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GCONAIP®

Colegio Na cional de Integra c ión Pro fes io nal

DIRECTORIO


Sergio Arturo López Porcayo

Director de Educación Media Superior de CONAIP


Alma Coria Oropeza

Directora General IMPE / Colaboración especial


Yazmin Dimas Uribe

Coordinadora Académica


Primera edición: 2019.

Derechos reservados conforme a la ley 2019.

Esta obra es propiedad del Colegio Nacional de Integración Profesional.

Impreso en México.


PRESENTACIÓN GENERAL


La guía de estudio que se presenta a continuación por el Colegio Nacional de Integración Profesional, surge a fin de contar con materiales impresos/digitales, que permitan el fortaleciendo y orientación de los conocimientos, competencia y habilidades que giran en torno a los diversos campos del saber, y en específico del análisis conceptual, y didáctico de los 5 módulos temáticos comprendidos en el marco curricular común de la EMS; Comunicación, Ciencias sociales, Humanidades, Matemáticas y Ciencias experimentales, que se han adquirido de forma autodidacta o mediante la experiencia.

Todo ello, con el propósito de guiar la presentar el examen acuerdo secretaría 286 y el diverso 02/04/2017, en los centros que cuenten con la certificación de Sede Evaluadora.

ÍNDICE

PRESENTACIÓN GENERAL 2

ÍNDICE 4

CRONOGRAMA DE MÓDULOS, ASIGNATURAS Y SESIONES 9

PLANIFICACIÓN DIDÁCTICA 10

PRESENTACIÓN DEL MÓDULO 11

oBJETIVO GENERAL 12

UNIDAD 1. FÍSICA: LENGUAJE DE LA FÍSICA, MOVIMIENTO Y LEYES DE NEWTON.13

    1. Concepto de física, sus ramas y su relación con otras ciencias 14

      Concepto de física. 14

      Relación de la física con otras materias. 14

      Ramas de la física. 15

    2. Concepto de medición y las magnitudes físicas del Sistema Internacional de Unidades 17

    3. Problemas de conversión de unidades y notación científica 20

      Conversión de unidades. 20

      Notación científica 21

    4. Características y propiedades del Movimiento Rectilíneo Uniforme (MRU) y del Movimiento Rectilíneo Uniformemente Acelerado (MRUA) 24

      Movimiento rectilíneo uniforme. 24

      Movimiento rectilíneo uniformemente acelerado (MRUA). 28

      Caída libre. 30

    5. Acción de las fuerzas 33

      Fuerza 33

    6. Fuerzas fundamentales de la naturaleza. Medición de la Fuerza 34

      Fuerza en la naturaleza 34

      Medición de la fuerza. 35

    7. Las Leyes de Newton y problemas tipo. 36

      Primera la ley de newton o la ley de la inercia. 36

      Segunda ley de newton o ley fundamental de la dinámica. 37

      Tercera ley de Newton o ley de acción-reacción. 38

      Peso de un objeto 39

    8. El concepto de Trabajo. 41

      Trabajo 41

    9. Concepto de Energía 43

Energía Cinética 43

Energía Potencial Gravitatoria 45

UNIDAD 2. FÍSICA: FLUÍDOS, TERMODINÁMICA Y LEYES DE LA ELECTRICIDAD 48

  1. 2.1. El comportamiento de los fluidos 49

    Fluido 49

    Propiedades de los fluidos 49

      1. El concepto de presión. 51

        Presión de un objeto sobre una superficie 51

        Presión Hidrostática 51

        Presión Atmosférica 52

      2. Los principios de Pascal y Arquímedes 54

        Principio de Pascal 54

        Principio de Arquímedes 56

      3. Los conceptos de calor y temperatura 58

        Temperatura 58

        Escalas de temperatura 58

        Calor 59

        Calor Sensible 60

      4. Los conceptos de Energía Interna y Termodinámica 62

        Termodinámica 62

        Primera ley de la termodinámica 62

      5. Las Leyes de la Electricidad. 66

        Electrostática 66

        Electrodinámica 66

      6. El concepto de Campo Eléctrico, Voltaje y Resistencia 68

        Campo eléctrico 68

        Ley de OHM 68

      7. Circuitos eléctricos y resistencias en circuitos en series y en paralelo. 71

        Circuitos eléctricos. 71

        Circuito en serie 71

        Circuitos den paralelo 72

      8. Concepto de Efecto Joule. Cálculo del costo de la Energía Eléctrica 75

    Efecto Joule 75

    Consumo eléctrico 75

    unidad 3. QUÍMICA 79

  2. 3.1. La química como una herramienta para la vida 80

      1. La interrelación entre materia y energía 83

        ¿De qué está hecha la materia? 85

        Propiedades de la materia 86

      2. Las partículas subatómicas. Isótopos. Modelos Atómicos 88

        Modelos atómicos 88

        92

        Isótopos 92

      3. La tabla periódica 94

        Períodos 96

        Grupos o familias 96

        Grupo 1 97

        Grupo 2 97

        Elementos de transición 98

        Elementos de transición interna 98

        Halógenos 99

        Gases nobles 99

        Metales, no metales y metaloides 99

        ¿Cómo aumenta la electronegatividad en la tabla periódica? 100

      4. La importancia socioeconómica de la producción de metales y no metales en nuestro país y el mundo. 102

        Importancia de los metales 102

        Importancia de los no metales 104

      5. Enlaces químicos e interacciones intermoleculares y manejar la nomenclatura química inorgánica. 106

        Enlaces químicos 106

        Interacciones intermoleculares 106

        Nomenclatura Química Inorgánica 106

        Masa atómica y molecular 108

      6. La noción de mol 110

        El Mol 110

        Gases ideales 110

      7. Las medidas para disminuir la contaminación del aire, agua y suelo. 112

    Contaminantes 112

    uNIDAD 4. BIOLOGÍA 118

  3. 4.1. La Biología como ciencia de la vida 119

    Niveles de organización de los seres vivos. 119

    Aplicaciones de la biología como ciencia. 119

      1. Las características y componentes de los seres vivos 121

        Tipos de seres vivos 121

        Características de los seres vivos. 121

      2. La célula como la unidad fundamental de los seres vivos 123

        Teoría celular. 123

        Evolución celular: la endosimbiosis 123

        Tipos de células. 124

      3. Los principios del metabolismo de los seres vivos 127

        Fotosíntesis 127

        Respiración 127

        Respiración celular 127

      4. Los tipos de reproducción celular y de los organismos, y su relación con el avance científico. 130

        Reproducción celular 130

        Reproducción de organismos 132

      5. Los principios de la herencia 134


        Genética

        134

        Gen

        134

        Mutación

        134

      6. Las aportaciones más relevantes de la Biotecnología 136

        Biotecnología roja 136

        Biotecnología blanca 136

        Biotecnología verde 136

        Biotecnología gris 137

      7. Los principios estructurales y funcionales de los seres vivos 138

        Homeostasis 138

        Principales tejidos del organismo 140

        Sistemas del cuerpo humano 140

      8. Las plantas como organismos complejos de gran importancia para los seres vivos 143

    Importancia de las plantas 143

    UNIDAD 5. ECOLOGÍA Y MEDIO AMBIENTE 145

    5.1. El concepto de ecología y relacionarlo con otras ciencias 146

    La ecología y su relación con otras ciencias 146

    Niveles de organización de la ecología 146

  4. 5.2. Los conceptos básicos de Ecología 148

    Potencial biótico 148

    Cadena alimenticia 148

  5. 5.3. Los factores ambientales 150

Factores Bióticos 150

Factores Abióticos 150

    1. Las características de la población. 152

    2. Las características de una comunidad. 154

    3. Alternativas de solución a los problemas de impacto ambiental y desarrollo sustentable 155

      Desarrollo sustentable 155

      Energías renovables 155

    4. El concepto de ecosistema 157

    5. La dinámica de los sistemas que integran la biósfera 159


      Litosfera

      159

      Hidrósfera

      159

      Atmósfera

      159

    6. Las aplicaciones de la Ecotecnología 162

      Solución de actividades de aprendizaje 164

      REFERENCIAS 179

      Bibliografía 179

      ANEXOS 181

      CRONOGRAMA DE MÓDULOS, ASIGNATURAS Y SESIONES


      CRONOGRAMA DE MÓDULOS, ASIGNATURAS Y SESIONES.


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      Módulos

      I. COMUNICACIÓN

      II HUMANIDADES

      III. CIENCIAS

      SOCIALES

      IV. MATEMÁTICAS

      V. CIENCIAS

      EXPERIMENTALES

      PLANIFICACIÓN DIDÁCTICA


      Te presentamos a continuación la guía de estudio, que te servirá como base en el estudio del módulo temático “Ciencias Experimentales”, funcionará como orientación en tu proceso de Enseñanza-Aprendizaje, ya que presenta la información de manera accesible y específica, los conocimientos que se deben adquirir para la evaluación teórica del Acuerdo Secretarial 286 de la Secretaria de Educación Pública.

      Además propicia la adquisición y construcción de nuevos conocimientos, habilidades y actitudes, mismas, que te permitirán el acceso a la actividad académica, laboral y social.

      Cuenta con la presentación del módulo temático, unidades, temas y subtemas, explicación integradora, actividades de aprendizaje, formulario, que te permitirá llevar tu estudio de forma ordena y progresiva.

      PRESENTACIÓN DEL MÓDULO


      Hoy vivimos en un mundo que nos hace depender de la tecnología y de materiales nuevos; desde las tierras raras que resuenan hoy con la llegada de los aparatos electrónicos hasta cómo proveerlos de energía. También, por otro lado, el suministro de medicinas, vacunas, alimentos en una ciudad industrializada o bien en una rural, se ha capitalizado a tal manera que es necesario innovar.


      Es fundamental para ustedes estudiantes la adquisición de conocimientos mediante la utilización del método científico, que aprendan a observar fenómenos, registrar datos, reflexionar sobre los resultados obtenidos, desde los alimentos que comemos, los conservadores y fertilizantes que se emplean para ellos, hasta en qué plástico los transportamos a nuestros trabajos, escuelas, para después consumirlos.


      O qué decir, sobre la reciente problemática del combustible en relación a su precio, cómo optimizar o qué otro utilizar, a qué velocidad vamos en un carro, en un avión, en una bicicleta. De igual forma imaginar la enorme cantidad de contaminación y desechos en nuestra bella Cuernavaca “la eterna primavera”.


      Aquella inversión en impermeabilizar las azoteas, antes de la llegada de las lluvias y qué nuestras plantas crezca en el jardín, descubrir los misterios de la vida, es tan exquisito como comernos una rebana de pastel, aquí también está la física, la química, la biología y la ecología.


      Esta guía de Ciencias Experimentales, busca contribuir a la comprensión del mundo en que vivimos, de los modos en que se construye el conocimiento científico, la importancia de la ciencia y la tecnología en nuestra sociedad y de cómo funcionan aspectos de la vida cotidiana que desafían a la misma ciencia, que descubre y responde a problemáticas de nuestro mundo.

      OBJETIVO GENERAL


      Al finalizar el módulo, el estudiante comprenderá conceptos, leyes, teorías y modelos más importantes y generales de la Física, de la Química, de la Biología y de la Ecología, que le permita tener una visión global y una formación científica básica, para su aplicación en la vida cotidiana hacia la resolución de problemas: búsqueda de información, descripción, análisis y tratamiento de datos, haciendo uso de las nuevas tecnologías.


      Módulo V.

      CIENCIAS EXPERIMENTALES


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      Unidad 1.

      Física I

      Unidad 2.

      Física II

      Unidad 3.

      Química

      Unidad 4.

      Biología

      Unidad 5.

      Ecología y Medio Ambiente


      UNIDAD 1. FÍSICA: LENGUAJE DE LA FÍSICA, MOVIMIENTO Y LEYES DE NEWTON.


      ¿Qué voy a aprender? image


      Los principales conceptos de la física y su aplicación en leyes y modelos, resolver los problemas que se planteen en la vida cotidiana, utilizando correctamente las unidades y los procedimientos apropiados para la resolución de problemas.


      Así mismo, a valorar la importancia que tiene la física en nuestra vida diaria, tanto tecnológicamente como en relación con otras ciencias, justificando algunos fenómenos y su aplicación para llevar a cabo su proceso.

        1. Concepto de física, sus ramas y su relación con otras ciencias.

          Concepto de física.


          La palabra física proviene del latín physica, y este del griego antiguo φυσικός, que quiere decir “natural” o “relativo a la naturaleza”, por lo que podemos deducir que la Física es la ciencia que estudia la naturaleza, que es la ciencia que se encarga del estudio de la energía, la materia, el tiempo y el espacio, así como de las interacciones que se dan entre estos cuatro conceptos.

          Sin embargo, aquí se debe recalcar que la Física estudia el comportamiento de la naturaleza por sí misma, es decir, las relaciones e interacciones fundamentales que existen entre la materia y la engería, en el espacio y el tiempo.

          Todo esto se estudia para poder desarrollar modelos matemáticos que nos permitan predecir el comportamiento de los fenómenos naturales que nos rodean, desde la caída de un objeto hasta la creación de un ordenador cuántico.


          Relación de la física con otras materias.


          Física y Química: Se relacionan en la rama de la Física llamada Fisicoquímica, que estudia a fondo los fenómenos físicos desde un enfoque también químico.

          Física y Biología: Se relacionan en la rama de la Biología llamada Biofísica, la cual estudia las leyes que rigen el movimiento de los cuerpos vivos, así como su intercambio e interacción de masa y energía. También en los avances científicos se ha utilizado la física, por ejemplo, en el desarrollo de microscopios (en la rama de la óptica), los cuales fueron un gran avance para poder estudiar más adelante las células y el mundo microscópico en general.

          Física y Matemáticas: La física (así como muchas otras ciencias) requiere estrictamente de las matemáticas para poder ser concebida, pues todas las leyes físicas establecidas deben de ser demostradas matemáticamente para que pasen a llamarse Leyes o Principios, de lo contrario, no pueden ser aceptadas por la comunidad científica. Durante lo largo de esta guía, usaremos las matemáticas para describir fenómenos físicos con diferentes ecuaciones (fórmulas).

          Ramas de la física.


          Física Clásica

          La Física Clásica comprende todas las disciplinas que se tienen completamente explicadas y entendidas, todas las disciplinas para las cuales tenemos modelos matemáticos fijos para describir cada fenómeno involucrado en ella.

          Éstas son:

          • Mecánica: estudia el movimiento y el equilibrio de los cuerpos, así como de las fuerzas que los producen.

          • Óptica: estudia todo lo que está involucrado en el comportamiento de la luz, con sus propiedades y características.

          • Acústica: estudia la producción, transmisión, recepción, control y audición de los sonidos.

          • Termodinámica: estudia la acción mecánica del calor y las restantes formas de energía, como la Energía Interna de un sistema, Entropía, Entalpía, etc.

          • Electromagnetismo: estudia y unifica los fenómenos eléctricos y magnéticos en una sola teoría


            Física Moderna

            La física moderna es una ciencia relativamente nueva, que comenzó a estudiarse a partir de finales del siglo XIX e inicios del siglo XX, desde entonces y a la fecha, no se han logrado unificar del todo sus dos partes principales:

          • Física Cuántica: también llamada Mecánica Cuántica, surgió cuando se descubrió que a escalas muy pequeñas (espacialmente), la materia deja de comportarse como indican las leyes de la Física Clásica. El estudio que se ha llevado a cabo desde entonces corresponde a la Cuántica.

          • Física Relativista: estudia al universo, considerando que el espacio y el tiempo son relativos respecto a un sistema de referencia.

            Actividad de aprendizaje U1-A1

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            Ejercicio 1: ¿Qué ciencia corresponde a la definición enunciada en el siguiente texto?

            Es la ciencia que se encarga del estudio de la energía, la materia, el tiempo y el espacio, así como de las interacciones que se dan entre estos cuatro conceptos.


