FÍSICA Y QUÍMICA 3º ESO: ACTIVIDADES SEMANA 1 AL 5 JUNIO

LAS REACCIONES QUÍMICAS (Quinta y última parte)

VELOCIDAD DE REACCIÓN

Hay reacciones que ocurren muy rápido, pensad en la detonación de un explosivo. En un instante se pueden haber transformado kilos y kilos de reactivo en productos.

Otras reacciones, en cambio, ocurren muy lentamente, pensad en un hierro oxidándose a la intemperie. Pueden pasar años y años mientras va convirtiéndose en óxido de hierro.

 

La velocidad de reacción es la magnitud que mide la rapidez con la que ocurre un proceso químico.

La velocidad de reacción se mide como la cantidad de reactivo consumido por unidad de tiempo o como la cantidad de producto formado por unidad de tiempo.

En el sistema internacional las unidades serían mol/s (mol partido por segundo).

FACTORES QUE INFLUYEN EN LA VELOCIDAD DE REACCIÓN

- Naturaleza de los reactivos.

- Concentración de los reactivos.

- Superficie de contacto.

- Temperatura.

- Presencia de catalizadores

La influencia de estos factores puede explicarse mediante la teoría de las colisiones, que ya conocemos:

Para que ocurra la reacción química deben romperse los enlaces entre los átomos de los reactivos, y establecer nuevos enlaces que originen los productos. Por tanto es necesario que las partículas de los reactivos colisionen entre sí.

Cuanto mayor sea el número de colisiones más rápidamente ocurrirá el proceso.

NATURALEZA DE LOS REACTIVOS

Dependiendo del tipo de reactivo que intervenga, una determinada reacción tendrá una energía de activación:

- Muy alta, y entonces será muy lenta.

- Muy baja, y entonces será muy rápida.

CONCENTRACIÓN DE LOS REACTIVOS

El aumento de concentración en reactivos líquidos o en disolución, o el aumento de la presión en reactivos gaseosos aumentará el número de choques.

 

SUPERFICIE DE CONTACTO

El aumento de la superficie de contacto en reactivos sólidos aumentará el número de choques:

 

TEMPERATURA

 

CATALIZADORES

Los catalizadores son sustancias que aumentan significativamente la velocidad de reacción, ya que pueden formar un complejo activado con una energía de activación menor, de manera que un mayor número de moléculas de los reactivos pueden superarla.

No se consumen en la reacción.

Tienen una gran importancia biológica, los catalizadores biológicos son las enzimas,  e industrial ya que su uso hace que las reacciones tengan lugar más rápido, haciendo que los procesos sean más eficaces y económicos.

Para practicar y afianzar lo que hemos aprendido hacemos las siguientes actividades:

ACTIVIDADES REACCIONES QUÍMICAS. VELOCIDAD DE REACCIÓN

TAREA 5: ACTIVIDADES VELOCIDAD DE REACCIÓN 

ENTREGA VIERNES 12 DE JUNIO.

CAAP, TEMA 9: CONTAMINACIÓN DE LA ATMÓSFERA (Cuarta y última parte)

DESTRUCCIÓN DE LA CAPA DE OZONO

La capa de ozono es una región de la estratosfera (entre los 15 y los 50 km) donde se concentra de forma natural más del 90% del gas ozono (O₃).

El ozono se forma allí de forma natural por acción de la radiación ultravioleta, que rompe moléculas de O₂, dejando átomos sueltos de oxígeno que al combinarse con otras moléculas de O₂ forman el O₃ (ozono).

La capa de ozono absorbe entre el 97 y el 99% de la radiación ultravioleta de alta energía que llega a la Tierra, al impactar sobre las moléculas de O₂ y O₃, según los siguientes procesos:

 

LOS CFC Y SUS USOS

Los CFC, o freones, son sustancias formadas por carbono, flúor y cloro que se sintetizaron por primera vez en la década de 1930. Los más comunes son CFCl₃, CF₂Cl₂. Como estos compuestos se licuan con facilidad, son bastante inertes, no tóxicos, no combustibles y volátiles, se han empleado como refrigerantes para acondicionadores de aire y refrigeradores. También se empleaban en la fabricación de espumas (envases de porexpan, vasos desechables, etc), como propelentes de aerosoles y como disolventes para limpiar circuitos electrónicos.

