MATERIA
Y
ENERGÍA
Se llama materia a todo aquello que tiene dimensiones, presenta inercia y origina gravitación. Veamos con más detalle estas propiedades básicas de la materia:
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Dimensiones: ocupa un lugar en el espacio
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Inercia: resistencia que opone la materia a modificar su estado de reposo o de movimiento.
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Gravedad o gravitación: es la atracción que actúa siempre entre objetos materiales aunque estén separados por grandes distancias. La gravedad por ejemplo es la responsable de que los objetos caigan al suelo y no se queden suspendidos flotando.
La masa como medida de la materia :La masa se relaciona con la cantidad de materia y su valor mide la inercia de un cuerpo, así como la acción gravitatoria que este ejerce. Por ejemplo un cuerpo de 10 kg tiene el doble de inercia que un cuerpo de 5 kg, es decir, para conseguir que los dos se muevan de la misma forma, será preciso ejercer el doble de fuerza sobre el primero que en el segundo.
Errores frecuentes en relación con el concepto de masa:
¿Los cuerpos más grandes tiene siempre más masa? No hay relación directa entre el tamaño y la masa, ya que la masa de un cuerpo puede estar mas o menos compactada y ocupar más o menos volumen. La relación entre la masa de un cuerpo y su volumen (tamaño) viene determinada por la densidad.
¿Es lo mismo masa que peso? No es lo mismo, la masa de un cuerpo mide su inercia, mientras que el peso mide la fuerza con la que el objeto es atraído por la Tierra.
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2. Escalas de observación del mundo material
La escala de observación macroscópica es aquella que podemos percibir a través de nuestros ojos. La escala de observación microscópica es aquella que no podemos ver con nuestros ojos y se basa en la observación directa y la observación indirecta. Veamos estos dos métodos de observación:
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La observación directa requiere la utilización de instrumentos adecuados, como microscopios ópticos, electrónicos, etc.
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La observación indirecta se basa en que a partir de hechos experimentales observables a escala macroscópica, se idean modelos y establecen leyes y teorías que describen el comportamiento de la materia a escala microscópica.
Ley de gravitación universal.
Diversidad de tamaños de la materia: los órdenes de magnitud
La observación de la materia nos permite reconocer tamaños muy variados que van desde el tamaño mas pequeño que es el del núcleo de un átomo (0,000 000 000 000 001 m) al tamaño mayor que es el del diámetro del universo (100 000 000 000 000 000 000 000 000 m). Para simplificar la escritura y la lectura de estos números se emplea la notación científica, que consiste en escribirlos como potencias de diez.
El mundo material se organiza en ordenes de magnitud, así pues se pueden establecer comparaciones de la siguiente manera:
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Un sistema material A es un orden de magnitud mayor que B, lo que significa que A es unas diez veces mayor que B.
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Un sistema material A es dos órdenes de magnitud mayor que B, es decir, A es unas cien veces mayor que B.
Un cuerpo o sistema material es tantos órdenes de magnitud mayor que otro como indica el exponente de la potencia de diez que resultaría de dividir sus respectivos tamaños.
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3. Transformaciones en el mundo material: La energía
Para que un cuerpo o sistema material sufra transformaciones, tiene que interaccionar con otro.
El calor transferido entre dos cuerpos o sistemas materiales a distinta temperatura es un agente físico capas de producir transformaciones en la materia.
Cambios de estados provocados por el agente físico calor.
Se realiza trabajo sobre un cuerpo cuando este se desplaza bajo la acción de la fuerza que actúa total o parcialmente en la dirección del movimiento.
El calor y el trabajo son los agentes físicos que producen transformaciones en la materia.
Para mover el bloque el individuo debe realizar un trabajo sobre él
Una transformación es cualquier cambio de las propiedades iniciales de un cuerpo o sistema material. Por ejemplo, una cambio de posición, aumento o disminución de la temperatura, deformación o cambio de forma, cambio de volumen, etc.
La energía es la capacidad que tienen los cuerpos o sistemas materiales de transferir calor o realizar un trabajo, de modo que, a medida que un cuerpo o un sistema transfiere calor o realiza un trabajo su energía disminuye.
El café pierde energía y la trasfiere al hielo, que gana energía. En conjunto la energía total sigue siendo la misma
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4. Las variaciones de energía en los sistemas materiales
Las transformaciones que suceden en los sistemas materiales pueden describirse mediante los cambios que se producen en la energía de dichos sistemas.
Transformación de la energía
Las diversas formas de energía que conocemos son las siguientes:
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Energía potencial: es la que tienen los cuerpos cuando están en una posición distinta a la de equilibrio
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Energía cinética: es la que tienen los cuerpos por el hecho de moverse a cierta velocidad.
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Energía térmica: es la que tienen los cuerpos en función de su temperatura.
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Energía química: es la que se desprende o absorbe en las reacciones químicas
En todas las transformaciones de energía se cumple el principio de conservación de la energía: La energía puede transformarse de unas formas en otras o transfiere de unos cuerpos a otros, pero, en conjunto, permanece constante.