            1. Biología

            2. Filosofía

            3. Física

            4. Química

            1.2. Concepto de medición y las magnitudes físicas del Sistema Internacional de Unidades.


            En esta sección comenzaremos definiendo y analizando algunos conceptos básicos:

            Sistema físico. Es un agregado de objetos o entidades materiales entre cuyas partes existe una vinculación o interacción. Es utilizado para racionalizar, explicar y predecir fenómenos físicos a través de una teoría; está constituido por un solo cuerpo, o muchos a los que se les aíslan hipotéticamente del resto, con el fin de organizar su estudio y sacar conclusiones que concuerden con la realidad experimental.

            Todos los sistemas físicos se caracterizan por:

            1. Tener una ubicación en el espacio-tiempo.

            2. Tener un estado físico definido sujeto a evolución temporal.

            3. Poderle asociar una magnitud física llamada energía.


      Fenómeno físico. Es cuando a un sistema físico le ocurre cambios al transcurrir un tiempo.


      Metodología de la Física. Se basa en la observación y la experimentación principalmente, pero en su desarrollo requiere de hipótesis, del planteamiento de leyes y teorías que expliquen los fenómenos físicos; mediante el uso de análisis de los resultados obtenidos y sus gráficas correspondientes.


      Una magnitud es cualquier propiedad de un cuerpo físico que puede ser medida, como su tamaño, peso, masa, volumen, temperatura, etc.

      Una Unidad de medida es una cantidad estandarizada de una determinada magnitud física, definida y adoptada por convención o por ley. Cualquier valor de una cantidad física puede expresarse como un múltiplo de la unidad de medida.

      Para las unidades de medida de las diferentes magnitudes, en el mundo existen dos sistemas de medición principales: el Sistema Internacional de Unidades (o MKS), que es el que se usa en la gran mayoría de los países del mundo, incluido México. El otro es el Sistema Anglosajón de Unidades o Sistema Inglés, que se utiliza principalmente en los Estados Unidos.

      En la siguiente tabla, observaremos algunas de las unidades, tanto del Sistema Internacional como del Sistema Inglés, para medir algunas de las magnitudes más comunes que usaremos a lo largo de este curso.


      Magnitud

      Unidad

      Sistema Internacional

      Sistema Inglés

      Longitud o Distancia

      Centímetro (cm) Metro (m) Kilómetro (km)

      Pulgada (in) Pie (ft) Yarda (yd)

      Milla (mi)

      Masa

      Gramo (g) Kilogramo (kg)

      Tonelada (T)

      Onza (oz) Libra (lb)

      Tonelada corta (t)

      Volumen

      Litro (L) Mililitro (mL)

      Metro cúbico (m3)

      Onza líquida (oz) Galón (gal)

      Temperatura

      Grado centígrado o Celcius (°C)

      Kelvin (K)

      Grado Fahrenheit (°F) Rankie (R)

      Tiempo

      Segundo (s), minuto (min), hora (h)


      Más adelante, además de éstas unidades sencillas, estudiaremos algunas otras unidades compuestas para calcular magnitudes en específico (la fuerza, por ejemplo) y analizaremos de qué otras unidades están compuestas.

      Ejercicio 2:


      Calcula cuántas pulgadas hay en 2.7 metros.

      a)

      1.603 in

      b)

      16.03 in

      c)

      106.3 in

      d)

      1 603 in

      Actividad de aprendizaje U1-A2

      image

      1.3. Problemas de conversión de unidades y notación científica.


      Conversión de unidades.


      Para convertir unidades de un sistema de medición a otro, primero que nada se requieren de los factores de conversión necesarios, es decir, las equivalencias entre un Sistema y otro. A continuación se muestran algunos de los más básicos:


      Masa


      1 kg = 1 000 g

      1 g = 1 000 mg

      1 T = 1 000 kg

      1 T = 1 000 000 g

      1 kg = 2.2 lb

      1 lb = 16 oz

      1 t = 2 000 lb

      1 oz = 28.35 g

      Volumen


      1 L = 1 000 mL

      1 cm3 = 1 mL

      1 m3 = 1 000 L

      1 oz = 29.57 mL

      1 gal = 3.7854 L

      1 gal = 3 785.4 mL


      Tiempo


      1 h = 3600 s

      Distancia


      1 m = 100 cm

      1 km = 1 000 m

      1 mi = 1 609 m

      1 mi = 1.609 km

      1 in = 2.54 cm

      1 ft = 30.48 cm

      1 ft = 12 in

      1 yd = 3 ft


      Teniendo los factores de conversión, el resultado se calcula por una regla de tres sencilla, pero llevando a cabo el correspondiente análisis dimensional.

      Por ejemplo, veamos cuántos kilogramos corresponden a 121 libras.

      • Se coloca la cantidad a convertir, junto con un paréntesis con una fracción, donde se colocará el factor de conversión:

        image

        121 𝑙𝑏 ( )


      • En la parte del denominador de la fracción que representa una división, se coloca la parte del factor de conversión que tiene la misma unidad de medida que se desea quitar, en este caso, libras. Eso indica que en el numerador de la fracción siempre colocaremos la parte del factor de conversión que contiene la unidad que deseamos obtener, en este

        caso, kilogramos. Puesto que el factor de conversión nos indica que 1 kg = 2.2 lb, colocaremos en la parte de arriba 1 kg y en la parte de abajo 2.2 lb:


        121 𝑙𝑏 (

        1 𝑘𝑔

        image

        )

        2.2 𝑙𝑏


      • El resultado se obtiene ya en kilogramos debido a que al dividir libras/libras, la unidad de medición se convierte en 1, por lo que se quita del resultado:

1 𝑘𝑔

image

121 𝑙𝑏 (

2.2 𝑙𝑏

) = 55 𝑘𝑔


Es decir que 120 libras corresponden a 55 kg. Resultado que se obtiene de dividir 121 entre

2.2. En libras, las cantidades a que estamos acostumbrados a observar en kilogramos se aprecian mucho mayores ¿no crees?


Notación científica


La notación científica se utiliza para representar cantidades muy grandes o muy pequeñas en espacios más reducidos de los que en notación decimal (que es tal como escribimos los números normalmente), además de que con ella podemos hacer un análisis claro del orden de la magnitud en la que se encuentra una cantidad con respecto a otras.

Veamos un caso:

9 000 000 000 00

¿Cómo llamarías a este número?

Probablemente se te vengan algunas opciones a la mente: nueve billones, nueve trillones, por ejemplo. Sin embargo, existe una cuestión con los números muy grandes en el mundo, pues una persona que habla inglés, debe leer este número como nine trilliones, es decir, nueve trillones. Sin embargo, una persona que no habla inglés, debe leerla como nueve millones de millones o como nueve billones.

Sin embargo, con la notación científica, sin importar en qué parte del mundo te encuentres leyendo este número, lo puedes escribir como:

9 000 000 000 000 = 9𝑥1012

Por lo tanto, definimos que, para expresar números muy grandes en notación científica, se utiliza la base 10, es decir, se coloca el primer número (en este caso el 9) seguido de una multiplicación, siempre por 10 y con un exponente que indique los números que hay en notación decimal después del primero que tomamos. En este caso específico, todos los demás números

que siguen al 9, son ceros, y son doce, por eso se coloca el número 12 como exponente de la

base 10.

*Nota importante

Siempre que movemos el punto decimal hacia la izquierda el exponente de la potencia de 10 será positivo. Siempre que movemos el punto decimal hacia la derecha el exponente de la potencia de 10 será negativo.

Veamos algunos otros ejemplos:

Si queremos convertir 0.000734 a notación científica, primero desplazamos la coma hasta situarse detrás del primer dígito que no sea 0, en este caso 7.34. A continuación lo multiplicamos por 10 y lo elevamos al número de cifras correspondiente a donde anteriormente se ubicaba el punto (0.000734), como eran 3 ceros y el número 7, suman 4 cifras, el signo será negativo ya que se ha movido hacia la derecha -4, por tanto el resultado lo multiplicaremos por 10 elevado a -4;

El número obtenido será la notación científica Por tanto 0.000734 = 7.34𝑥10−4


Para expresar en notación científica el número

29 128 921 000

Tomamos el primer número (en este caso el primer 2) y colocamos un punto decimal delante de él. Posteriormente, tomamos hasta 3 dígitos, y ponemos como exponente la cantidad de números que hay después del 2:

29 128 921 000 = 2.913𝑥1010

Se coloca el 10 como exponente ya que existen 10 dígitos después del primero.

Actividad de aprendizaje U1-A3

Ejercicio 3: Indica cómo se expresa en notación decimal la siguiente cantidad:

7.05𝑥10−3

a) 0.0705

b) 0.00705

c) 0.705

d) 0.000705

image

1.4. Características y propiedades del Movimiento Rectilíneo Uniforme (MRU) y del Movimiento Rectilíneo Uniformemente Acelerado (MRUA).


Movimiento rectilíneo uniforme.


El movimiento rectilíneo uniforme (MRU), como su nombre lo indica, es aquel con velocidad constante y cuya trayectoria es una línea recta. Es decir, en el MRU no existe cambio de velocidad en el cuerpo físico que se está analizando.

Para este fenómeno, se tiene que tomar en cuenta que la velocidad es una magnitud vectorial, es decir, tiene dirección y sentido, por lo tanto, se debe de indicar hacia dónde se dirige el objeto a analizar.

La ecuación o fórmula que manejaremos para el MRU, es la siguiente:

𝑥

image

𝑣 = 𝑡

En la que se nos indica que la velocidad v, se expresa como la división de la distancia recorrida

(x) en un determinado tiempo (t).

Haciendo un análisis de unidades, normalmente la distancia x la encontraremos expresada en metros m o en kilómetros km, y el tiempo en segundos s o en horas h. Ya que lo normal es que se relacionen los metros con los segundos y los kilómetros con las horas, la velocidad se expresa principalmente en metros sobre segundo m/s, que nos indica la distancia en metros que recorre el objeto en un segundo; o en kilómetros sobre hora km/h, que nos indica los kilómetros que un objeto recorre en una hora.

La ecuación se puede reescribir de otras dos maneras, pues también la podemos usar para calcular la distancia x y el tiempo t, por lo tanto, al despejarlos quedan, respectivamente:

𝑥 = 𝑣𝑡

𝑥

image

𝑡 = 𝑣

Estas modificaciones nos indican que, para calcular la distancia recorrida x, se tienen que multiplicar la velocidad v por el tiempo t; y, por otra parte, para calcular el tiempo t, se tiene que dividir la distancia x entre la velocidad v.

Veamos ejemplos para utilizar cada una de las fórmulas.

Ejemplo 1. Calcular velocidad.

En las olimpiadas del año 2012, en Londres, el velocista jamaiquino Usain Bolt rompió el récord olímpico para los 100 metros planos, haciendo un tiempo de 9.63 segundos. ¿Qué velocidad llevó durante el recorrido?


Solución image

Primero se tienen que ordenar los datos que nos da el problema, y analizar qué magnitud nos pide. En todos los problemas siguientes comenzaremos realizando estas dos acciones. En este problema se tiene que calcular la velocidad, y los datos que nos proporciona el problema son la distancia (x), de 100 metros, y el tiempo (t) de 9.63 segundos.


Datos:


𝑥 = 100 𝑚

𝑡 = 9.63 𝑠

𝑣 =?


Ya teniendo los datos, analizamos cuál es la fórmula que tendremos que usar. Como el problema nos pide velocidad, la fórmula a utilizar será:

𝑥

image

𝑣 = 𝑡

Y se procede a realizar la sustitución de datos en la fórmula, es decir, colocaremos en donde está la x el valor de la distancia (100 m), y donde está t el valor del tiempo (9.63 s):

100 𝑚

image

𝑣 = 9.63 𝑠 = 10.38 𝑚/𝑠

Es decir que, cuando Usain Bolt logró el récord olímpico recorriendo por cada segundo ¡Más de diez metros!

Ejemplo 2. Calcular tiempo.

La empresa Hyperloop está buscando desarrollar un proyecto para uno de sus trenes bala, y México es un candidato con el recorrido Ciudad de México – Guadalajara, cuya distancia es de 800 km. Si la velocidad de este tren bala será de 1 200 km/h, ¿en cuánto tiempo concluiría el recorrido?


Solución image

Como ya se mencionó anteriormente, se analizan los datos que se dan, así como la magnitud que se pide calcular.


Datos:


𝑥 = 800 𝑘𝑚

𝑣 = 1 200 𝑘𝑚/ℎ

𝑡 = ?


Buscamos qué fórmula tenemos que usar:


𝑥

image

𝑡 = 𝑣

Y sustituimos los datos que nos da el problema:

800 𝑘𝑚

image

𝑡 = 1 200 𝑘𝑚/ℎ = 0.666 ℎ

El resultado queda en horas dado que al dividir kilómetros entre kilómetros, se eliminan como unidad.

Para visualizar mejor el resultado, podemos convertir las 0.666 horas en minutos, tal como se hizo con algunas unidades en la sección anterior:

60 𝑚𝑖𝑛

image

0.666 (

1

) = 40 𝑚𝑖𝑛

Es decir que, en un tren bala de estas características se llegaría de la Ciudad de México a Guadalajara en tan sólo ¡40 minutos! Esperemos que algún día esto pueda ser una realidad.

Ejemplo 3. Calcular distancia.

Un automovilista viaja por la autopista a una velocidad constante de 50 m/s (180 km/h). De pronto, recibe un mensaje en su celular, por lo que quita la mirada del camino durante cinco segundos. ¿Cuántos metros recorrió sin mirar al frente?


Solución image


En este problema, nos dan la velocidad del automóvil en dos diferentes variaciones: en m/s y su equivalente en km/h. Ya que el tiempo se encuentra dado en segundos, tomaremos la velocidad que está expresada en m/s.


Datos:


𝑣 = 50 𝑚/𝑠

𝑡 = 5 𝑠

𝑥 = ?


La fórmula a utilizar es:


𝑥 = 𝑣 𝑡


Sustituyendo:


𝑥 = (50


𝑚

image

𝑠


) (5 𝑠)= 250 𝑚


Y el resultado, ya que estamos buscando la distancia, queda expresado en metros.


Si analizamos bien el problema y lo que implica, junto con su resultado, nos damos cuenta de que es muy importante no perder de vista el camino cuando se viaja a altas velocidades, pues en unos cuantos segundos se recorren distancias relativamente grandes.

Movimiento rectilíneo uniformemente acelerado (MRUA).


A diferencia del MRU, en el cual la velocidad durante el transcurso del tiempo no cambia, en el MRUA la velocidad sí cambia, ya sea que aumente o que disminuya. Para poder llevar a cabo esto, se requiere aplicar una aceleración, ya sea positiva, para aumentar la velocidad, o negativa, para disminuirla.

La aceleración es una magnitud vectorial, al igual que la velocidad, y representa el cambio de la velocidad con respecto al tiempo.

Por ejemplo, si queremos aumentar la velocidad de un móvil en 1 metro sobre segundo cada segundo, es decir, que al pasar un segundo, partiendo del reposo, el cuerpo adquiera una velocidad de 1 m/s; y al pasar dos segundos, la velocidad aumente a 2 m/s, y así sucesivamente, tendremos que aplicar una aceleración de 1 (𝑚/𝑠)/𝑠 (un metro sobre segundo, sobre segundo), misma que se expresa de la siguiente manera:

1 𝑚/𝑠2

Por lo que deducimos que las unidades de la aceleración son los metros sobre segundo al cuadrado.

Para calcular la aceleración de un cuerpo en MRUA, a partir de una velocidad de partida (velocidad inicial) y una velocidad final, con respecto a un tiempo dado, se utiliza la siguiente fórmula:


𝑎 =

𝑣𝑓 − 𝑣𝑖

image

𝑡

Fórmula que nos indica que se tiene que calcular la diferencia de las velocidades inicial (𝑣𝑖) y final (𝑣𝑓), y el resultado debe dividirse entre el tiempo dado.