El problema es que cuando los CFC llegan a la estratosfera destruyen el ozono:

 

- La radiación ultravioleta golpea una molécula de CFC y libera un átomo de cloro.

- El átomo de cloro choca con una molécula de ozono y forma una molécula de monóxido de cloro y otra de oxígeno normal.

- Cuando un átomo libre de oxígeno choca con el monóxido de cloro se forma una molécula de oxígeno y el cloro queda libre para destruir más ozono.

El cloro actúa como un catalizador. Un solo átomo de cloro puede destruir más de 100000 moléculas de ozono antes de que sea eliminado por alguna otra reacción.

Debido a este problema a finales de los años 80 del siglo pasado se estableció un acuerdo internacional, llamado el Protocolo de Montreal, para ir reduciendo y eliminando el uso y producción de estas sustancias, hasta su total desaparición.

EFECTOS SOBRE LOS SERES VIVOS DE LA DESTRUCCIÓN DE LA CAPA DE OZONO

Sin la acción de la capa de ozono la radiación UV llegaría sin ningún filtro a la superficie del planeta, lo que tendría una acción perjudicial sobre los seres vivos.

En seres humanos y otros animales:

- Daños en la piel: quemaduras, envejecimiento prematuro de la piel, cáncer de piel.

- Deterioro del sistema inmunológico.

- Daños en los ojos: irritación ocular, cataratas.

Desaparición del plancton marino

Disminución de la capacidad fotosintética de las plantas

TAREA 5: ACTIVIDADES 14 A 17, ENTREGA TOPE JUEVES 11 DE JUNIO

FÍSICA Y QUÍMICA 2º ESO: TEMA 8: LA ENERGÍA (Cuarta parte)

FUENTES DE ENERGÍA RENOVABLE

ENERGÍA EÓLICA

Aprovecha la energía del viento para hacer girar las aspas que mueven un generador.

El dispositivo recibe el nombre de aerogenerador.

TRANSFORMACIONES ENERGÉTICAS QUE HAN OCURRIDO

La energía cinética del viento pasa a las aspas y de estas, directamente al generador, donde se convierte en energía eléctrica.

VENTAJAS DE LA ENERGÍA EÓLICA

- Energía limpia.

- Tecnología sencilla.

DESVENTAJAS DE LA ENERGÍA EÓLICA

- Sólo pueden situarse en zonas de vientos fuertes y constantes.

- Disponibilidad discontinua ya que no siempre hay viento suficiente.

- Impacto visual, sonoro y sobre fauna

ENERGÍA SOLAR

Hay distintas formas de aprovechar esta fuente de energía, en unas se calienta un fluido (termosolar) y en otras se obtiene directamente energía eléctrica (fotoeléctrica).

 

El agua que circula por las placas se calienta con el sol y se almacena en el depósito superior, para usarse directamente en el hogar (agua caliente o calefacción).

TRANSFORMACIONES ENERGÉTICAS 

La energía electromagnética de la radiación solar se convierte en energía térmica del agua.

 

La luz del sol se concentra en tubos por los que circula aceite que se calienta a unos 400 °C, ese calor se usa para producir vapor a alta presión, ese vapor moverá una turbina y esta mueve el generador para producir electricidad.

TRANSFORMACIONES ENERGÉTICAS 

La energía del sol (electromagnética) se convierte en energía térmica en el aceite, esta se convierte en energía cinética del vapor, que pasa a la turbina y de esta al generador, donde se convierte en energía eléctrica.

 

TRANSFORMACIONES ENERGÉTICAS 

La energía electromagnética de la radiación solar se convierte directamente en energía eléctrica.

VENTAJAS DE LAS SOLARES

- Inagotable y una vez instaladas no consumen ningún combustible.

- No contaminante

- Disponible en todo el mundo

- Apta para zonas rurales o aisladas.

- Dimensionable.