La energía y sus formas:
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Energía mecánica: Es la que poseen los cuerpos por el hecho de moverse a una determinada velocidad (cinética) o de encontrarse desplazados de su posición (potencial).
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Energía térmica: Esta energía se debe al movimiento de los átomos o moléculas que componen un cuerpo. La temperatura es la medida de esta energía.
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Energía eléctrica: Es la que produce por ejemplo una pila o una batería de un coche.
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Energía electromagnética: Es la que transportan las llamadas ondas electromagnéticas, como la luz, las ondas de radio, y TV, las microondas, etc.
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Energía interna: Bajo esta denominación se engloban todas las formas de energía existentes en el interior de un cuerpo.
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Energía química: Es la energía que se desprende o absorbe de las reacciones químicas, como, por ejemplo, en una reacción de combustión.
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Energía nuclear: Es la que se genera en los procesos de fisión nuclear (ruptura del núcleo atómico) o de fusión nuclear (unión de dos o más núcleos atómicos).
Formas de energía
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5. Fuentes de energía aprovechable
Fuentes de energía no renovables. Proceden de recursos existentes en la naturaleza de forma limitada. Los más importantes son:
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La energía obtenida de la combustión de fósiles (Carbón, petróleo y gas natural)
Extracción petrolífera
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La energía nuclear, que utiliza la energía liberada en las reacciones nucleares para la producción de energía eléctrica o térmica.
Esquema de una fábrica nuclear
Fuentes de energía renovables. Proceden de recursos naturales inagotables.
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Energía geotérmica: Aprovecha el calor interno de la Tierra y se emplea para generar electricidad o para calefacción.
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Energía hidráulica: Aprovecha los saltos de agua de las presas de los pantanos para generar energía eléctrica.
Energía hidráullica
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Energía solar: Se basa en el aprovechamiento de la energía que nos llega del Sol para transformarla en energía eléctrica o transferirla a circuitos de calefacción o agua caliente.
Energía Solar
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Energía eólica: Aprovecha la fuerza de los vientos para hacer girar las aspas que mueven las turbinas de los generadores de energía eléctrica.
Energía eólica
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Energía mareomotriz: Hace uso del movimiento de las masas de agua que se producen en las subidas y bajadas de las mareas.
Energía maremotriz
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Energía de la biomasa: Consiste fundamentalmente en el aprovechamiento energético de los residuos naturales (forestales, agrícolas,...) o los derivados de la actividad humana (residuos industriales o urbanos).
Energía de biomasa
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6. Energías alternativas en Andalucía
Se denominan energías renovables a aquellas fuentes energéticas basadas en la utilización del sol, el viento, el agua o la biomasa vegetal o animal. No utilizan, pues, como las convencionales, combustibles fósiles, sino recursos capaces de renovarse ilimitadamente. Su impacto ambiental en comparación con aquellas es muy escaso, pues además de no emplear esos recursos finitos, no generan contaminantes.
Una serie de condiciones claves hacen que la realidad energética andaluza posea unas características especiales:
El consumo energético per cápita de Andalucía está en la actualidad por debajo del nacional y muy lejos del comunitario.
Andalucía representa una gran dependencia energética de los productos petrolíferos, un 63%. Esta dependencia es análoga a la que representa España y muy superior a la de la UE.
Andalucía es una región fuertemente deficitaria de generación de electricidad: produce aproximadamente un 50% de la electricidad que consume.
El porcentaje de participación de las energías renovables en su estructura de consumo de energía finales es en torno al 5%.
Presenta un porcentaje de autoabastecimiento energético del 8% muy por debajo del español y del europeo.
Andalucía, que cuenta con pocos residuos energéticos convencionales, dispone de importantes recursos en fuentes renovables de energía, principalmente, energía solar, eólica y biomasa(48).
El fomento del uso de este tipo de energía es una estrategia que puede jugar un papel decisivo en la disminución de la contaminación atmosférica generada por fuentes de energías convencionales.
Entre dichas fuentes de energías, la de mayor tradición histórica en Andalucía es la hidroeléctrica, que presenta el segundo componente principal del parque de generación eléctrica de Andalucía. Junto a lo anterior, el aprovechamiento de los recursos de la biomasa vegetal puede considerarse también como un sistema tradicional que cobra cada vez mayor importancia. Otro recurso natural renovable, el procedente de la energía eólica ha recibido un impulso importante con la inauguración en 1997 del parque eólico de Enix (Almería) que se convierte en el segundo en importancia en Andalucía. Finalmente la investigación creciente en aplicaciones de la energía solar (Plataforma Solar de Almería) permitirá hacer posible una importante diversificación de usos energéticos.
7. La Tierra: un sistema material en continua transformación
La Tierra constituye, en su conjunto, un sistema material abierto: es decir, intercambia materia y energía con el espacio exterior:
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La atmósfera terrestre deja escapar continuamente moléculas al exterior y recibe micrometeoritos (materia).
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De toda la energía sola que recibe la Tierra, solo el 51% llega hasta la superficie y es responsable de la mayoría de los cambios que tienen lugar en ella.
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