Ejemplo:

Calcula la aceleración de un móvil que aumenta su velocidad desde 10 m/s hasta 21 m/s en un tiempo de 5.5 s.


image

Solución

El problema pide calcular la aceleración (a), a partir de una velocidad final (𝑣𝑓) y una inicial (𝑣𝑖). En este caso, tomamos la inicial como 10 m/s, pues es la velocidad de la que parte, y la final como 21 m/s, que es la que alcanza. El tiempo es de 5.5 s.

Datos:


𝑣𝑓 = 21 𝑚/𝑠

𝑣𝑖 = 10 𝑚/𝑠

𝑡 = 5.5 𝑠

𝑎 = ?


Como vimos antes, usaremos la fórmula ya mencionada:

𝑎 = 𝑣𝑓−𝑣𝑖

𝑡


Al sustituir los datos, queda:


𝑎 =


21 𝑚/𝑠 − 10 𝑚/𝑠

image

5.5 𝑠 =


11 𝑚/𝑠

image

5.5 𝑠


Analizando esta parte, observamos que se busca aumentar en 11 m/s la velocidad en un lapso de 5.5 s, por lo que dividimos, y obtenemos que:

𝑎 = 2 𝑚/𝑠2


Es decir, que cada segundo aumentará su velocidad en 2 m/s.

Caída libre.


En esta sección veremos cómo calcular el tiempo que tarda un objeto en caer desde determinada altura. Para llevar a cabo esto, necesitamos analizar algunos conceptos:

Aceleración de la gravedad. Debido a que nuestro planeta cuenta con un campo gravitatorio, como todos los cuerpos celestes, todos los cuerpos físicos que se encuentran sobre la superficie terrestre son atraídos con cierta fuerza, lo que provoca que exista una aceleración. Esta aceleración debido a la fuerza de gravedad tiene un valor de 9.81 m/s2, y se representa con la letra g.

Altura. Simplemente es la distancia vertical de que se está dejando caer el cuerpo de estudio, normalmente medida en metros, y se representa con la letra h.


Resultado de imagen para caída libre

Figura 1. Diagrama de Caída libre

Teniendo estos conceptos claros, estableceremos la fórmula a utilizar:


image

2ℎ

image

𝑡 = √

𝑔


Lo que nos indica que el tiempo de caída será la raíz cuadrada del doble de la altura, sobre la aceleración de la gravedad. También podemos percatarnos de que solamente necesitamos un dato para resolver estos problemas: la altura, pues el valor de g, mientras estemos en nuestro planeta, no cambia.

*Nota:

Algunos datos o consejos para resolver problemas de caída libre:

Ejemplo:

Calcula el tiempo en que tarda en caer un objeto que se encuentra a una altura de 150 m.



image

Solución

Datos:


𝑡 = ?


Fórmula:


ℎ = 100 𝑚

𝑔 = 9.81 𝑚/𝑠2


image

2ℎ

image

𝑡 = √

𝑔


Sustitución de datos en la fórmula:


image image

(2)(100 𝑚)

200 𝑚

image

image

2

𝑡 = √

9.81 𝑚/𝑠

= √

image

9.81 𝑚/𝑠

2 = 20.4𝑠2 = 4.51 𝑠

Ejercicio 4:


Un avión se desplazó a 810 km/h en dirección norte, tomándole seis horas para hacerlo.

¿Cuál fue su desplazamiento?

Sugerencia:

Recuerda que la magnitud del desplazamiento es la distancia en línea recta entre la posición inicial y final de un objeto, durante su movimiento.

Recuerda también que, para expresar el desplazamiento, a su magnitud hay que acompañarla de la dirección del movimiento. La excepción a esta regla ocurre cuando el desplazamiento es cero, es decir, cuando no hay movimiento o cuando al final del movimiento se llega al punto de partida.

a)

b)

c)

d)

4 860 km

4 860 km en dirección este

4 860 km en dirección norte

4 860 km en dirección sur

Actividad de aprendizaje U1-A4

image

    1. Acción de las fuerzas.


      Fuerza


      La fuerza se define como la capacidad física de realizar un trabajo o movimiento, es decir, es todo agente capaz de cambiar la cantidad de movimiento

      image

      Tiempo por unidad de tiempo

      Cambio de velocidad por unidad de longitud Distancia por unidad de tiempo

      Cambio de velocidad por unidad de tiempo

      a)

      b)

      c)

      d)

      ¿Cuál de las siguientes es una definición de aceleración?

      Ejercicio 5:

      Actividad de aprendizaje U1-A5

      En la naturaleza, existen varias fuerzas que actúan sobre los cuerpos, aunque en ocasiones no nos percatamos debido a que ya estamos acostumbrados a ellas. Un ejemplo de una fuerza que ya mencionamos anteriormente, es la fuerza de la gravedad. Otro ejemplo es la fuerza con que las capas de aire que están sobre nosotros, generan lo que llamamos presión atmosférica, o la fuerza de fricción que generan las partículas de aire.


    2. Fuerzas fundamentales de la naturaleza. Medición de la Fuerza.


      Fuerza en la naturaleza


      Las fuerzas naturales se pueden clasificar de varias maneras, pues están presentes en todas las actividades y elementos:

      De acuerdo a su duración, las fuerzas pueden ser

      1. Permanentes o fijas: siempre están presentes en la estructura del cuerpo físico u objeto, teniendo que soportarlas por sí mismo, por ejemplo, el peso de un edificio, el cuerpo de un tronco, etc.

      2. Variables o intermitentes: son propias a las funciones externas del cuerpo físico, por ejemplo, la fuerza de acción del aire.

      De acuerdo a cómo actúan, las fuerzas pueden ser:

      1. Estáticas: en las que la fuerza ejercida no cambia de magnitud ni de sentido. Un ejemplo puede ser, como en las fuerzas permanentes, el peso de un edificio sobre sí mismo.

      2. Dinámicas: cambian bruscamente de magnitud y sentido, por ejemplo, algún impacto brusco, o la fuerza aplicada por alguna máquina o maquinaria

      De acuerdo de su distribución sobre la estructura, pueden ser:

      1. Fuerzas de Volumen: actúan sobre todo el cuerpo con la misma intensidad, por ejemplo, la fuerza de gravedad, o la fuerza magnética que actúa de igual manera en todo el volumen de un cuerpo magnetizado.

      2. Fuerzas de Superficie: actúan de manera superficial o puntual, sobre una parte específica de un objeto, por ejemplo, la presión ejercida sobre la base de un tinaco lleno de agua.

      De acuerdo a la naturaleza de la fuerza con respecto a la estructura, son:

      1. Fuerzas de acción: son ejercidas “intencionalmente”, para llevar a cabo alguna actividad o función específica, por ejemplo, una persona ejerciendo fuerza sobre un objeto que intenta desplazar.

      2. Fuerzas de reacción: son resultado de las fuerzas de acción, pero en sentido inverso, por ejemplo, al empujar un objeto con intención de moverlo, una fuerza actúa en sentido opuesto al que se ejerce, llamada Fuerza de Reacción.

      Medición de la fuerza.


      Normalmente para medir la fuerza, se utilizan cálculos, dependiendo del tipo de fuerza. Por ejemplo, para medir fuerza gravitacional, se puede usar la Ley de Gravitación Universal de Newton; para medir una fuerza mecánica en un resorte, se utiliza la Ley de Hooke; para medir fuerzas en un sistema, se utilizan diagramas de equilibrios de fuerza, etc.

      Para todo esto, tenemos que la unidad de medida de la Fuerza se llama Newton, y su símbolo es N.

      image

      Actividad de aprendizaje U1-A6

      6.7 segundos

      10.5 segundos

      5.1 segundos

      1.1 segundos

      a)

      b)

      c)

      d)

      Ejercicio 6:


      Calcula el tiempo en que tarda en caer un objeto que se encuentra a una altura de 220 m.

      En las Leyes de Newton, podremos analizar más a fondo la unidad del Newton y la Fuerza, junto con su fórmula fundamental.



    3. Las Leyes de Newton y problemas tipo.


      Las Leyes de Newton son tres principios a partir de los cuales se resuelven y explican conceptual y matemáticamente la mayoría de las cuestiones de la mecánica clásica, particularmente, las que son relativas al movimiento de los cuerpos.

      A partir de estas tres leyes, se hicieron grandes aporte a la industria y la ingeniería, avances que fueron aplicados para la mayoría de herramientas cotidianas de hoy en día.

      Las tres Leyes que enunció Isaac Newton se mencionan en los siguientes temas.


      Primera la ley de newton o la ley de la inercia.


      Enuncia textualmente que:

      “Todo cuerpo permanece en estado de reposo o de movimiento rectilíneo y uniforme, a menos que actúe sobre él una fuerza resultante”.


      image

      Figura1


      Esta Ley, aunque puede parecer obvia, es importante entenderla a profundidad. Por ejemplo, sabemos de antemano que un objeto permanecerá en reposo, es decir, inmóvil, a menos de que apliquemos una fuerza para moverlo. Por otro lado, sabemos que un cuerpo permanecerá en movimiento, a menos de que sea detenido por fuerzas externas. Aquí podemos hacer un análisis de una acción en concreto:

      Si pateamos un balón, estamos imprimiendo una fuerza sobre él y, a menos de que sea ejercida alguna fuerza o serie de fuerzas externas, no se detendrá. A simple vista no observamos alguna fuerza actuando directamente sobre él, por ejemplo, alguien más que lo detenga, sin embargo, sabemos que existen fuerzas como la de la gravedad, o la fuerza de fricción del aire y el suelo, que provocan que el balón se detenga poco a poco.

      Por otro lado, si este mismo balón lo arrojásemos al vacío del espacio, en algún lugar donde la gravedad fuese nula, seguiría su trayectoria rectilínea uniforme indefinidamente, hasta que de nuevo, su estado sea perturbado por alguna otra fuerza.

      Segunda ley de newton o ley fundamental de la dinámica.


      Enuncia textualmente que:

      “El cambio de movimiento es directamente proporcional a la fuerza motriz impresa y ocurre según la línea recta a lo largo de la cual aquella fuerza se imprime.”

      En otras palabras, la Fuerza de un objeto es directamente proporcional a su aceleración, lo que se puede expresar matemáticamente de la siguiente manera:

      𝐹 = 𝑘 ∙ 𝑎

      Que expresa que la Fuerza se puede obtener de multiplicar la aceleración por una constante k de proporcionalidad. Dicha constante, para la Segunda Ley de Newton, está dada por la masa m del objeto en cuestión, por lo que podemos enunciar matemáticamente la Segunda Ley de Newton como:


      𝐹 = 𝑚 ∙ 𝑎

      Que nos indica que la Fuerza F (en Newtons) se puede calcular multiplicando la masa m (en kilogramos) por la aceleración a (en metros sobre segundo al cuadrado), obteniendo así las unidades fundamentales que componen al Newton:

      image

      Figura2

      1 𝑁 = 1 𝑘𝑔 ∙ 𝑚/𝑠2


      Dadas estas generalidades sobre esta Ley, podemos ver algunos ejemplos de cómo resolver ejercicios para calcular la Fuerza en un problema, dadas la aceleración y masa del objeto.


      Ejemplo:

      Calcula la fuerza de un objeto que se mueve con una aceleración de 2.1 m/s2, si su masa es de 40 kg.


      image

      Solución

      Datos:


      𝑎 = 2.1 𝑚/𝑠2

      𝑚 = 40 𝑘𝑔

      𝐹 = ?


      Fórmula a utilizar:


      𝐹 = 𝑚 ∙ 𝑎


      Sustitución de datos:


      𝐹 = (40 𝑘𝑔)(2.1 𝑚/𝑠2)


      𝐹 = 84 𝑁


      Tercera ley de Newton o ley de acción-reacción.


      Enuncia textualmente que:

      “A toda fuerza se opone una fuerza igual y de sentido contrario, por lo que si un objeto ejerce sobre otro una fuerza, el segundo objeto ejerce sobre el primero una fuerza de igual intensidad, la misma dirección, pero en sentido contrario”.


      La fórmula general para la tercera ley de Newton es:


      F1= –F2

      Esta Ley se basa en el equilibrio de fuerzas, y puede ser explicada de manera sencilla pensando en los pedales de una bicicleta: si imprimimos cierta fuerza sobre uno, hacia abajo, el otro subirá con la misma fuerza que aplicamos, pero en sentido opuesto, a manera de reacción.

      Sin embargo, no solamente ahí es aplicable. Cualquier cosa sobre la que se imprime una fuerza, nos “devuelve” una fuerza de reacción, que empuja hacia a nosotros con la misma fuerza que imprimimos. Si aplicas fuerza sobre un muro, existe la sensación de que el muro “devuelve” esa fuerza hacia ti, a manera de fuerza de reacción. Todos estos fenómenos son dados por la Tercera Ley de Newton, y matemáticamente se conoce como La Regla de la Palanca.


      image

      Figura3


      Peso de un objeto


      Existe una diferencia entre la masa de un objeto y su peso. Su masa es una cantidad escalar, es decir, no importa dónde se mida, siempre será la misma. Sin embargo, el peso de un objeto es una magnitud que cambia dependiendo de dónde se mida, específicamente, sobre qué planeta o cuerpo celeste se esté llevando a cabo el análisis.

      El peso de un objeto está dado como el resultado de la multiplicación entre su masa y la aceleración de la gravedad, obteniendo un resultado en Newtons. Aunque estrictamente hablando, el peso de un objeto depende del ángulo que tenga hacia la horizontal, lo más común es expresarlo con la siguiente ecuación:

      𝑝 = 𝑚 ∙ 𝑔


      Ejemplo:

      ¿Cuál es el peso en Newtons de un cuerpo de 100 kg de masa?


      image

      Solución

      Datos:


      𝑚 = 100 𝑘𝑔

      𝑔 = 9.81 𝑚/𝑠2

      𝑝 = ?


      Fórmula a utilizar:


      𝑝 = 𝑚 ∙ 𝑔


      Sustitución de datos en la fórmula:


      𝑝 = (100 𝑘𝑔)(9.81 𝑚/𝑠2)

      𝑝 = 981 𝑁


      image

      Actividad de aprendizaje U1-A7

      En Saturno En Venus

      No hay datos suficientes para responder la pregunta.

      Pesan lo mismo

      a)

      b)

      c)

      d)

      Ejercicio 7:


      ¿En qué planeta pesará menos una persona? ¿En Saturno o en Venus?

      Nota: La gravedad en Saturno es de 10.44 m/s², mientras que en Venus es de 8.87 m/s².

      Eso quiere decir que, en nuestro planeta, el peso de un cuerpo de 100 kg es de 981 N. Si pudiéramos movernos a un planeta cuya aceleración de la gravedad fuera más pequeña, definitivamente nuestro peso sería menor.


    4. El concepto de Trabajo.


      Trabajo


      En mecánica clásica, se dice que una fuerza realiza trabajo cuando altera el estado de movimiento de un cuerpo. El trabajo de la fuerza sobre ese cuerpo será equivalente a la energía necesaria para desplazarlo de manera acelerada.

      Esto se puede interpretar matemáticamente con la siguiente fórmula:

      𝑊 = 𝐹 ∙ 𝑥

      Donde W es el trabajo, F la fuerza (medida en Newtons) y x la distancia (medida en metros). Llevando a cabo el análisis de las unidades, podemos notar que el trabajo se mediría en Newton por metro. De esta multiplicación de unidades, obtenemos el Joule o Julio, que es la unidad de medida del trabajo, al igual que de la mayoría de tipos de energía.

      1 𝐽𝑢𝑙𝑖𝑜 = 1 𝑁 ∙ 𝑚

      Ejemplo:

      Calcula el trabajo necesario para mover un objeto con una fuerza de 100 N a lo largo de 2.5 m.



      image

      Solución

      Datos:


      𝐹 = 100 𝑁

      𝑥 = 2.5 𝑚

      𝑊 = ?


      Fórmula a utilizar:


      Sustitución de datos:


      𝑊 = 𝐹 ∙ 𝑥


      𝑊 = (100 𝑁)(2.5 𝑚)

      𝑊 = 250 𝐽

      Ejercicio 8:


      Como recordarás, en Física el Trabajo se define como la fuerza necesaria para desplazar un cuerpo cierta distancia, en la misma dirección que la fuerza.