DESVENTAJAS DE LAS SOLARES

- Su eficacia depende del clima y no funciona por la noche.

- El rendimiento de las placas no es muy alto.

- Necesita grandes extensiones de terreno.

ENERGÍA HIDRÁULICA

Mediante una gran obra de ingeniería se construye un muro (la presa) para cerrar el valle de un río. Así se consigue acumular una gran cantidad de agua (el embalse). El agua se aprovecha para hacer girar la turbina de un generador de energía eléctrica.

 

TRANSFORMACIONES ENERGÉTICAS 

La energía potencial del agua acumulada en el embalse (debido a su altura) se convierte en energía cinética al salir por los conductos, que es transferida a la turbina y de esta al generador, donde es convertida en energía eléctrica.

VENTAJAS DE LA ENERGÍA HIDRÁULICA

- No contaminante

- El agua almacenada se usa para riego, usos recreativos o regular cauces.

DESVENTAJAS DE LA ENERGÍA HIDRÁULICA

- Los embalses pueden ser causa de deforestación, inundación de zonas de interés ecológico y desaparición de núcleos rurales.

- No puede usarse en épocas de sequía.

Para practicar todo lo visto haremos las actividades que están en el siguiente enlace:

ACTIVIDADES FUENTES DE ENERGÍA 2

ENTREGA EL VIERNES 5 DE JUNIO.

FÍSICA 2º BACHILLERATO: ÓPTICA GEOMÉTRICA (Primera parte)

ESPEJOS PLANOS

La figura inferior muestra un haz de rayos luminosos que proceden de una fuente puntual P y se refleja en un espejo plano. Después de la reflexión, los rayos divergen exactamente como si procediesen de un punto P’ detrás del plano del espejo. El punto P’ se denomina la imagen del objeto P. Cuando estos rayos entran en el ojo no pueden distinguirse de los rayos que procedieran de una fuente situada en P’ sin que hubiese espejo. La imagen se denomina imagen virtual debido a que la luz no procede realmente de la imagen. La imagen P’ está en la línea que pasa por el objeto P y es perpendicular al plano del espejo, a una distancia detrás de dicho plano igual a la distancia a que el objeto está del mismo, como muestra la figura. La imagen puede verse siempre que el ojo esté en cualquier lugar de la región indicada, de modo que una línea trazada desde la imagen al ojo pasa cortando el espejo. En la figura se observa que el objeto no necesita estar directamente delante del espejo. 

En la siguiente figura se muestra una flecha de altura y que se mantiene paralela a un espejo plano y a una distancia s del mismo.
Veamos el proceso de formar imágenes con un espejo plano usando las técnicas de trazo de rayos. Resulta que unos cuantos rayos son suficientes para construir la imagen y tenemos la libertad de elegir los más convenientes.

Para esta construcción de imagen, elegimos el caso en el que un objeto con altura y se coloca a una distancia s del espejo. Siguiendo la convención común, el objeto se representa por una flecha, que indica la altura y orientación del objeto. Éste está orientado de tal modo que la base de la flecha está sobre el eje óptico, que se define como una normal al plano del espejo. (Para un espejo plano, el eje óptico se puede mostrar pasando por cualquier punto del espejo).
Tres rayos de luz determinan dónde se forma la imagen.

1. El primer rayo de luz sale de la base de la flecha a lo largo del eje óptico. Este rayo se refleja directamente sobre sí mismo. La prolongación de este rayo reflejado a lo largo del eje óptico a la derecha del espejo indica que la base de la imagen se localiza sobre el eje óptico.

2. El segundo rayo de luz comienza en la parte superior de la flecha paralelo al eje óptico y se refleja directamente sobre sí mismo. La prolongación de este rayo por detrás del espejo se muestra en la figura como una línea discontinua.

3. El tercer rayo comienza en la parte superior de la flecha, choca con el espejo donde lo interseca el eje óptico y se refleja con un ángulo θ igual a su ángulo de incidencia. La prolongación del rayo reflejado se muestra como una línea discontinua en la figura.

