Integración de lo aprendido

Proyecto de Ciencias II (Física):¿De qué están hechas las

moléculas?

Equipo 3Villarreal Torres José Manual

Núñez Zavala Amalia

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¿Cuáles fenómenos puede explicar la teoría cinética y cuáles no?

¿Qué materiales son buenos conductores de la electricidad?

¿La Luz es una Onda?

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¿Cuáles fenómenos puede explicar la teoría cinética y cuáles no?

MODELO CINÉTICO MOLECULAR.

Según éste modelo de materia, todo lo que vemos está formado por unas partículas muy pequeñas, que son invisibles aún a los mejores microscopios y que se llaman moléculas.

En el ESTADO SOLIDO las moléculas están muy juntas y se mueven oscilando alrededor de unas posiciones fijas; las fuerzas de cohesión son muy grandes. En el ESTADO LIQUIDO las moléculas están más separadas y se mueven de manera que pueden cambiar sus posiciones, pero las fuerzas de cohesión, aunque son manos intensas que en el estado sólido, impiden que las moléculas puedan independizarse. En el ESTADO GASEOSO las moléculas están totalmente separadas unas de otras y se mueven libremente; no existen fuerzas de cohesión.

Sí aumentamos la temperatura de un sistema material sólido, sus moléculas se moverán más rápidamente y aumentarán la distancia medía entre ellas, las fuerzas de cohesión disminuyen y llegará un momento en que éstas fuerzas son incapaces de mantener las moléculas en posiciones fijas, las moléculas pueden entonces desplazarse, el sistema material se ha convertido en líquido.

Las moléculas están en continuo movimiento y entre ellas existen fuerza atractivas, llamadas fuerzas de cohesión. Las moléculas al estar en movimiento, se encuentran a una cierta distancia unas de otras. Entre las moléculas hay espacio vacío.

Si la temperatura del líquido continúa aumentando, las moléculas aumentarán aún más su rapidez, la distancia media entre ellas irá aumentando y las fuerzas de cohesión van disminuyendo hasta que finalmente las moléculas pueden liberarse unas de otras, ahora el SISTEMA MATERIAL  o conjunto de moléculas está en estado gaseoso.Video: Práctica de la teoría cinético-molecular en líquidos

Duración: 01:38 minutos

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Si disminuimos la temperatura de un SISTEMA MATERIAL en estado gaseoso, disminuye la rapidez media de las moléculas y esto hace posible que al acercarse las moléculas casualmente, las fuerzas de cohesión, que siempre aumentan al disminuir la distancia, puedan mantenerlas unidas, el SISTEMA MATERIAL pasará al estado líquido

Si disminuye aún más la temperatura, al moverse más lentamente las moléculas, la distancia media entre ellas sigue disminuyendo, las fuerzas de cohesión aumentarán más y llegará un momento que son lo suficientemente intensas como para impedir que las moléculas puedan desplazaras, obligándolas a ocupar posiciones fijas, el SISTEMA MATERIAL se ha convertido en un sólido.

http://thales.cica.es/rd/Recursos/rd99/ed99-0280-01/ejem3-lib3.html

Conclusiones: Algunos ejemplos de fenómenos que pueden ser explicados por la teoría cinética molecular serían el de un líquido caliente que se enfría al agregar un líquido frío, o bien cuando un globo aerostático que se infla al calentar el aire que hay en su interior, ya que tanto uno como otro producen una aceleración o desaceleración de las moléculas internas de estos fluidos (líquidos y gases) lo que lo lleva a una variación de su estado, como lo es el enfriamiento de líquidos o la expansión de gases. Lo que no podría explicarse con esta teoría sería la de la conductividad eléctrica en los materiales. Ya que la teoría establece que todos los materiales están formados por moléculas o átomos sin carga eléctrica definida y en los cuales no se detalla ninguna estructura interna. Entonces. dos materiales diferentes en un mismo estado de agregación deberían comportarse de la misma forma. Esto no ocurre, por lo que debe existir una diferencia en la estructura interna de estas moléculas que explique por qué algunos materiales conducen la electricidad y otros no.

¿Qué materiales son buenos conductores de la electricidad?

-Conductividad eléctrica

-Conductividad en medios líquidos

-Conductividad en medios sólidos

-Dieléctricos (aislantes)

Conductividad eléctrica

La conductividad eléctrica es la capacidad de un cuerpo de permitir el paso de la corriente eléctrica a través de sí. También es definida como la propiedad natural característica de cada cuerpo que representa la facilidad con la que los electrones (y huecos en el caso de los semiconductores) pueden pasar por él. Varía con la temperatura. Es una de las características más importantes de los materiales.

Conductividad en medios líquidos

La conductividad en medios líquidos (Disolución) está relacionada con la presencia de sales en solución, cuya disociación genera iones positivos y negativos capaces de transportar la energía eléctrica si se somete el líquido a un campo eléctrico. Estos conductores iónicos se denominan electrolitos o conductores electrolíticos.

