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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

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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

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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

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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

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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

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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

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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.

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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.

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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

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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.

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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.

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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.

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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.

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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.

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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.

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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).

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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

18

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

19

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.

20

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.

21

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

22

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.

23

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.

24

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.

25

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

26

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

27

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.

28

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.

29

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

30

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.

31

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.

32

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.

33

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.

39

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.

41

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.

65

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.

67

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.