Las prolongaciones de estos dos últimos rayos se cruzan en el punto donde se forma la parte superior de la imagen. Resulta que todos los rayos desde la punta de la flecha que chocan con el espejo, no sólo los dos rayos mostrados aquí, se prolongan de tal modo que se intersecan en la imagen. Así, el espejo produce una imagen virtual en el lado opuesto del espejo. Esta imagen tiene una altura y’ y está localizada a una distancia s’ a la derecha del espejo.

y = y’

s = s’

Por convención, el signo de la distancia de la imagen para una imagen virtual producida por un espejo es negativo.

Vamos a hacer una actividad de espejo plano:

ACTIVIDADES ESPEJO PLANO

Es una tontería de actividad, pero, como el jueves y viernes no hay clase, la vemos el martes.

FÍSICA Y QUÍMICA 3º ESO: ACTIVIDADES SEMANA 25 AL 27 MAYO

LAS REACCIONES QUÍMICAS (Cuarta parte)

CÁLCULOS ESTEQUIOMÉTRICOS

Con anterioridad vimos cómo, a partir de datos de la proporción en la que intervenían reactivos o productos en una reacción, podíamos predecir las cantidades que intervendrían a partir de otro dato de masa que nos dieran. En este apartado vamos a ver cómo con sólo la ecuación química y datos de las masas atómicas podemos hacer lo mismo.

Una reacción química ajustada se puede leer como una relación de moléculas. Por ejemplo, la reacción de formación del agua:

2H₂    +        O₂ →     2H₂O

Puede leerse de la siguiente forma:

2 moléculas de H₂ reaccionan con 1 molécula de O₂ y forman 2 moléculas de H₂O

Pero también podría leerse como una relación en moles, porque sólo habría que multiplicar esa relación de moléculas por el número de Avogadro (el famoso 6,022 · 10²³), entonces sería:

2 moles de H₂ reaccionan con 1 mol de O₂ y forman 2 moles de H₂O

2 mol de H₂ +1 mol de O₂ → 2 moles de H₂O

Mirando las masas atómicas en la tabla periódica podemos calcular en gramos la anterior relación en moles: 

1 mol de H₂ son 1· 2 = 2g/mol

1 mol de O₂ son 16 · 2 = 32 g/mol

1 mol de H₂O son 1· 2 + 16 = 2 + 16 = 18 g/mol

2 mol · 2g de H₂/mol H₂ + 32 g O₂/mol → 2 mol · 18 g H₂O/mol

Obtenemos:

4 g de H₂ + 32 g de O₂ → 36 g de H₂O

Fijaos que ahora podemos plantear problemas como los del otro día, de la proporcionalidad directa. Si nos dicen ¿oye, si tienes 15 g de hidrógeno (H₂), cuánta agua podrá formarse?

Entonces estableceríamos la siguiente proporcionalidad:

Si con 4 g de H₂ se forman 36 g de H₂O

Con 15 g de H₂ se formarán X g de H₂O X = (15 · 36) / 4 = 135 g de agua

Este tipo de problemas pueden resolverse sistemáticamente siguiendo los pasos que os dejo en el ejemplo de la siguiente imagen:

También podéis ver el siguiente vídeo con un ejemplo que grabé hace ya unos años:

Para practicar y afianzar lo que hemos aprendido hacemos las actividades que están en el siguiente enlace:

ACTIVIDADES REACCIONES QUÍMICAS. CÁLCULOS ESTEQUIOMÉTRICOS

TAREA 3: ACTIVIDADES CÁLCULOS ESTEQUIOMÉTRICOS

ENTREGA MARTES 2 DE JUNIO.

FÍSICA Y QUÍMICA 2º ESO: TEMA 8: LA ENERGÍA (TERCERA PARTE)

FUENTES DE ENERGÍA

Anteriormente vimos las distintas formas en las que puede presentarse la energía (formas de energía), ahora vamos a ver los materiales o sistemas a partir de los cuales podemos obtener energía, las llamadas fuentes de energía.

Se pueden clasificar en dos categorías, renovables y no renovables.