      Considerando esta definición califica como verdadera o falsa la siguiente afirmación:


      Se realiza Trabajo al subir una cubeta llena de agua desde el fondo de un pozo.

      a)

      Verdadero

      b)

      Falso

      Actividad de aprendizaje U1-A8

      image

    5. Concepto de Energía.


      La energía es, sin duda, uno de los términos robados por el público más utilizados y alterados de la física; a veces usada para designar lo animado que está alguien (“esa persona tiene mucha energía”), la batería que le queda a tu celular, o incluso para denotar el Chi, el Karma, y otras fuerzas místicas (y seguramente imaginarias).

      En general, se podría pensar que la energía es algo que tal vez se puede observar, o algo incluso tangible, como una especie de aura que está dentro de los objetos, aparatos o seres, pero la realidad es que la naturaleza de la energía es más abstracta.

      La energía es más una cuestión matemática y, para explicarla, analizaremos el siguiente ejemplo:

      Si arrojamos una roca desde lo alto de un edificio, podemos medir varias magnitudes durante la caída: la distancia que falta por caer, su velocidad, su aceleración, su masa, etc. Ahora, tomamos estas magnitudes en momentos diferentes del tiempo, midiéndolas en ambas partes. Si mezclamos estas cantidades con operaciones de tal manera que encontremos una combinación en la que el resultado calculado no cambie en ningún momento del recorrido de la piedra, a eso le llamamos Energía (aunque la deducción de la Energía Cinética, que veremos más adelante, va más allá de eso), y al hecho de que se conserve en todo momento de la caída, se le llama Conservación de la Energía.

      En mecánica clásica la Energía está dada por la suma de lo que podemos denominar como dos tipos de energía: la Energía Cinética y la Energía Potencial. Al igual que el Trabajo, la unidad de medida para estas dos energías es el Julio.

      Estas dos energías se encuentran estrechamente relacionadas, pero en este caso, las analizaremos por separado.


      Energía Cinética


      La Energía Cinética es conocida como la energía del movimiento. Eso quiere decir que cualquier cuerpo físico en movimiento, contiene Energía Cinética, la cual está dada por la velocidad a la que se está moviendo el objeto de análisis, aunque también su masa tiene que ver.

      La Energía Cinética se puede calcular con la siguiente ecuación o fórmula:

      𝑚𝑣2

      image

      𝐸𝑐 = 2

      Donde Ec es la Energía Cinética, que se calcula en Joules; m es la masa, que se mide en kilogramos; y v es la velocidad, que se mide en metros sobre segundo.


      Ejemplo:

      Calcula la Energía Cinética de un cuerpo de masa de 20 kg que se mueve a una velocidad de 4 m/s.



      image

      Solución

      Datos:


      𝑚 = 20 𝑘𝑔

      𝑣 = 4 𝑚/𝑠

      𝐸𝑐 = ?


      Fórmula a utilizar:


      Sustitución de datos en la fórmula:


      𝐸𝑐 =


      𝑚𝑣2

      image

      2


      𝐸𝑐 =

      (20 𝑘𝑔)(4 𝑚/𝑠)2

      image

      2


      𝐸𝑐 =

      (20 𝑘𝑔)(16 𝑚2/𝑠2)

      image

      2

      320 𝐽

      image

      𝐸𝑐 = 2


      𝐸𝑐 = 160 𝐽

      Energía Potencial Gravitatoria


      Ya que vimos que la energía cinética es la energía relativa al movimiento, la otra parte que estudia la mecánica clásica, además de las fuerzas en movimiento, son las fuerzas en el reposo. Por lo tanto, deducimos que la otra parte de la energía del movimiento, es la energía del reposo, la que conocemos como Energía Potencial.

      La Energía Potencial es equivalente a la Energía Cinética que puede llegar a desarrollar un cuerpo físico al caer desde cierta altura, por lo que asumimos que este tipo de energía es relativa a la altura donde se encuentre colocada, así como a su masa, influyendo la aceleración de la gravedad g.

      Para calcularla, y ya que todas estas cantidades son directamente proporcionales a la Energía Potencial, se multiplican la masa (en kg), la aceleración de la gravedad (cuyo valor ya conocemos) y la altura (en metros). Por lo que la ecuación o fórmula para calcularla, queda de la siguiente manera:

      𝐸𝑝 = 𝑚𝑔ℎ

      Donde Ep es la Energía Potencial, que se calcula en Joules; m es la masa del objeto, en kilogramos; g es el valor de la aceleración de la gravedad, 9.81 m/s2; y h es la altura a la que se encuentra el objeto, en metros.


      Ejemplo:

      Calcula la Energía Potencial de un cuerpo de 50 kg que está colocado a una altura de 15.6 m.



      image

      Solución

      Datos:


      𝑚 = 50 𝑘𝑔 ℎ = 15.6 𝑚

      𝑔 = 9.81 𝑚/𝑠2

      𝐸𝑝 = ?


      Fórmula a utilizar:

      𝐸𝑝 = 𝑚𝑔ℎ

      Colegio Nocional de Integración Profesional

      image

      image

      Sustitución de datos:


      𝐸𝑝 = (50 𝑘𝑔)(9.81 𝑚/𝑠2)(15.6 𝑚)

      𝐸𝑝 = 7,651.9 𝐽


      Existen unidades, como los Julios, que cuando la cantidad que obtenemos es mayor de 1,000, podemos cambiar y expresarla en kilojulios (kJ), teniendo en cuenta la equivalencia de 1 kJ = 1 000 J.

      1 𝑘𝐽

      image

      𝐸𝑝 = 7,651.9 𝐽 (1000 𝐽) = 7.6519 𝑘𝐽


      image

      9

      Actividad de aprendizaje U1-A


      Ejercicio 9:

      Uno de los conceptos más importantes de la física es el de Energía cinética. Esta energía es la que posee un cuerpo debido a su movimiento.


      Como seguramente recordarás, si con m denotamos la masa en kg del cuerpo, y con v su velocidad en m/s, entonces la energía cinética, en J, se determina mediante la expresión: E_c=(mv^2)/2


      Con base en lo anterior, clasifica como verdadera o falsa la siguiente afirmación que se realiza respecto a la energía cinética de dos cuerpos:


      Un auto de carreras rebasa, a más de 200 km/h, a una camioneta que va a vuelta de rueda. La camioneta posee mayor energía cinética que el auto.


      Verdadera Falsa

      Módulo V.

      CIENCIAS EXPERIMENTALES


      image



      Unidad 1.

      Física I

      Unidad 2.

      Física II

      Unidad 3.

      Química

      Unidad 4.

      Biología

      Unidad 5.

      Ecología y Medio Ambiente


      UNIDAD 2. FÍSICA: FLUÍDOS, TERMODINÁMICA Y LEYES DE LA ELECTRICIDAD.


      ¿Qué voy a aprender? image

      Comprender los conceptos y leyes elementales de; termodinámica, fluidos, electricidad, así como sus procesos de interacción. Relacionar los análisis térmicos y energéticos empleados en la vida cotidiana, comprender los criterios que rigen el comportamiento de los circuitos y conocer las variables que intervienen en el comportamiento los fluidos así como el desarrollo de capacidades de interpretación para la resolución de problemas de aplicación de estos temas.

      1. 2.1. El comportamiento de los fluidos.

        Fluido


        Un fluido es un medio material continuo, deformable, desprovisto de rigidez, capaz de “fluir”, es decir de sufrir


        image

        grandes variaciones de fuerzas bajo la acción de fuerzas. Los fluidos pueden clasificarse en: Líquidos y Gases

        Las propiedades de los fluidos dependen de la presión y de la temperatura. En el caso de los líquidos, algunas

        propiedades como la densidad, no varían apreciablemente con la presión. Es por eso que se llaman “fluidos

        incompresibles”.


        Existen principalmente tres tipos de fluidos.


         Los fluidos newtonianos son los que pueden ser sometidos a las leyes que establecen la mecánica. Su nombre hace referencia al científico Isaac Newton.

        Superfluidos, también llamados fluidos perfectos. Estos se caracterizan por no tener viscosidad. Por ello, no pueden fluir aunque se apliquen una fuerza sobre ellos ya que ofrecen resistencia. En esta categoría entran los fluidos que son de origen sintético.

        • Fluidos que no son newtonianos. Son fluidos que poseen características variadas, dependiendo de la temperatura y de la tensión que se aplique sobre ellos. Por ello algunos no tienen viscosidad, dependiendo del tipo de fuerza que impacte sobre ellos reaccionarán como si fuesen un sólido ofreciendo resistencia. En cambio reaccionarán como un fluido si se dejan en reposo.


        Propiedades de los fluidos


        Las propiedades de los fluidos pueden ser de dos tipos:

        Propiedades primarias o termodinámicas: Presión, densidad, temperatura, Calor específico, peso y volumen específicos.

        Propiedades secundarias, que se caracterizan por el comportamiento característica de los fluidos: Viscosidad, conductividad térmica, tensión superficial, compresibilidad y capilaridad.


        Densidad


        La densidad de una sustancia es su masa por unidad de volumen, o dicho de otra forma, la cantidad de masa

        contenida en un volumen. La unidad de densidad en el SI es el kilogramo por metro cúbico y se denota con la letra

        griega Rho ( ). Las variaciones de la densidad y del volumen específico suelen aparecer en tablas1 en función de la

        presión, sin embargo, a no ser que se consideren presiones muy altas, el efecto de la presión sobre la densidad

        suele carecer de importancia. Sin embargo, la temperatura si tiene una gran influencia sobre la misma.


        Presión

        La presión es una magnitud escalar (sólo hace falta un número para representarla) que se usa para medir la fuerza

        que se ejerce sobre una superficie en dirección perpendicular. La unidad que se utiliza para medir la presión es el

        Pascal (Pa). Esta es una magnitud derivada, es decir que un Pa equivale a un Newton partido por metro cuadrado.


        image


        0

        Actividad de aprendizaje U2-A1


        Ejercicio 10:

        ¿A qué estado físico de la materia corresponde la siguiente descripción? Sus partículas están unidas por fuerzas de atracción muy grandes, por lo que se mantienen fijas en su lugar; solo vibran unas al lado de otras.


        1. Líquido

        2. Sólido

        3. Gas

          1. El concepto de presión.


            La presión es una propiedad primaria de los fluidos. Sin embargo, la analizaremos en su sentido mecánico, para el cual la Presión P se interpreta como una fuerza aplicada sobre determinada área, por lo que para calcularla se divide la fuerza F aplicada en newtons sobre el área A en que se aplica, en metros cuadrados:

            𝐹

            image

            𝑃 = 𝐴


            Por lo que podemos asumir que las unidades de medida de la Presión P están dadas en N/m2. Al dividirse, se obtiene una unidad llamada Pascal (Pa).

            𝑁

            image

            1 𝑚2 = 1 𝑃𝑎


            Presión de un objeto sobre una superficie


            Gracias a la fórmula para calcular la presión, sabemos que la presión es inversamente proporcional al área donde es aplicada; es decir que, a una fuerza constante, cuando el área disminuye, la presión aumenta; y cuando el área aumenta, la presión disminuye.

            Este fenómeno lo podemos experimentar de diferentes maneras, por ejemplo, si presionamos sobre nuestro brazo con una fuerza pequeña una botella por el lado de arriba, no tendrá ninguna repercusión, pero si disminuimos el área drásticamente hasta hacerla tan pequeña como la de una aguja y aplicamos la misma fuerza, podremos atravesar nuestra piel. Este principio se usa en una vacuna, pues el área de las agujas de las jeringas es muy pequeña, por lo que aplicando una fuerza no muy grande, atraviesan nuestra piel y pueden introducir a nuestro organismo la vacuna.

            De la misma manera podríamos mencionar numerosos ejemplos, donde al cambiar el área donde es aplicada una fuerza constante, varía de manera inversamente proporcional.


            Presión Hidrostática


            Seguramente alguna vez, al sumergirte en una piscina, has experimentado una presión mayor a la que estás acostumbrado, la cual se manifiesta en los oídos. Esta presión se debe a que el agua es mucho más densa que el aire, por lo que al sumergirse tan sólo unos cuantos decímetros en el agua, podremos experimentar este fenómeno.

            A esta presión le llamamos Presión Hidrostática, y cambia en función de la altura (o profundidad), la densidad del fluido (o gas) y a la aceleración de la gravedad, por lo que la fórmula queda de la siguiente manera:

            𝑃𝐻 = 𝜌 ∙ 𝑔 ∙ ℎ

            Donde PH es la presión hidrostática, en pascales; g es la aceleración de la gravedad, cuyo valor ya hemos estudiado (9.81 m/s2); y h es la altura o profundidad donde se mida el área.


            Presión Atmosférica


            Al igual que en el agua, en el aire la presión cambia de acuerdo a la altura sobre el nivel del mar del lugar geográfico donde se mida.

            Probablemente has experimentado este suceso cuando viajas a algún lugar donde la altura es mucho mayor al lugar donde vives, donde se llegan a experimentar dolor de cabeza, pérdida de equilibrio y mareos, debido a que la presión en lugares de mayor altura con respecto al nivel del mar es menor, pues el efecto es el mismo que en el agua: mientras menos profundo te encuentres “dentro de la atmósfera”, es menor presión, y a nivel del mar, que se encuentra más profundo “dentro de la atmósfera”, es mayor la presión.

            Si un día tendrás un viaje a la playa, y eres un de un lugar relativamente alto con respecto al nivel del mar, lleva una botella vacía y cerrada. Cuando llegues a la playa, te darás cuenta que la botella está un poco aplastada, pues la presión atmosférica es más grande que la presión de la botella, que se habrá quedado con la presión atmosférica del lugar donde vives “guardada”.

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            1

            Actividad de aprendizaje U2-A1


            Ejercicio 11:


            Como seguramente recordarás, la fórmula para calcular la presión P que un cuerpo de masa mm ejerce sobre una superficie de área A es la siguiente:


            𝑃 =

            𝑚𝑔

            image

            𝐴


            En esta expresión, A se expresa en m2 y P se expresa en Pa (Pascales). Por su parte, g es la gravedad terrestre, es decir, g=9.81m/s2.


            Observa que si mm permanece sin cambio, entonces la presión P aumenta a cantidades enormes cuando A disminuye a cantidades pequeñísimas. Esta reflexión te ayudará a clasificar como falsa o verdadera la siguiente afirmación:


            Una hoja de papel puede convertirse en arma punzo-cortante cuando se apoya sobre sus filos.


            1. Verdadera

            2. Falsa

          2. Los principios de Pascal y Arquímedes.


            Principio de Pascal


            image

            Se puede resumir como el hecho de que la presión ejercida sobre un fluido incompresible (líquido) dentro de un recipiente de paredes indeformables, se transmite con igual intensidad en todas las direcciones y en todos los puntos del fluido.

            Este fenómeno se aprovecha para las prensas hidráulicas, de la siguiente manera:


            Se colocan dos recipientes cilíndricos interconectados con diferentes áreas en la parte superior, el primero llamado émbolo menor y el segundo émbolo mayor, adjetivo relacionado con el área donde se le es aplicada fuerza. Como sabemos, el área y la presión son inversamente proporcionales, por lo tanto aplicando una fuerza moderada en el émbolo menor, se obtendrá cierta presión, que dada para un área mayor, responde con una fuerza mayor.