Las determinaciones de la conductividad reciben el nombre de determinaciones conductométricas y tienen muchas aplicaciones como, por ejemplo:

•En la electrólisis, ya que el consumo de energía eléctrica en este proceso depende en gran medida de ella. •En los estudios de laboratorio para determinar el contenido de sal de varias soluciones durante la evaporación del agua (por ejemplo en el agua de calderas o en la producción de leche condensada.

•En el estudio de las basicidades de los ácidos, puesto que pueden ser determinadas por mediciones de la conductividad.

•Para determinar las solubilidades de electrólitos escasamente solubles y para hallar concentraciones de electrólitos en soluciones por titulación.

Conductividad en medios sólidos

Según la teoría de bandas de energía en sólidos cristalinos , son materiales conductores aquellos en los que las bandas de valencia y conducción se superponen, formándose una nube de electrones libres causante de la corriente al someter al material a un campo eléctrico. Estos medios conductores se denominan conductores eléctricos.

La Comisión Electrotécnica Internacional definió como patrón de la conductividad eléctrica:

Un hilo de cobre de 1 metro de longitud y un gramo de masa, que da una resistencia de 0,15388 Ω a 20 °C al que asignó una conductividad eléctrica de 100% IACS (International Annealed Cooper Standard, Estándar Internacional de Cobre no Aleado). A toda aleación de cobre con una conductividad mayor que 100% IACS se le denomina de alta conductividad (H.C. por sus siglas inglesas).

Dieléctricos

Se denomina dieléctricos a los materiales que no conducen la electricidad, por lo que pueden ser utilizados como aislantes eléctricos.

Algunos ejemplos de este tipo de materiales son el vidrio, la cerámica, la goma, la mica, la cera, el papel, la madera seca, la porcelana, algunas grasas para uso industrial y electrónico y la baquelita. Los dieléctricos se utilizan en la fabricación de condensadores, para que las cargas reaccionen.

Cada material dieléctrico posee una constante dieléctrica k.

Tenemos k para los siguiente dieléctricos: Vacío tiene k = 1; Aire (seco) tiene k = 1.00059; Teflón tiene k = 2.1; Nylon tiene k = 3.4; Papel tiene k = 3.7; Agua tiene k = 80.

Los dieléctricos más utilizados son el aire, el papel y la goma.

http://ingenieria-reg.unlugar.com/ISFEB_archivos/propelemag.pdf

Video: Conductividad en metalesDuración: 02:53 minutos

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¿La Luz es una Onda?

1.Luz

2.Refracción

3.Naturaleza de la Luz

4.Descomposición de la luz

5.Arcoíris

1. LUZ

Se llama luz (del latín lux, lucis) a la parte de la radiación electromagnética que puede ser percibida por el ojo humano. En física, el término luz se usa en un sentido más amplio e incluye todo el campo de la radiación conocido como espectro electromagnético, mientras que la expresión luz visible señala específicamente la radiación en el espectro visible.La óptica es la rama de la física que estudia el comportamiento de la luz, sus características y sus manifestaciones.

El estudio de la luz revela una serie de características y efectos al interactuar con la materia, que permiten desarrollar algunas teorías sobre su naturaleza.

Se ha demostrado teórica y experimentalmente que la luz tiene una velocidad finita. La primera medición con éxito fue hecha por el astrónomo danés Ole Roemer en 1676 y desde entonces numerosos experimentos han mejorado la precisión con la que se conoce el dato. Actualmente el valor exacto aceptado para la velocidad de la luz en el vacío es de 299.792.458 m/s.

2. REFRACCIONLa refracción es el cambio brusco de dirección que sufre la luz al cambiar de medio. Este fenómeno se debe al hecho de que la luz se propaga a diferentes velocidades según el medio por el que viaja. El cambio de dirección es mayor cuanto mayor es el cambio de velocidad, ya que la luz recorre mayor distancia en su desplazamiento por el medio en que va más rápido. La ley de Snell relaciona el cambio de ángulo con el cambio de velocidad por medio de los índices de refracción de los medios.

Como la refracción depende de la energía de la luz, cuando se hace pasar luz blanca o policromática a través de un medio no paralelo, como un prisma, se produce la separación de la luz en sus diferentes componentes (colores) según su energía, en un fenómeno denominado dispersión refractiva. Si el medio es paralelo, la luz se vuelve a recomponer al salir de él.

Ejemplos muy comunes de la refracción es la ruptura aparente que se ve en un lápiz al introducirlo en agua o el arcoíris.

3. Naturaleza de la luz La luz presenta una naturaleza compleja: depende de cómo la observemos se manifestará como una onda o como una partícula. Estos dos estados no se excluyen, sino que son complementarios.

Sin embargo, para obtener un estudio claro y conciso de su naturaleza, podemos clasificar los distintos fenómenos en los que participa según su interpretación teórica:

Teoría ondulatoria

Esta teoría, desarrollada por Christiaan Huygens, considera que la luz es una onda electromagnética, consistente en un campo eléctrico que varía en el tiempo generando a su vez un campo magnético y viceversa, ya que los campos eléctricos variables generan campos magnéticos (ley de Ampère) y los campos magnéticos variables generan campos eléctricos (ley de Faraday).