FUENTES DE ENERGÍA NO RENOVABLES: Son aquellas que proceden de recursos cuya presencia en la naturaleza el limitada y, por tanto, pueden agotarse. Son los combustibles fósiles (el carbón, el petróleo, el gas natural) y la energía nuclear.

FUENTES DE ENERGÍA RENOVABLES: Son aquellas que se producen de forma continua y son inagotables. Entre ellas están la energía eólica, la solar, la hidráulica, la geotérmica, la mareomotriz y la biomasa. 

Vamos a ver cómo se obtiene la energía de estas fuentes, comenzaremos por las no renovables:

CENTRAL TERMOELÉCTRICA DE COMBUSTIBLE FÓSIL

En este tipo de central se quema un combustible fósil (carbón, petróleo, gas) en la caldera o cámara de combustión, el calor generado se usa para hervir agua y conseguir vapor a presión. Ese vapor a alta presión mueve una turbina (imaginad una especie de molinete de esos que cuando le soplamos gira, pero a lo bestia), el eje de la turbina está conectado al eje de un generador eléctrico que al girar produce electricidad.

Para no desaprovechar el vapor caliente se condensa y se vuelve a introducir en la caldera, ya como agua líquida, pero muy caliente.

TRANSFORMACIONES ENERGÉTICAS QUE HAN OCURRIDO

La energía química del combustible se ha transformado en energía térmica al quemarse, esa energía térmica se ha convertido en la energía cinética del vapor a alta presión y la energía cinética de la turbina, finalmente esa energía cinética se ha convertido en energía eléctrica en el generador.

VENTAJAS DE LAS TERMOELÉCTRICAS

- Es una tecnología muy desarrollada.

- Produce energía de forma constante.

DESVENTAJAS DE LAS TERMOELÉCTRICAS

- Existen recursos limitados de combustible fósil.

- Problemas de emisión de contaminantes y de aumento del efecto invernadero por el CO₂ que emiten.

CENTRAL NUCLEAR

En estas centrales en lugar de quemar combustible se introducen barras de uranio en un dispositivo llamado reactor nuclear. Cuando hay suficiente uranio este empieza a calentarse al ir desintegrándose espontáneamente y transformarse en otros átomos menores. A partir de aquí su funcionamiento es como la termoeléctrica. El calor generado se usa para producir vapor a alta presión que mueve una turbina y esta un generador eléctrico. El vapor se condensa igual y se devuelve al reactor como agua caliente.

TRANSFORMACIONES ENERGÉTICAS QUE HAN OCURRIDO

La energía nuclear del uranio se ha transformado en energía térmica al desintegrarse, esa energía térmica se ha convertido en la energía cinética del vapor a alta presión y la energía cinética de la turbina, finalmente esa energía cinética se ha convertido en energía eléctrica en el generador.

VENTAJAS DE LAS NUCLEARES

- Produce energía de forma constante.

- Produce gran cantidad de energía a partir de cantidades muy pequeñas de uranio.

- No produce emisiones de CO₂ por lo que no contribuye al cambio climático.

DESVENTAJAS DE LAS NUCLEARES

- Existen recursos limitados de uranio.

- Problemas de residuos radiactivos muy peligrosos y que duran muchos años.

- Necesidad de grandes medidas de seguridad.

- Grandes costes (construcción y desmantelamiento).

Para practicar y afianzar todo lo aprendido vamos a hacer las actividades del siguiente enlace:

ACTIVIDADES FUENTES DE ENERGÍA 1

Las vemos la semana que viene, el miércoles.

FÍSICA 2º BACHILLERATO: FÍSICA NUCLEAR (Séptima y última parte)

Lo último que nos queda del tema de física nuclear es conocer aplicaciones de los procesos nucleares en la ciencia y tecnología. Ya se han ido comentando algunas a lo largo del tema, como su uso militar, la producción de energía eléctrica en las centrales nucleares o la datación de materiales (que nos ha salido en algún problema). El estándar de aprendizaje evaluable que hace referencia a esto se centra en la datación en arqueología y la utilización de isótopos en medicina.
Como todo es teoría y sólo habría que leérselo pues eso. Lo tenéis en las páginas 320 a 323.