            Gracias al principio de pascal, podemos deducir que la Presión en el punto 1 (P1) será igual a la Presión en el punto 2 (P2), a las cuales les podemos asignar presión en el émbolo menor y presión en el émbolo mayor, respectivamente, y matemáticamente este principio se expresa como:

            𝑃1 = 𝑃2

            Si en esta igualdad se asume que para el punto 1:


            Y que para el punto 2:


            𝑃1


            𝑃2

            = 𝐹1

            image

            𝐴1


            image

            = 𝐹2

            𝐴2

            Podemos igualarlas en de la siguiente manera:

            image

            image

            𝐹1 = 𝐹2

            𝐴1 𝐴2

            Tomando esta ecuación, podemos calcular la fuerza que se necesita aplicar en el émbolo menor (F1) para levantar cierto peso (provocar una fuerza determinada F2) en el émbolo mayor. La fórmula queda:


            Dónde:


            𝐹1

            = 𝐹2 ∙ 𝐴1

            image

            𝐴2


            𝐹1 = 𝐹𝑢𝑒𝑟𝑧𝑎 𝑛𝑒𝑐𝑒𝑠𝑎𝑟𝑖𝑎 𝑒𝑛 𝑒𝑙 é𝑚𝑏𝑜𝑙𝑜 𝑚𝑒𝑛𝑜𝑟

            𝐹2 = 𝐹𝑢𝑒𝑟𝑧𝑎 𝑜 𝑝𝑒𝑠𝑜 𝑎 𝑝𝑟𝑜𝑣𝑜𝑐𝑎𝑟 𝑒𝑛 𝑒𝑙 é𝑚𝑏𝑜𝑙𝑜 𝑚𝑎𝑦𝑜𝑟

            𝐴1 = Á𝑟𝑒𝑎 𝑑𝑒𝑙 é𝑚𝑏𝑜𝑙𝑜 𝑚𝑒𝑛𝑜𝑟

            𝐴2 = Á𝑟𝑒𝑎 𝑑𝑒𝑙 é𝑚𝑏𝑜𝑙𝑜 𝑚𝑎𝑦𝑜𝑟

            Es importante recordar siempre que el valor de F1 debe ser menor al de F2.

            Un ejemplo de un instrumento que posee una prensa hidráulica, es el gato hidráulico, con el cual podemos levantar un auto sin necesidad de tener la capacidad física de hacerlo, pues aplicamos una fuerza pequeña en el émbolo menor de la prensa y responde con una fuerza mucho mayor, dependiendo de las proporciones del aparado.


            Ejemplo:

            El émbolo mayor de un gato hidráulico tiene un área A2 = 800 cm2, y el menor, de A1 =12 cm2. Se debe levantar una pieza de 30,500 N (es decir, F2= 30,500 N). ¿Qué fuerza F1 se debe aplicar en el émbolo menor para cumplir con la tarea?



            image


            image

            Solución

            Datos:


            Fórmula a utilizar:


            𝐹1 = ?

            𝐹2 = 30 500 𝑁

            𝐴1 = 12 𝑐𝑚2

            𝐴2 = 800 𝑐𝑚2


            Sustitución de datos en la fórmula:


            𝐹1

            = 𝐹2 ∙ 𝐴1

            image

            𝐴2


            𝐹1 =

            (30 500 𝑁)(12 𝑐𝑚2)

            image

            800 𝑐𝑚2


            𝐹1 = 457.5 𝑁

            Principio de Arquímedes

            El Principio de Arquímedes parte de una anécdota conocida como la famosa “Eureka”. Cuenta el arquitecto e ingeniero romano Vitruvio, que en cierta ocasión el rey Herón II de Siracusa ofreció una gran cantidad de oro a un orfebre, para que le hiciera una corona de oro totalmente pura. Cuando la corona estuvo terminada el rey comenzó a sospechar que el orfebre no había empleado todo el oro en la corona, y por tanto había sisado parte de él.

            Herón II le planteó el problema a Arquímedes y éste se puso manos a la obra. Al no poder fundir la corona para calcular su masa y volumen, el problema pareció bastante complicado. Sin embargo, mientras tomaba un baño, notó que el agua de la bañera se desplazaba cuando él se introducía en ella. De esta forma comprendió que si introducía un volumen dentro del agua y medía la altura que alcanzaba ésta, podría determinar el volumen de la corona y por tanto su densidad.

            Cuenta la historia que Arquímedes se puso tan contento al descubrir esto, que salió de la tina donde se estaba bañando y desnudo fue corriendo por las calles de la ciudad gritando: ¡Eureka!

            ¡Eureka! (en griego, “lo conseguí”). Cuando llegó al palacio, sumergió la misma cantidad de oro puro que el rey había entregado al orfebre y midió la altura del agua. Al introducir la corona notó como la altura era menor. De esta forma, la única explicación era que las densidades eran diferentes. Finalmente el orfebre confesó que había quitado oro y agregado plata.

            A partir de esto, surge el Principio de Arquímedes, que afirma que todo cuerpo sumergido en un fluido experimenta un empuje vertical y hacia arriba igual al peso de fluido desalojado.


            image

            2

            Actividad de aprendizaje U2-A1


            Ejercicio 12:

            image

            El émbolo mayor de un gato hidráulico tiene un área A2 = 800 cm2, y el menor, de A1 = 12 cm2. Se debe levantar una pieza de 19 900 N (es decir, F2= 19 900 N). ¿Qué fuerza F1 se debe aplicar en el émbolo menor para cumplir con la tarea?


            Nota: Esta es una de las aplicaciones más comunes de la Física tanto en la industria como en la vida común. Consiste en mover, golpear o aplastar objetos pesados presionando un fluido con una fuerza pequeña. El truco consiste en concentrar esta presión en áreas también pequeñas. Este principio fue descubierto y modelado matemáticamente por Pascal. Sus aplicaciones las percibimos en los gatos que utilizamos para cambiar una llanta, al frenar y al mover el volante de un auto, en las prensas hidráulicas, en lo elevadores, en las grúas, etc.


            a) 298.50 N

            image

            b) 1 326 667 N


          3. Los conceptos de calor y temperatura.


            Temperatura


            Es una magnitud referida a las nociones comunes de calor, que se puede medir mediante un termómetro. En física, se define como una magnitud relacionada con la energía interna de un sistema termodinámico, relacionada directamente con la parte de la energía interna conocida como energía cinética, que es la energía asociada a los movimientos de las partículas del sistema. A medida que sea mayor la energía cinética de las partículas de un sistema, se observa que este se encuentra más «caliente»; es decir, que su temperatura es mayor.


            Escalas de temperatura


            La temperatura puede medirse en diferentes escalas, dependiendo si se está utilizando el Sistema Internacional de Unidades, para el cuál se utilizan los Grados Celsius (Centígrados) °C o la medida en Kelvin (antes llamados Grados Kelvin); o el Sistema Inglés, en el cual se utilizan los Grados Fahrenheit °F o la medida Rankine R.

            Para pasar entre las escalas principales, veremos cuatro de las fórmulas principales:

            Para convertir grados Celsiuis a Kelvin, a la cantidad en grados Celsius se le suman 273, ya que la escala Kelvin es absoluta, es decir que no existen temperaturas negativas en la escala de Kelvin, pues la temperatura 0 K es la más baja del universo, donde la materia y sus partículas no tienen nada de energía.

            La fórmula a usarse es:



            Ejemplo:

            𝐾 = °𝐶 + 273

            Al convertir 64°C a escala Kelvin, se obtiene:



            image

            Solución


            𝐾 = 64 + 273 = 337 𝐾


            Para convertir Kelvin a grados Celsius, a la cantidad en Kelvin, se le resta 273, quedando la fórmula de la siguiente manera:

            image

            °𝐶 = 𝐾 − 273

            Ejemplo:

            Convierte 303 K a grados Celsius.



            image

            Solución


            °𝐶 = 303 − 273 = 30 °𝐶


            Para convertir grados Fahrenheit a grados Celsius, a la cantidad en grados Fahrenheit se le resta 32, y el resultado de la resta se divide entre 1.8, quedando la fórmula:

            image

            °𝐹 − 32


            Ejemplo:

            Escribe 104°F en grados centígrados.

            Solución image

            °𝐶 =


            image

            image

            104 − 32

            1.8


            72

            °𝐶 =

            1.8 = 1.8 = 40 °𝐶


            Para convertir grados Celsius a grados Fahrenheit, la cantidad en grados Celsius se multiplica por 1.8 y al resultado se le suma 32. La fórmula es la siguiente:

            °𝐹 = (1.8)(°𝐶) + 32

            Ejemplo:

            Expresa 35°C en escala de grados Fahrenheit



            image

            Solución


            °𝐹 = (1.8)(35) + 32

            °𝐹 = 63 + 32 = 95 °𝐹


            Calor


            En física, el calor se puede resumir como la suma de la energía cinética de todas las moléculas de un cuerpo. El incremento o disminución de calor se puede manifestar de dos diferentes

            maneras: como un cambio de temperatura o por un cambio de estado en la materia. A continuación estudiaremos el cambio de temperatura.


            Calor Sensible


            El calor sensible se manifiesta a manera de un incremento de temperatura, si es suministrado, y a manera de disminución de temperatura, si es perdido.

            Para calcularlo, dependerá del calor específico de cada material. Por ejemplo, el valor para el agua es de

            𝑐𝑎𝑙

            image

            𝐶𝑒 = 1 𝑔 °𝐶

            Este valor nos indica que, para aumentar la temperatura de 1 g de agua en 1 °C, se requiere el calor equivalente a 1 caloría (1 cal).

            Teniendo este concepto claro, podemos deducir que, para aumentar la temperatura de 1 g de agua x cantidad de °C, necesitaríamos multiplicar los grados que se quieren aumentar por su calor específico. Si en lugar de que sea 1 g se quiere aumentar otra cantidad de agua, simplemente terminaremos multiplicando nuestro resultado por la masa, obteniendo la cantidad de calor, en calorías, que se requiere utilizar.

            Esto se puede escribir en una fórmula resumido de la siguiente manera:

            𝑄 = 𝑚 ∙ 𝐶𝑒 ∙ ∆𝑇

            Donde

            Q es el calor, en calorías; m es la masa, en gramos; Ce es el calor específico del material en cuestión; ΔT es el cambio de temperatura, que se calcula restando a la temperatura que se desea alcanzar (temperatura final, Tf) la temperatura de la que se inicia (temperatura inicial, Ti).


            Ejemplo:

            ¿Qué cantidad de calor se debe aplicar a 290.06 g de agua para elevar su temperatura de 11° C a 94°C?


            image

            Solución

            Datos:


            𝑚 = 290.06 𝑔

            𝑇𝑖 = 11°𝐶

            𝑇𝑓 = 94°𝐶

            ∆𝑇 = 94°𝐶 − 11°𝐶 = 83 °𝐶

            𝑐𝑎𝑙

            image

            𝐶𝑒 = 1 𝑔 °𝐶


            Fórmula a utilizar:

            𝑄 = 𝑚 ∙ 𝐶𝑒 ∙ ∆𝑇


            Sustitución de datos en la fórmula:


            𝑄 = (290.06 𝑔) (1


            𝑐𝑎𝑙

            image

            𝑔 °𝐶


            ) (83 °𝐶)


            𝑄 = 24 074.98 𝑐𝑎𝑙

            Esta cantidad se puede expresar también como:

            𝑄 = 24.075 𝑘𝑐𝑎𝑙

            image

            3

            Actividad de aprendizaje U2-A1


            Ejercicio 13:

            Al convertir 24 °C a escala Kelvin se obtiene:


            1. 297 K

              b) -209 K

              1. 883 K

              2. 88 K



          4. Los conceptos de Energía Interna y Termodinámica.


            Termodinámica


            Parte de la física que estudia la acción mecánica del calor y las restantes formas de energía. Para todo esto, consta de algunas leyes fundamentales, de las cuales estudiaremos y analizaremos la Primera Ley de la Termodinámica.


            Primera ley de la termodinámica


            También llamado principio de conservación de la energía, establece que la energía no se crea ni se destruye, solamente se transforma.

            A pesar de que en temas anteriores se acordó en que la energía tiene un carácter abstracto y casi meramente numérico, para esta ley, utilizaremos dos tipos de energía que de las que hablamos ya anteriormente: trabajo y calor.

            Estas dos magnitudes físicas las podemos relacionar con una nueva, llamada energía interna.

            La energía interna es el resultado de la contribución de la energía cinética de las moléculas o átomos que forman el sistema en cuestión, además de la energía potencial intermolecular debida a las fuerzas de tipo gravitatorio, electromagnético y nuclear.

            En un sistema termodinámico al que se le suministra cierta cantidad de calor para que entregue cierto trabajo, la diferencia entre uno y otro, es decir, la energía “que se pierde” o que no se aprovecha, es a la que llamamos energía interna, y se puede representar con el siguiente diagrama:

            image


            Al que le corresponde la siguiente fórmula:

            ∆𝑈 = 𝑄 − 𝑊

            En la cual tanto la energía interna, como el calor y el trabajo se miden en Julios. Ejemplo:

            Un sistema realiza un trabajo W de 950 Julios recurriendo tanto a su energía interna como a una cantidad Q = 1550 Julios de calor que le es suministrada. ¿Cuál es la variación ΔU de energía interna del sistema?



            image


            image

            Solución

            Podemos analizar este problema de la siguiente manera:

            Al sistema “le metemos”1 550 J, y “le sacamos” 950 J, por lo que queda dentro del sistema, es decir, su energía interna, será de

            ∆𝑈 = 𝑄 − 𝑊 = 1 550 𝐽 − 950 𝐽 = 600 𝐽

            image

            4

            Actividad de aprendizaje U2-A1


            Ejercicio 14:


            image

            Un sistema realiza un trabajo W de 2 500 Julios recurriendo tanto a su energía interna como a una cantidad Q = 1550 Julios de calor que le es suministrada. ¿Cuál es la variación ΔU de energía interna del sistema?


            1. 950 Julios

            2. – 950 Julios

            3. 3 050 Julios

            4. – 3 050 Julio


          5. Las Leyes de la Electricidad.


            El estudio de la electricidad en física se puede dividir en dos partes fundamentales: la electrostática (o electroestática) y la electrodinámica, que estudiaremos en esta y las siguientes secciones.


            Electrostática


            A grandes rasgos, la electrostática estudia las cargas eléctricas en reposo. Ésta la observamos de manera natural manifestarse, por ejemplo, al frotar un objeto de plástico con nuestro pelo, o cuando dos telas largas están haciendo mucha fricción entre ellas, provocando ligeras descargas eléctricas al juntarse estas cargas alteradas.

            Las cargas eléctricas se pueden clasificar en dos: carga positiva y carga negativa, y la fuerza entre ellas puede ser de atracción, si son cargas de diferente signo, o de repulsión, si ambas fuerzas son del mismo signo.


            Electrodinámica


            Se puede definir a la electrodinámica como la parte de la física que estudia el fenómeno de la electricidad en movimiento.

            En este tema nos centraremos en los siguientes temas, pues todos aplican para sistemas eléctricos donde la electricidad se mueve constantemente.


            image

            5

            Actividad de aprendizaje U2-A1


            Ejercicio 15:


            Selecciona el texto que completa adecuadamente el espacio en la siguiente afirmación: Charles Francois de Cisternay Du Fay (1698-1739) fue el primero en identificar la existencia de dos tipos de cargas eléctricas: las denominadas hoy en día _ _ .

            Su conclusión derivó de que, después de frotar dos pedazos de vidrio entre sí, estos se repelían, pero después de frotar el ámbar y el vidrio, estos se atraían


            1. carga positiva y carga negativa

            2. carga liviana y carga pesada

            3. carga neutra y carga antineutra

            4. carga sintética y carga analítica


          6. El concepto de Campo Eléctrico, Voltaje y Resistencia.


            Campo eléctrico


            El Campo Eléctrico es la región del espacio en la que cualquier carga situada en un punto de dicha región experimenta una acción o fuerza eléctrica debido a la presencia de una carga o cargas eléctricas.


            Ley de OHM


            Esta Ley es un postulado sencillo para circuitos eléctricos, que establece que la diferencia de potencial V (también llamada Voltaje) que aplicamos entre los extremos de un conductor determinado es proporcional a la intensidad de la corriente I que circula por el citado conductor. La ley se completa introduciendo la noción de resistencia eléctrica R; que es el factor de proporcionalidad que aparece en la relación de V con I. La fórmula queda de la siguiente manera:

            𝑉 = 𝑅 ∙ 𝐼

            Donde el Voltaje o diferencia de potencial o caída de potencial, que se mide en Volts o Voltios V, se calcula como el producto de la Resistencia eléctrica, que se mide en Ohms u Ohmios ; y la Intensidad de la corriente se mide en Amperes o Amperios A.

