en el clima a nivel mundial.
El deshielo de los casquetes polares lo que provocaría el aumento del nivel del mar.
Las temperaturas regionales y los regímenes de lluvia también sufren alteraciones, lo
que afecta negativamente a la agricultura.
Aumento de la desertificación.
Cambios en las estaciones, lo que afectará a la migración de las aves, a la
reproducción de los seres vivos etc….
¿Podríamos vivir sin el efecto invernadero?
En el Sol se producen una serie de reacciones nucleares que tienen como consecuencia la
emisión de cantidades enormes de energía. Una parte muy pequeña de esta energía llega a
la Tierra, y participa en una serie de procesos físicos y químicos esenciales para la vida.
Mientras que la atmósfera absorbe la radiación infrarroja y ultravioleta, la luz visible llega a la
superficie de la Tierra. Una parte muy pequeña de esta energía que nos llega en forma de luz
visible es utilizada por las plantas verdes para producir hidratos de carbono, en un proceso
químico conocido con el nombre de fotosíntesis.
En este proceso, las plantas utilizan anhídrido carbónico y luz para producir hidratos de
carbono (nuevos alimentos) y oxígeno. Las emisiones de
gases por las industrias, las plantas de generación de
electricidad, los automóviles y la tala de árboles provocan
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daños en el ambiente. La liberación de gases como el dióxido de carbono influye
directamente en la atmósfera ya que, como decíamos, atrapan más calor del que
necesitamos.
Gases de invernadero.
Los gases que producen el efecto invernadero provocan que la radiación infrarroja del sol se retenga en el ambiente. Esto ocasiona que se caliente la superficie de la Tierra y la parte inferior de la atmósfera. Desde principios de siglo hasta hoy, la temperatura ya se ha incrementado en 0,5 grados centígrados. El dióxido de carbono (CO2) es el gas más importante de efecto invernadero.
Las actividades humanas comunes, fundamentalmente la quema de combustibles fósiles, carbón, petróleo y gas y la destrucción de los bosques, son las principales fuentes actuales de emisión de CO2 a la atmósfera. La generación de energía es la actividad que más combustible fósil se consume en el mundo.
Las consecuencias del recalentamiento global.
Las consecuencias no serán uniformes
geográficamente. El ciclo hidrológico se verá
alterado por la mayor evaporación del agua (que
a su vez refuerza el calentamiento), se prevé un
aumento de las lluvias en las latitudes altas
durante el invierno, e intensificación de las sequías.
El aumento del nivel del mar.
Posiblemente se afecte la estabilidad
de los bosques tropicales y su diversidad
biológica.
Migración de comunidades naturales.
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CONCLUSIÓN El estudio de las ciencias naturales prepara a los estudiantes para resolver inquietudes
relacionadas con los procesos físicos, químicos, biológicos y ambientales constitutivos
de las formas de vida de las que hacemos parte, y se sirve del método científico, en
pro de la transformación creativa y sostenible de su calidad de vida.
Los estudiantes de ciencias naturales aprenden un lenguaje descriptivo y analítico
que les posibilita incorporar y comprender conocimientos adquiridos en el estudio de
la naturaleza, a lo largo de la historia de la humanidad, para maravillarse con su
complejidad y belleza profunda y asumir una posición crítica y comprometida frente
a la problemática ambiental. Un lenguaje que a la vez motiva su curiosidad,
desarrolla su agudeza perceptiva y promueve sus competencias prácticas,
comunicativas, analíticas, argumentativas y valorativas.
La naturaleza, incluidos nosotros mismos como seres vivientes, como sistemas
bioquímicos, físicos y sociales complejos, sufre cambios asociados al tiempo:
crecimiento, desarrollo y aprendizaje, envejecimiento, muerte. Todo en la naturaleza
se da en movimiento y esta dinámica la tienen en cuenta los artistas para lograr sus
creaciones.