De esta forma, la onda se autopropaga indefinidamente a través del espacio, con campos magnéticos y eléctricos generándose continuamente. Estas ondas electromagnéticas son sinusoidales, con los campos eléctrico y magnético perpendiculares entre sí y respecto a la dirección de propagación.

4. Descomposición de la luz Uno de los fenómenos más hermosos que ocurren en la naturaleza es un arco iris, el cual es  una consecuencia de la descomposición de la luz.

Desde la antigüedad el arco iris ha sido un misterio, incluso mucha gente se preguntaba por la fuente de los colores de la cual provenía (un arco iris puede producirse artificialmente con prismas).

En 1666, Isaac Newton, realizó sus primeros experimentos sobre los colores al producirlos haciendo pasar por un prisma un rayo estrecho deluz. 

Newton denominó espectro al arreglo ordenado de colores desde el violeta hasta el rojo. Él creyó que alguna imperfección en el vidrio era la causa del espectro, y para verificar su suposición hizo que el espectro producido por un prisma incidiera sobre otro, pero orientado inversamente (al revés).

Si el espectro fuera causado por irregularidades, en el segundo prisma debería haber aumentado el ensanchamiento de los colores. En vez de esto, se formó un punto de luz blanca. Luego de otros experimentos, se convenció de que la luz blanca está formada por colores. Hoy en día se sabe que cada color en el espectro está asociado con una longitud de onda específica.

Ilustración que muestra a Newton experimentando con la luz.

El espectro visible es una porción muy pequeña del espectro electromagnético.

Si un rayo de sol, un haz de luz blanca, se hace pasar a través de un vidrio, se observa que esta luz sufre una descomposición y se separa en luces de diferentes colores. Estos colores son el rojo, naranja, amarillo, verde, azul, añil y violeta.

Este conjunto cromático, denominado espectro de la luz blanca, puede observarse más fácilmente si se recibe en una pantalla. Al volver a combinar todos los colores del espectro que se obtiene nuevamente la luz blanca.

Refracción y reflexión de luz.De acuerdo a esto, se puede entonces concluir que la luz blanca está constituida por la superposición de todos los  colores nombrados anteriormente.

Al penetrar superpuestos los colores en el vidrio, cada color sufre una desviación distinta, por este motivo, el haz que penetra el vidrio se presenta en forma multicolor.

Este fenómeno, en el cual la luz blanca se separa en diversos colores, se denomina descomposición de la luz. Por lo tanto, al penetrar la luz blanca en el vidrio se descompone (o "dispersa") en los colores que la forman.La separación de los colores es muy pequeña, y en ocasiones difícil de observar.

Se puede conseguir una descomposición más acentuada de la luz blanca si se hace pasar el haz por dos refracciones sucesivas. Esto sucede cuando se hace incidir un haz de luz blanca en un prisma de vidrio como el que se muestra en la figura. El haz sufre una descomposición al penetrar en el prisma y, nuevamente, al salir de él, lo cual provoca una mayor separación de los colores.

Refracción y reflexión de luz.

5. Arcoiris

Al comenzar, dijimos que el arco iris es una consecuencia de la descomposición de la luz.

Ahora, en explicación simple, diremos que un arco iris se forma cuando los rayos del sol atraviesan las gotas de lluvia. La luz del sol está compuesta de todos los colores, los cuales mezclados producen iluminación. Cuando la luz del sol penetra las gotas de agua, se refleja en las superficies interiores. Mientras pasa a través de las gotas, la luz se separa en sus colores que la componen, lo que produce un efecto muy similar al de un prisma. Obviamente, esta dispersión se produce en todas las gotas que están expuestas a la luz del Sol.

El clásico arco iris

De modo más científico, el arco iris es un fenómeno óptico producido por la dispersión de la luz del sol cuando se refracta y se refleja en las gotas de agua de lluvia. Éstas separan la luz solar según sus componentes, originando un arco luminoso formado por los diversos colores del iris.

El color rojo es el que menos se refracta  y se encuentra en la parte exterior del arco, transformándose, hacia el interior, en anaranjado, amarillo, verde, azul, añil y violeta.

Este arco alcanza su máxima amplitud cuando el sol está en el horizonte. Puede también formarse cuando los rayos solares son reflejados por la superficie del agua y proyectados hacia lo alto.

Fuente Internet:http://www.christiananswers.net/spanish/q-eden/ednks006s.htmlEs propiedad: www.profesorenlinea.clhttp://www.profesorenlinea.cl/fisica/Luzdescomposic.htm

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Video: ¿Qué es el arcoíris?Duración: 01:08 minutos

Videos

Práctica de la teoría cinético-molecular en líquidos

Conductividad en Metales

¿Qué es el arcoíris?

Historia de la electricidad

De Animali Electricitate. Luigi Galvani

Experimentos de luz y color

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Video: Historia de la Electricidad.Duración: 08:54 minutos.

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Video: De Animali Electricitate. Luigi Galvani.Duración: 08:55 minutos

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Video: Experimentos de luz y color.Duración: 5:00 minutos