            Dichas relaciones establecen que:

            Si se eleva V, aumentará I. Si se reduce V, disminuirá I.

            Si se aumenta R, disminuirá I. Si se reduce R, aumentará I.


            Ejemplo 1:

            ¿Cuál es la caída de potencial a través de un resistor de 9 Ω cuando pasa por él una corriente de 15 A?


            image

            Solución

            Datos:


            𝑅 = 9 𝛺

            𝐼 = 15 𝐴

            𝑉 = ?


            Fórmula a utilizar y sustitución de datos:

            𝑉 = (9 𝛺 )(15 𝐴) = 225 𝑉


            Ejemplo 2:


            De acuerdo al circuito, ¿cuánta corriente produciría un voltaje aplicado de 10 volts a través de una resistencia de 5 ohms?


            image


            Solución image

            Paso 1: Como la incógnita es la corriente, despejamos I

            𝑉

            image

            𝐼 =

            𝑅


            Paso 2: Sustituimos los valores conocidos en la ecuación y obtenemos I.

            10 𝑣𝑜𝑙𝑡𝑠

            image

            𝐼 =

            5 𝑜ℎ𝑚𝑠

            = 2 𝑎𝑚𝑝𝑒𝑟𝑠


            image

            6

            Actividad de aprendizaje U3-A1 Ejercicio 16:

            ¿Cuál es la caída de potencial a través de un resistor de 9 Ω cuando pasa por él una corriente de 11 A?


            1. 990 V

            2. – 99 V

            3. 99 V

              d) 0.99 V

          7. Circuitos eléctricos y resistencias en circuitos en series y en paralelo.


            Circuitos eléctricos.


            Un circuito es una red electrónica que contiene al menos una trayectoria cerrada. Contienen algunos elementos como resistores, que generan resistencias eléctricas para la intensidad de corriente y el voltaje. Éstos se pueden representar mediante diagramas, teniendo como ejemplo sencillo de un circuito con una resistencia, el siguiente:



            https://sites.google.com/site/francolirussob/_/rsrc/1448970400396/circuito-electrico-serie-y-paralelo/Circuito%20electrico%20basico.png


            Para los cuales ya vimos en la sección anterior cómo se calcula su voltaje.

            Sin embargo, los circuitos eléctricos pueden contar con más de una resistencia, y la manera en que éstas se ordenen: en serie o en paralelo. A un circuito con resistencias en serie, se le llama Circuito en Serie, y a un circuito cuyas resistencias se encuentran colocadas en paralelo, se le llama Circuito en paralelo.

            En ambos casos se puede calcular una resistencia total del circuito para poder calcular sus demás características.

            A continuación estudiaremos ambos.


            Circuito en serie

            Un circuito en serie es un circuito donde solo existe un camino desde la fuente de tensión (corriente) o a través de todos los elementos del circuito, hasta regresar nuevamente a la fuente. Esto indica que la misma corriente fluye a través de todos los elementos del circuito, o que en cualquier punto del circuito la corriente es igual.


            https://sites.google.com/site/francolirussob/_/rsrc/1448970427602/circuito-electrico-serie-y-paralelo/Circuito%20en%20serie%20y%20en%20paralelo.png

            Para calcular la Resistencia total en los circuitos en serie, solamente es necesario sumar las resistencias individuales:


            𝑅𝑇 = 𝑅1 + 𝑅2 + 𝑅3


            Ejemplo:

            Calcular la corriente total que circula en el siguiente circuito con cargas en serie, considerando que la fuente es de 90 volts.


            image

            Paso 1: Primero sumamos todas las resistencias para obtener la resistencia total: Rtotal = 10Ω+5Ω+2Ω+8Ω+20Ω

            Rtotal= 45 Ω


            Paso 2: Como la incógnita es la corriente, despejamos I de la ecuación de la ley de Ohm y sustituimos.

            𝑉

            image

            𝐼 =

            𝑅


            image

            𝐼 = 90 𝑉

            45 𝛺

            = 2 amperes


            Circuitos den paralelo


            A diferencia de un circuito en serie, un circuito en paralelo es un circuito que tiene dos o más caminos independientes desde la fuente de tensión, pasando a través de elementos del circuito hasta regresar nuevamente a la fuente. En este tipo de circuito dos o más elementos están conectados entre el mismo par de nodos, por lo que tendrán la misma tensión. Si se conectan más elementos en paralelo, estos seguirán recibiendo la misma tensión, pero obligaran a la fuente a generar más corriente. Esta es la gran ventaja de los circuitos en paralelo con respecto a los circuitos en serie; si se funde o se retira un elemento como por ejemplo una bombilla, el circuito seguirá operando para el funcionamiento de los demás elementos.


            https://sites.google.com/site/francolirussob/_/rsrc/1448970427602/circuito-electrico-serie-y-paralelo/Circuito%20en%20serie%20y%20en%20paralelo.png


            Para calcular la resistencia total en un circuito en paralelo, se suman los recíprocos de cada una de las resistencias y se busca la inversa de ese resultado.


            𝑅𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = 1

            1

            image

            1 1

            𝑅₁ + 𝑅₂ + 𝑅₃ +


            Ejemplo

            Encontrar la corriente que circula por el circuito mostrado, suponiendo que se tiene una fuente de 12V.


            image


            Paso 1: utilizando la suma de recíprocos calculamos la resistencia total.

            𝑅𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = 1 =1.01 KΩ

            1 1 1 1

            image

            image

            image

            + + +

            1.5𝐾𝛺 10𝐾𝛺 4.7𝐾𝛺 100𝐾𝛺

            Paso 2: Ahora utilizando la ley de Ohm calculamos la corriente total.

            𝑉

            image

            𝐼 =

            𝑅


            image

            image

            𝐼 = 12𝑉 1.01𝐾𝛺

            =8.88 mA

            image

            7

            Actividad de aprendizaje U3-A1


            Ejercicio 17:


            Para el siguiente diagrama:


            https://sites.google.com/site/francolirussob/_/rsrc/1448970427602/circuito-electrico-serie-y-paralelo/Circuito%20en%20serie%20y%20en%20paralelo.png


            ¿Cuál fórmula sirve para calcular la resistencia total?

            1

            image

            a)

            𝑅𝑇

            = 1

            image

            𝑅1

            + 1 +

            image

            𝑅2

            1

            image

            𝑅3

            b) 𝑅𝑇 = 𝑅1 + 𝑅2 + 𝑅3

            c) 𝑉 = 𝑅 ∙ 𝐼

            𝐼

            image

            d) 𝑅 =

            𝑉

          8. Concepto de Efecto Joule. Cálculo del costo de la Energía Eléctrica.


            Efecto Joule


            Se conoce como efecto Joule al fenómeno irreversible por el cual si en un conductor circula corriente eléctrica, parte de la energía cinética de los electrones se transforma en calor debido a los choques que sufren con los átomos del material conductor por el que circulan, elevando la temperatura del mismo. El movimiento de los electrones en un cable es desordenado; esto provoca continuas colisiones con los núcleos atómicos y como consecuencia una pérdida de energía cinética y un aumento de la temperatura en el propio cable.

            Este efecto es aprovechado por calentadores eléctricos, por ejemplo, de una plancha, o una parrilla eléctrica.


            Consumo eléctrico


            Para poder calcular el consumo eléctrico de un aparato doméstico, primero se tiene que calcular la potencia eléctrica de dicho dispositivo, con la Ley de Watt:

            𝑃 = 𝑉 ∙ 𝐼

            Donde P es Potencia eléctrica, medida en Watts (W), V es el voltaje, e I es la intensidad de corriente eléctrica.

            Después de calcular la potencia eléctrica, el consumo se encuentra multiplicando la potencia eléctrica por el tiempo que está conectado el dispositivo:

            𝐸 = 𝑃 ∙ 𝑡

            Ejemplo:

            Calcula la potencia eléctrica de un dispositivo electrónico alimentado con un voltaje de 120 voltios, cuyo funcionamiento requiere una intensidad de corriente de 7 amperes. Calcula también la energía eléctrica media mensual consumida por el dispositivo si diariamente debe estar encendido, en promedio, durante 10 horas.

            Nota: Se sabe que el dispositivo es encendido durante 17 días por mes.


            image

            Solución.

            Este problema lo dividiremos en dos partes: primero que nada, calcular la potencia eléctrica.


            Datos:


            𝑉 = 120 𝑉

            𝐼 = 7 𝐴

            𝑡 = (10 ℎ)(17 𝑑í𝑎𝑠) = 170 ℎ


            Fórmula a utilizar:


            𝑃 = 𝑉 ∙ 𝐼


            Sustitución de datos:

            𝑃 = (120 𝑉)(7 𝐴) = 840 𝑊


            Fórmula a usar para el consumo:


            Sustitución de datos:


            𝐸 = 𝑃 ∙ 𝑡


            𝐸 = (840 𝑊)(170 ℎ)

            𝐸 = 142 800 𝑊ℎ


            Cantidad que dividida entre mil, se obtiene como resultado:

            𝐸 = 142.8 𝑘𝑊ℎ

            image

            8

            Actividad de aprendizaje U2-A1


            Ejercicio 18:


            Calcula la potencia eléctrica de un dispositivo electrónico alimentado con un voltaje de 120 voltios, cuyo funcionamiento requiere una intensidad de corriente de 11 amperes. Calcula también la energía eléctrica media mensual consumida por el dispositivo si diariamente debe estar encendido, en promedio, durante 8 horas.


            Nota 1: Se sabe que el dispositivo es encendido durante 20 días por mes. Nota 2: Redondea el consumo eléctrico al entero más cercano.


            a) P = 13 200 W, E = 21 kWh

            b) P = 1 320 W, E = 211 kWh

            c) P = 1 320 W, E = 211 200 kWh

            d) P = 1 320 W, E = 2 112 000 kWh

            PRACTICA CIERRE DE LA UNIDAD

            “Globo de látex que no revienta”


            Objetivos:

            • Demostrar de manera práctica algunas leyes de la termodinámica.

            • Explicar de forma didáctica conceptos básicos de la termodinámica Material:

              -1 Globo

              -Agua

              -Vela Procedimiento:

              Se toma un globo de látex, se infla un poco y se procede a agregarle agua hasta aproximadamente la mitad del volumen de este.

              Se sella el globo para simular un sistema cerrado con volumen y presión constante, después se suministra calor por medio de una vela encendida y con esta se podrá observar que el agua llega a calentarse sin que el globo se reviente, esto sucede aplicando la ley cero de la termodinámica ya que el agua posee propiedades que permiten que absorba una gran cantidad de energía en forma de calor lo que conlleva por la ley mencionada que la temperatura del látex con agua formen un equilibrio térmico y de ahí que el látex no se expanda.

              UNIDAD 3. QUÍMICA.


              Módulo V.

              CIENCIAS EXPERIMENTALES


              image



              Unidad 1.

              Física I

              Unidad 2.

              Física II

              Unidad 3.

              Química

              Unidad 4.

              Biología

              Unidad 5.

              Ecología y Medio Ambiente


              ¿Qué voy a aprender?


              Comprender el concepto y la importancia de la química en la vida cotidiana, a partir del uso del lenguaje químico, el empleo de carácter cuantitativo y el estudio de la materia en general.

              Conocer la evolución de los diferentes modelos atómicos, la estructura de la materia y sus cambios, la interpretación de la tabla periódica, etc.

              Relacionar los avances que han tenido la química y su aplicación por ejemplo, para facilitar al hombre la creación de sustancias que facilitan su vida, disminuir la contaminación.

      2. 3.1. La química como una herramienta para la vida.


        La química es la ciencia que estudia la composición, estructura y propiedades de la materia, enfocándose principalmente en sus transformaciones a partir de su composición atómica.

        La química es uno de los pilares de la ciencia moderna, pues aporta, así como la física, para la mayoría (si no es que para todas) las aplicaciones de las nuevas tecnologías.

        Sin embargo, existe a veces controversia en algunos conceptos. Por ejemplo, hay quienes dicen que ciertos alimentos, o ciertos productos contienen “químicos”, frase que es cierta pero se interpreta de mala forma, pues si hablamos de manera estricta, TODA la materia está compuesta de “químicos”, si con dicho término nos referimos a compuestos químicos. Sobre todas estas cuestiones se hablará a lo largo del temario de esta materia.

        Veamos la definición de algunos términos:


        Sustancia: forma de materia que posee una composición definida y propiedades características, por ejemplo, H2O (agua), CH4 (metano), O2 (oxígeno), N2 (nitrógeno), Ag (plata), Fe (hierro).


        Mezcla: combinación de dos o más sustancias donde cada una mantiene sus propias características e identidad química. Hay dos tipos de mezclas, las homogéneas, en las que se observa una sola fase como por ejemplo una gaseosa o una moneda de un sol. Las heterogéneas, en las que se puede observar las fases de los componentes, por ejemplo cemento con arena, una porción de ensalada o un poco de agua de mar. Las mezclas se pueden separar en sus componentes mediante métodos físicos.


        Elemento: sustancia que no se puede separar en sustancias más simples, empleando métodos químicos, por ejemplo Fe (hierro), Al (aluminio), N2 (nitrógeno), H2 (hidrógeno), O2 (oxígeno), O3 (ozono).


        Compuesto: sustancia conformada por dos o más elementos diferentes, que se mantienen unidos químicamente en proporciones definidas, por ejemplo CO2 (dióxido de carbono), CH4 (metano o gas natural), NaCl (sal). Los compuestos pueden separarse en sus elementos exclusivamente mediante métodos químicos.


        Cambio físico: aquel que no altera la estructura íntima de la sustancia sólo su apariencia física, por ejemplo:

          • cuando se congela un poco de agua, H2O, simplemente cambia del estado líquido al estado sólido, pero en ambos casos sigue siendo agua;

          • cuando se sublima el hielo seco, CO2, pasa del estado sólido al estado gaseoso, pero no cambia su identidad;

          • cuando se destila una mezcla de acetona, CH3COOCH3, y agua. Cuando la acetona alcanza su temperatura de ebullición se evapora hasta que sólo queda agua, pero ambas sustancias mantienen su identidad.


            Cambio químico: aquel que si altera la estructura íntima de la sustancia causando la pérdida de su identidad, por ejemplo:


          • La electrólisis del agua causa que ésta se transforme en oxígeno, O2 e hidrógeno, H2, dejando de ser agua;

          • En la combustión del papel, que es principalmente celulosa, (C6H10O5)n, ésta se transforma en dióxido de carbono gaseoso, CO2(g) y agua, por lo que ya no vemos el trozo de papel;

          • Cuando se oxida o corroe un clavo de fierro, Fe, éste se transforma en Fe2O3, perdiendo su identidad.

        image

        9

        Actividad de aprendizaje U3-A1


        Ejercicio 19:


        ¿Cuál de los siguientes textos es el más adecuado para definir la Química?


            1. Ciencia que protagonizó los cambios de paradigma que sustentan las principales teorías sobre la creación del Universo.

            2. Ciencia que estudia la composición, estructura y propiedades de la materia y las transformaciones que ésta experimenta.

            3. Estudio de la vida: es la ciencia que estudia la estructura, constitución y relación de los seres vivos con el medio ambiente.

              image

            4. Rama de la Física que permite modelar el Universo, desde sus estructuras más básicas hasta el macrouniverso y los universos paralelos.

          1. La interrelación entre materia y energía.

            La materia y la energía son conceptos muy estrechamente relacionados, pues se puede decir que se complementan.

            La materia es todo lo que tiene una masa y ocupa un lugar en el espacio. La masa es la medida de la cantidad de materia que posee un cuerpo.

            Más de una vez habrás observado lo que ocurre mientras hierve un poco de agua, cómo se forman unas burbujas en su interior que luego ascienden a la superficie y se desprende vapor que se disemina en el ambiente. Por otro lado, qué ocurre cuando colocas unos cubos de hielo en tu vaso con refresco y lo dejas un momento, su tamaño va disminuyendo hasta que desaparecen, ¿verdad?; los cambios que has observado en estos dos procesos son simplemente la manifestación de los estados en los que se presenta la materia.

            image

            El estado sólido se caracteriza por tener masa, volumen y forma definidos. Siempre que no apliquemos fuerzas que lo puedan deformar (como ocurriría con sustancias como la plastilina) o romper, la forma de un objeto sólido permanece fija, es decir no se pueden comprimir o expandir

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            El estado líquido se caracteriza por tener masa y volumen fijos, pero forma variable. Las sustancias líquidas adoptan la forma del recipiente que las contiene. Tampoco pueden comprimirse o incrementar su volumen.


            El estado gaseoso se caracteriza por tener masa fija, pero forma y volumen variables. Los gases adoptan la forma y ocupan todo el volumen del recipiente que los contiene.

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            Existe un cuarto estado de agregación, el plasma, que no está presente en cualquier parte, pero la encontramos por ejemplo en bulbos de luz fluorescente o las luces de neón. El plasma se halla también en el sol y las estrellas, que son grandes bolas de gases a temperaturas realmente altas. Los plasmas son bastante parecidos a los gases, pero los átomos son diferentes porque contienen los iones del elemento y sus electrones libres que han sido arrancados de sus átomos por efecto del calor o la electricidad.

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            Imagen1.Vector de Escuela creado por macrovector - www.freepik.es www.freepik.es/fotos-vectores-gratis/escuela

            Aunque ya estudiamos anteriormente la naturaleza de la energía, en algunas acepciones podemos afirmar que es la capacidad de un sistema para realizar trabajo o transferir calor. Así, un cuerpo caliente tiene más energía que uno frío, y puestos en contacto, el calor fluye del cuerpo frío hacia el caliente

            Cambios de estado.

            La materia cambia de un estado a otro por efecto de la temperatura y presión. El aumento en la temperatura puede provocar que las moléculas se muevan con mayor velocidad, esto hace que se separen y cambien posiblemente a un estado líquido o gaseoso, el aumento en la presión produce el efecto contrario y provoca que se acerquen más las moléculas.


            Los cambios de estado de la materia son:

            • Fusión

            • Vaporización

            • Cristalización

            • Solidificación

            • Sublimación

            • Condensación

            Fusión

            Si se calienta un sólido, llega un momento en que se transforma en líquido. Este proceso recibe el nombre de fusión. El punto de fusión es la temperatura que debe alcanzar una sustancia sólida para fundirse. Cada sustancia posee un punto de fusión característico. Por ejemplo, el punto de fusión del agua pura es 0 °C a la presión atmosférica normal.


            Vaporización

            Si calentamos un líquido, se transforma en gas. Este proceso recibe el nombre de vaporización o evaporación. Cuando la vaporización tiene lugar en toda la masa de líquido, formándose burbujas de vapor en su interior, se denomina ebullición. También la temperatura de ebullición es característica de cada sustancia y se denomina punto de ebullición. El punto de ebullición del agua es 100 °C a la presión atmosférica normal.


            Cristalización

            La cristalización o sublimación inversa (regresiva) es el cambio de la materia del estado gaseoso al estado sólido de manera directa, es decir, sin pasar por el estado líquido.


            Solidificación

            En la solidificación se produce el cambio de estado de la materia de líquido a sólido, debido a una disminución en la temperatura. Este proceso es inverso a la fusión. El mejor ejemplo de este cambio es cuando metes al congelador un vaso de agua. Al dejarlo por unas horas ahí el agua se transforma en hielo (líquido a sólido), debido a la baja temperatura.

            Sublimación

            La sublimación o volatilización, es el proceso que consiste en el cambio de estado de la materia sólida al estado gaseoso sin pasar por el estado líquido. Al proceso inverso se le denomina sublimación inversa; es decir, el paso directo del estado gaseoso al estado sólido. Un ejemplo clásico de sustancia capaz de sublimarse es el hielo seco.


            Condensación

            La condensación, es el cambio de estado que se produce en una sustancia al pasar del estado gaseoso al estado líquido. La temperatura a la que ocurre esta transformación se llama punto de condensación.


            ¿De qué está hecha la materia?


            Desde siempre, los seres humanos nos hemos cuestionado la naturaleza de nuestra existencia (sin lograr descifrarla aún), por lo que siempre hemos estado interesados en descubrir de qué está hecha la materia.

            En el siglo V a. C., el filósofo griego Leucipo concibió que, si dividíamos la materia indefinidamente, obteniendo partes cada vez más pequeñas, se llegaría a un punto en que una de esas partes fuera tan pequeña que ya no se podría dividir más. Demócrito, discípulo suyo, asignó un nombre a esas partes indivisibles: átomos, término que en griego significa que no se puede dividir.

            Varios siglos más tarde, se descubrió esta partícula tan pequeña y aclamada por los filósofos de aquella época: lo que hoy conocemos como átomo.

            Un átomo es la porción material menor de un elemento químico que interviene en las reacciones químicas y posee las propiedades características del elemento al que pertenezca.

            Sim embargo, más temprano que tarde los científicos descubrieron que, a pesar de lo que se creía, un átomo sí se puede dividir, y que está formada de otras partículas más pequeñas, que se les denomina partículas subatómicas. Estas partículas se encuentran distribuidas en la estructura del átomo, conformada por un núcleo y orbitales cuánticos.

            El núcleo está compuesto de uno o más protones y típicamente un número similar de neutrones. Los protones y los neutrones son llamados nucleones. Más del 99.94% de la masa del átomo está en el núcleo. Los protones tienen una carga eléctrica positiva, los electrones tienen una carga eléctrica negativa y los neutrones tienen ambas cargas eléctricas, haciéndolos neutros. Si el número de protones y electrones son iguales, ese átomo es eléctricamente neutro. Si un

            https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/9/92/Rutherford_atom.svg/170px-Rutherford_atom.svg.png

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            átomo tiene más o menos electrones que protones, entonces tiene una carga global negativa o positiva, respectivamente, y se denomina ion.

            La siguiente figura es el modelo atómico de Rutherford que, aunque no es el más correcto, es el más sencillo de comprender.


            Imagen 2.This file is licensed under the Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported license. Recuperado de: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Rutherford_atom.svg


            Propiedades de la materia


            Las sustancias se caracterizan por sus propiedades y por su composición. Estas propiedades pueden ser físicas o químicas.

            El color, punto de fusión y punto de ebullición son propiedades físicas. Una propiedad física se puede medir y observar sin que cambie la composición o identidad de la sustancia.

            En cambio, el enunciado “el hidrógeno gaseoso se quema en presencia de oxígeno gaseoso para formar agua” describe una propiedad química del hidrógeno, ya que para observar esta propiedad se debe efectuar un cambio químico, en este caso la combustión. Después del cambio, los gases originales, hidrógeno y oxígeno, habrán desaparecido y quedara una sustancia química distinta, el agua. No es posible recuperar el hidrógeno del agua por medio de un cambio físico como la ebullición o la congelación.

            Por lo que podemos deducir que una propiedad física de la materia se puede medir y observar sin que cambie su composición, a diferencia de una propiedad química que, para medirla u observarla, se tiene que afectar la composición del material en cuestión.

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            Actividad de aprendizaje U3-A2


            Ejercicio 20:


            ¿A qué tipo de energía se refiere la siguiente descripción?


            Es liberada artificial o espontáneamente en reacciones nucleares. Se libera del núcleo de un átomo durante la fusión o fusiones de núcleos atómicos. Las ciudades japonesas de Hiroshima y Nagasaki fueron víctimas de este tipo de energía al término de la Segunda Guerra Mundial.


            1. Energía hidráulica

            2. Energía cinética

            3. Energía eólica

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            4. Energía nuclear

          2. Las partículas subatómicas. Isótopos. Modelos Atómicos.


            Modelos atómicos


            La concepción del átomo que se ha tenido a lo largo de la historia ha variado de acuerdo a los descubrimientos realizados en el campo de la física y la química. A continuación se hará una exposición de los modelos atómicos propuestos por los científicos de diferentes épocas. Algunos de ellos son completamente obsoletos para explicar los fenómenos observados actualmente, pero se incluyen a manera de reseña histórica.


            Modelo de Dalton


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            Modelo de Dalton

            Fue el primer modelo atómico con bases científicas, fue formulado en 1803 por John Dalton, quien imaginaba a los átomos como diminutas esferas. Este primer modelo atómico postulaba:

            • La materia está formada por partículas muy pequeñas llamadas átomos, que son indivisibles y no se pueden destruir.

            • Los átomos de un mismo elemento son iguales entre sí, tienen su propio peso y cualidades propias. Los átomos de los diferentes elementos tienen pesos diferentes.

            • Los átomos permanecen sin división, aun cuando se combinen en las reacciones químicas.

              • Los átomos, al combinarse para formar compuestos guardan relaciones simples.

              • Los átomos de elementos diferentes se pueden combinar en proporciones distintas y formar más de un compuesto.

              • Los compuestos químicos se forman al unirse átomos de dos o más elementos distintos.

                Sin embargo desapareció ante el modelo de Thomson ya que no explica los rayos catódicos, la radioactividad ni la presencia de los electrones (e-) o protones(p+).


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                MartinPerezMoo. 27 de noviembre de 2012.ModelodeDalton.Recuperado: https://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Atomo_de_Dalton.jpg

                Modelo atómico de Thompson

                Luego del descubrimiento del electrón en 1897 por Joseph John Thomson, se determinó que la materia se componía de dos partes, una negativa y una positiva. La parte negativa estaba constituida por electrones, los cuales se encontraban, según este modelo, inmersos en una masa de carga positiva a manera de pasas en un pastel o uvas en gelatina. Posteriormente Jean Perrin propuso un modelo modificado a partir del de Thomson donde las «pasas» (electrones) se situaban en la parte exterior del «pastel» (protones).


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                Modelo atómico Thompson


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                Este es un archivo de Wikimedia Commons, un depósito de contenido libre hospedado por la Fundación Wikimedia. Recuperado: https://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Plum_pudding_atom.svg


                Para explicar la formación de iones, positivos y negativos, y la presencia de los electrones dentro de la estructura atómica, Thomson ideó un átomo parecido a un pastel de frutas. Una nube positiva que contenía las pequeñas partículas negativas (los electrones) suspendidos en ella. El número de cargas negativas era el adecuado para neutralizar la carga positiva. En el caso de que el átomo perdiera un electrón, la estructura quedaría positiva; y si ganaba, la carga final sería negativa. De esta forma, explicaba la formación de iones; pero dejó sin explicación la existencia de las otras radiaciones.


                Resultado de imagen para modelo de jean perrin

                Modelo atómico de Perrin

                En el año 1907 modificó el modelo atómico de Thomson, sugiriendo por primera vez que las cargas negativas son externas al "budín". En 1895 el físico-químico francés Jean Baptiste Perrin encontró que los rayos catódicos depositaban carga en un electroscopio, con lo que confirmó que se trataba de partículas cargadas.


                Modelo atómico


                Modelo atómico de Rutherford

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                Imagen 2.This file is licensed under the Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported license. Recuperado de: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Rutherford_atom.svg

                Modelo atómico (s.f.). La Habana, Cuba. Recuperado de: https://www.lifeder.com/modelo-atomico-perrin/

                Este modelo fue desarrollado por el físico Ernest Rutherford a partir de los resultados obtenidos en lo que hoy se conoce como el experimento de Rutherford en 1911. Representa un avance sobre el modelo de Thomson, ya que mantiene que el átomo se compone de una parte positiva y una negativa. Sin embargo, a diferencia del anterior, postula que la parte positiva se concentra en un núcleo, el cual también contiene virtualmente toda la masa del átomo, mientras que los electrones se ubican en una corteza orbitando al núcleo en órbitas circulares o elípticas con un espacio vacío entre ellos. A pesar de ser un modelo obsoleto, es la percepción más común del átomo del público no científico.


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                Modelo atómico de Bohr


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                Este modelo es estrictamente un modelo del átomo de hidrógeno tomando como punto de partida el modelo de Rutherford. Niels Bohr trata de incorporar los fenómenos de absorción y emisión de los gases, así como la nueva teoría de la cuantización de la energía desarrollada por Max Planck y el fenómeno del efecto fotoeléctrico observado por Albert Einstein.

                «El átomo es un pequeño sistema solar con un núcleo en el centro y electrones moviéndose alrededor del núcleo en órbitas bien definidas». Las órbitas están cuantizadas (los electrones pueden estar solo en ciertas órbitas)


                Cada órbita tiene una energía asociada. La más externa es la de mayor energía. Los electrones no irradian energía (luz) mientras permanezcan en órbitas estables.

                Los electrones pueden saltar de una a otra órbita. Si lo hace desde una de menor energía a una de mayor energía absorbe un cuanto de energía (una cantidad) igual a la diferencia de energía asociada a cada órbita. Si pasa de una de mayor a una de menor, pierde energía en forma de radiación (luz).


                Modelo atómico de Schrödinger

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                Después de que Louis-Victor de Broglie propuso la naturaleza ondulatoria de la materia en 1924, la cual fue generalizada por Erwin Schrödinger en 1926, se actualizó nuevamente el modelo del átomo.

                En el modelo de Schrödinger se abandona la concepción de los electrones como esferas diminutas con carga que giran en torno al núcleo, que es una extrapolación de la experiencia a nivel macroscópico hacia las diminutas dimensiones del átomo. En vez de esto, Schrödinger describe a los electrones por medio de una función de onda, el cuadrado de la cual representa la probabilidad de presencia en una región delimitada del espacio. Esta zona de probabilidad se conoce como orbital. La gráfica siguiente

                muestra los orbitales para los primeros niveles de energía disponibles en el átomo de hidrógeno.


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                Modelo atómico SchrÖdinger.This file is licensed under the Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported license. Subject to disclaimers. RecuperaIdso:óhtttopsp://ocosmmons.wikimedia.org/wiki/File:HAtomOrbitals.png


                Se denomina isótopos a los átomos de un mismo elemento, cuyos núcleos tienen una cantidad diferente de neutrones, y por lo tanto, difieren en número másico.

                La palabra isótopo (del griego: ἴσος isos 'igual, mismo'; τόπος tópos

                'lugar', "en mismo sitio") se usa para indicar que todos los tipos de átomos de un mismo elemento químico (isótopos) se encuentran en el mismo sitio de la tabla periódica. Los átomos que son isótopos entre sí son los que tienen igual número atómico (número de protones en el núcleo), pero diferente número másico (suma del número de neutrones y el de protones en el núcleo). Los distintos isótopos de un elemento difieren, pues, en el número de neutrones

                La mayoría de los elementos químicos tienen más de un isótopo.

                Modelo atómico Schrödinger

                Solamente 8 elementos (por ejemplo berilio o sodio) poseen un solo isótopo natural. En contraste, el estaño es el elemento con más isótopos estables.

                Otros elementos tienen isótopos naturales, pero inestables, como el uranio, cuyos isótopos pueden transformarse o decaer en otros isótopos más estables, emitiendo en el proceso radiación, por lo que se dice que son radiactivos.

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                Los isótopos inestables son útiles para estimar la edad de una gran variedad de muestras naturales, como rocas y materia orgánica. Esto es posible, siempre y cuando, se conozca el ritmo promedio de desintegración de determinado isótopo, en relación a los que ya han decaído. Gracias a este método de datación, se puede estimar la edad de la Tierra.


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                Actividad de aprendizaje U3-A21


                Ejercicio 21:


                Selecciona la opción que contiene el nombre de las partículas químicas descritas en el siguiente texto:


                Su carga es positiva. Diferencian a un átomo de otro por el número de ellos que se encuentran en sus núcleos. Su nombre deriva del griego πρῶτον.


                1. Protones

                2. Neutrones

                3. Electrones

                4. Ninguno de los anteriores

          3. La tabla periódica.


            La Tabla Periódica es un esquema visual que se ha ido construyendo gradualmente gracias a las aportaciones de muchos científicos a lo largo de los años. Su amplia utilidad para cualquiera que ocupe la química en su vida, se debe a que además de mostrar los elementos químicos, nos provee de información básica sobre cada uno de ellos.

            Usando los datos en la tabla científicos, estudiantes y cualquier otra persona familiar con la tabla periódica puede extraer información concerniente con un elemento en particular.

            Un científico puede usar la masa atómica del carbono para determinar cuántos átomos de carbono hay en un bloque de 1 Kg de carbón. La gente también obtiene información de la tabla periódica al observar cómo están colocados los elementos. Al examinar la posición de un elemento en la tabla periódica, uno puede inferir su configuración electrónica.


            La tabla periódica que hoy conocemos está constituida por columnas y filas. Donde las filas se conocen como periodos y las columnas como grupos, los cuales tienen valencias y configuraciones electrónicas similares y consecuentemente tienen un comportamiento químico simila. Los elementos están ordenados por el número atómico (Z), aumenta de izquierda a derecha y de arriba para abajo.


            Pero esta agrupación no es al azar, si recordamos:


            • Que el principio de Aufbau nos dice que los electrones de los elementos se van agregando progresivamente.

            • Que el electrón diferenciador es el último electrón que se coloca en la configuración electrónica del elemento, que es el que marca la diferencia entre un elemento y el otro.

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            • Que el aumento de un electrón dentro de la configuración electrónica (aumento de un protón), implica que varía el elemento, pues cambia el número atómico, que identifica al elemento.

              Como se muestra en la figura anterior, cada elemento está contenido en un recuadro de donde se obtiene su información básica.

              Los recuadros van ordenados por número atómico, que simboliza el número de electrones y protones que tiene un átomo. Otra información importante sobre los elementos, es su símbolo, que puede estar dado por una letra mayúscula o una letra mayúscula y una minúscula. Por ejemplo, el símbolo químico del hierro es Fe, y su número atómico es veintiséis, es decir, tiene veintiséis electrones y seis veintiséis.

              A continuación se muestra una figura de la tabla periódica.


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              Períodos


              Las filas horizontales de la tabla periódica son llamadas períodos. El número de niveles energéticos de un átomo determina el periodo al que pertenece.


              Grupos o familias


              A las columnas verticales de la tabla periódica se las conoce como grupos o familias. Hay 18 grupos en la tabla periódica estándar. En virtud de un convenio internacional de denominación, los grupos están numerados de 1 a 18 desde la columna más a la izquierda —los metales alcalinos— hasta la columna más a la derecha —los gases nobles—.

              Algunos de estos grupos tienen nombres triviales —no sistemáticos—, como se ve en la tabla de abajo, aunque no siempre se utilizan. Los grupos del 3 al 10 no tienen nombres comunes y se denominan simplemente mediante sus números de grupo o por el nombre de su primer miembro —por ejemplo, «el grupo de escandio» para el 3—, ya que presentan un menor número de similitudes y/o tendencias verticales.

              La explicación moderna del ordenamiento en la tabla periódica es que los elementos de un grupo poseen configuraciones electrónicas similares y la misma valencia, entendida como el número de electrones en la última capa. Dado que las propiedades químicas dependen profundamente de las interacciones de los electrones que están ubicados en los niveles más externos, los elementos de un mismo grupo tienen propiedades químicas similares y muestran una tendencia clara en sus propiedades al aumentar el número atómico.

              Los grupos de la tabla periódica son:

              • Grupo 1 (I A): metales alcalinos

              • Grupo 2 (II A): metales alcalinotérreos

              • Grupo 3 (III B): familia del escandio (tierras raras y actinidos)

              • Grupo 4 (IV B): familia del titanio

              • Grupo 5 (V B): familia del vanadio

              • Grupo 6 (VI B): familia del cromo

              • Grupo 7 (VII B): familia del manganeso

              • Grupo 8 (VIII B): familia del hierro

              • Grupo 9 (VIII B): familia del cobalto

              • Grupo 10 (VIII B): familia del níquel

              • Grupo 11 (I B): familia del cobre

              • Grupo 12 (II B): familia del zinc

              • Grupo 13 (III A): térreos

              • Grupo 14 (IV A): carbonoideos

              • Grupo 15 (V A): nitrogenoideos

              • Grupo 16 (VI A): calcógenos o anfígenos

              • Grupo 17 (VII A): halógenos

              • Grupo 18 (VIII A): gases nobles


            Icono buscar, encontrar, registrados, encuentra, lupa

            Si ubicamos a los elementos que se encuentran dentro de un mismo grupo, sabemos que:


            • A medida que avanzamos en el período se va incrementando, el número cuántico n, lo que implica que, se va incrementando la capa electrónica.

            • A medida que avanzamos en el período, el último electrón (electrón diferenciador), se encuentra cada vez más alejado del núcleo del elemento.

            Si ubicamos a los elementos dentro del mismo periodo, el número cuántico principal (n) no variarará, pero se irá incrementando, de uno en uno, los valores del número cuántico azimutal (l).

            Grupo 1


            Los metales alcalinos son aquellos que están situados en el grupo 1 de la tabla periódica (excepto el Hidrógeno que es un gas). Todos tienen un solo electrón en su nivel energético más externo, con tendencia a perderlo (esto es debido a que tienen poca afinidad electrónica, y baja energía de ionización), con lo que forman un ion monopositivo, M+. Los alcalinos son los del grupo 1 y la configuración electrónica del grupo es ns¹. Por ello se dice que se encuentran en la zona "s" de la tabla.


            Grupo 2


            Los metales alcalinotérreos son un grupo de elementos que se encuentran situados en el grupo 2 de la tabla periódica y son los siguientes: berilio(Be), magnesio(Mg), calcio(Ca), estroncio (Sr), bario (Ba) y radio (Ra). Este último no siempre se considera, pues tiene un tiempo de vida media corto.


            El nombre de alcalinotérreos proviene del nombre que recibían sus óxidos, tierras, que tienen propiedades básicas (alcalinas). Poseen una electronegatividad ≤ 1,3 según la escala de Pauling.

            Elementos de transición


            Los metales de transición o elementos de transición son aquellos elementos químicos que están situados en la parte central del sistema periódico, en el bloque d, cuya principal característica es la inclusión en su configuración electrónica del orbital d, parcialmente lleno de electrones. En general, el nivel de energía más externo tendrá una configuración ns2 exceptuando los grupos VIB (grupo 6) y IB (grupo 11). En el caso del cromo en lugar de tener 4s23d4 se presenta 4s13d5. Se agrega más estabilidad en el conjunto de dos orbitales cuando están a medio llenar (recuerde la regla de Hund en la cual este conjunto a medio llenar de los orbitales d tendrá un electrón en cada orbital, y por tanto tiene una distribución simétrica alrededor del núcleo). Con el cobre, en lugar de tener la configuración 4s23d9 tiene 4s13d10. En este caso se agrega mayor estabilidad al tener el conjunto de orbitales s a medio llenar y el conjunto de los orbitales d completamente llenos.


            Elementos de transición interna


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            Estructura de los bloques de la Tabla Periódica de los Elementos

            Los elementos del bloque f (por tener sus electrones de valencia en el orbital f) son dos series, una comenzando a partir del elemento lantano y la otra a partir del actinio, y por eso a los elementos de estas series se les llama lantánidos y actínidos. Aunque en la tabla periódica de los elementos tendrían que estar después de esos dos elementos, se suelen representar separados del resto. También se conocen los Lantánidos como tierras raras. Tienen dos electrones s en su niveles energéticos más externos (n) y electrones f en niveles más interiores (n-2). Algunos también tienen electrones d en niveles intermedios (n-1).



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            Unported license.Recuperado: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Periodic_Table_structure-es-estructura_tabla_periodica.svg

            Estructura de los bloques de la Tabla Periódica de los Elementos. 28 May 2014. This file is licensed under the Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0

            Halógenos


            Los halógenos (del griego, formador de sales) son los elementos que forman el grupo 17

            (anteriormente grupo VII A) de la tabla periódica: flúor, cloro, bromo, yodo y astato.


            En estado natural se encuentran como moléculas diatómicas químicamente activas [X2]. Para llenar por completo su último nivel energético (s2p5) necesitan un electrón más, por lo que tienen tendencia a formar un ion mononegativo, X-. Este anión se denomina haluro; las sales que lo contienen se conocen como haluros.


            Gases nobles


            Los gases nobles son un grupo de elementos químicos con propiedades muy similares: bajo condiciones normales, son gases monoatómicos, inodoros, incoloros y presentan una reactividad química muy baja. Se sitúan en el grupo 18 (8A) de la tabla periódica (anteriormente llamado grupo 0). Los seis gases nobles que se encuentran en la naturaleza son helio (He), neón (Ne), argón (Ar), kriptón (Kr), xenón (Xe) y el radioactivo radón (Rn).


            Las propiedades de los gases nobles pueden ser explicadas por las teorías modernas de la estructura atómica: a su capa electrónica de electrones de valencia se la considera completa, dándoles poca tendencia a participar en reacciones química. El xenón reacciona de manera espontánea con el flúor (debido a la alta electronegatividad de éste), y a partir de los compuestos resultantes se han alcanzado otros. También se han aislado algunos compuestos con kriptón. Los puntos de fusión y de ebullición de cada gas noble están muy próximos, difiriendo en menos de 10 °C; consecuentemente, sólo son líquidos en un rango muy pequeño de temperaturas.


            Metales, no metales y metaloides


            De acuerdo con las propiedades físicas y químicas que comparten, los elementos se pueden clasificar en tres grandes categorías: metales, metaloides y no metales. Los metales son sólidos generalmente brillantes, altamente conductores que forman aleaciones de unos con otros y compuestos iónicos similares a sales con compuestos no metálicos —siempre que no sean los gases nobles—. La mayoría de los no metales son gases incoloros o de colores; pueden formar enlaces covalentes con otros elementos no metálicos. Entre metales y no metales están los metaloides, que tienen propiedades intermedias o mixtas.

            Metales y no metales pueden clasificarse en subcategorías que muestran una gradación desde lo metálico a las propiedades no metálicas, de izquierda a derecha, en las filas: metales

            alcalinos —altamente reactivos—, metales alcalinotérreos —menos reactivos—, lantánidos y actínidos, metales de transición y metales post-transición. Los no metales se subdividen simplemente en no metales poliatómicos —que, por estar más cercanos a los metaloides, muestran cierto carácter metálico incipiente—, no metales diatómicos —que son esencialmente no metálicos— y los gases nobles, que son monoatómicos no metálicos y casi completamente inertes. Ocasionalmente también se señalan subgrupos dentro de los metales de transición, tales como metales refractarios y metales nobles.


            ¿Qué es la electronegatividad?


            La electronegatividad es definida por Pauling como el «poder o tendencia de un átomo, dentro de una molécula, de atraer hacia sí los electrones de su enlace con otro átomoEstará, pues, íntimamente relacionada con la energía de ionización y con la afinidad electrónica.


            Los elementos más electronegativos tienen tendencia a captar electrones y formar iones negativos, porque los valores de sus energías de ionización y afinidad electrónica son altos, es decir, su electronegatividad es elevada.


            ¿Cómo aumenta la electronegatividad en la tabla periódica?


            Para diferenciar qué elementos químicos de la tabla periódica son más electronegativos seguiremos la siguiente regla básica: Cuanto más a la derecha y arriba de la tabla periódica se encuentre el elemento, más electronegativo será. Teniendo en cuenta esta premisa, el Fluor será más electronegativo que el Bario.


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            Aumento de la electronegatividad en la tabla periódica.


            Los elementos químicos tienen mayor radio atómico cuanto más abajo y a la izquierda de la tabla periódica se encuentren (al igual que el carácter metálico y el poder reductor). Es decir, el elemento con mayor radio atómico será el Francio «Fr» (es el elemento que se encuentra más abajo y a la izquierda de la tabla periódica) y el elemento con menor radio atómico será el Flúor

            «F» (es el elemento que más arriba y a la derecha se encuentra de la tabla periódica sin tener en cuenta los gases nobles).


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            El radio atómico aumenta al descender en un periodo y disminuye al avanzar en un grupo


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            Actividad de aprendizaje U3-A2


            Ejercicio 22:


            Es la Familia o Grupo de la Tabla Periódica a la que pertenecen los siguientes elementos: Cloro, Bromo, Yodo y Flúor.

            1. Metales alcalinos

            2. Metaloides

            3. Halógenos

            4. Gases nobles

        3.5. La importancia socioeconómica de la producción de metales y no metales en nuestro país y el mundo.


        Importancia de los metales


        La industria de los metales es una de las más importantes del mundo, pues es una gran parte de los objetos, instrumentos, herramientas y vehículos cotidianos están hechos de algún u otro metal, por lo que es muy importante su extracción y utilización, mucho más de lo que pensamos.

        Los metales son extraídos de entre las rocas mediante distintas técnicas, difícilmente encontrados en Estado Puro, el que es conocido también como Metal Elemental, por lo que su aplicación en la industria está basado en la utilización de combinaciones que son conocidas como Aleaciones Metálicas, que permiten su aplicación en distintas formas y diseños.

        Una de las principales aplicaciones del metal está ligada a su Conductividad Eléctrica, por lo que todos los artículos de Electrónica e Informática cuentan en su conformación con distintos tipos de metales en su Circuito Eléctrico, formando parte de los distintos Cables de Alimentación o inclusive para la transmisión de datos.

        En la vida cotidiana y en forma histórica se utiliza a los metales como Utensilios, lo que permite un mejor manejo de los alimentos a la hora de preparar las distintas recetas, como también en Cortar y Trozar los mismos, además de emplearse los metales, por su gran Conductividad Térmica, como distintos elementos de cocina que permiten calentar, hornear y preparar distintos alimentos.

        Es un material que cuenta con la capacidad de ser muy Maleable y Dúctil, teniendo por un lado la facilidad para poder adoptar cualquier forma (desde lingotes hasta hilos o laminillas) como también la posibilidad de brindar una altísima resistencia, sumado a que su Estructura Cristalográfica le permite recuperar su posición original sin ofrecer demasiadas modificaciones en el punto que ha sido sometida a distintos Procesos Físicoquímicos.

        ¿Dónde se ve la utilización de metales?

        1. En electrónica.

          La electrónica depende en gran parte de la electricidad para funcionar. Utilizamos muchos productos electrónicos como TV, móviles, computadoras, heladeras, etc. en la vida cotidiana. Estos aparatos electrónicos utilizan metales en el cuerpo para diferentes propósitos. Pero uno de los objetivos clave es facilitar la transferencia de electricidad. Dado que los metales son buenos conductores, los metales como el cobre y el plomo son ampliamente utilizados. Tal vez sin metales, la electrónica no habría progresado tanto.

        2. En medicina.

          Los metales están disponibles como micro-elementos en nuestro cuerpo. Son necesarios para la conducción de los impulsos nerviosos, para transportar oxígeno por la sangre, para facilitar las reacciones enzimáticas y más. Por lo tanto, los metales se utilizan en medicina para curar cualquier enfermedad de deficiencia de micronutrientes en seres humanos y animales. Por ejemplo, el hierro es una parte de la hemoglobina una biomolécula. Por lo tanto, se utiliza como sulfato ferroso para curar algunas formas de anemia.

          Del mismo modo, cualquier metal constituye un micro-esencial llamados «oligoelementos» en el cuerpo. Son parte de pocas enzimas y co-enzimas o en forma de electrolitos. Están presentes en cantidades muy pequeñas tanto en plantas como en animales. Los ejemplos incluyen sodio (Na), potasio (K), magnesio (Mg), Ni, Cu, Co, etc.

          Además, los metales como titanio, aluminio, magnesio son ampliamente utilizados en la medicina como antiácidos. Se estudian especialmente en química inorgánica.

          Asimosmo, muchas herramientas utilizadas en medicina como bisturíes, tijeras, agujas, cuchillas quirúrgicas están hechas de metales. Se utilizan ampliamente debido a su dureza y capacidad de esterilización a altas temperaturas.

        3. En la construcción.

          Los metales como el hierro y el acero son ampliamente utilizados en construcciones de edificios y viviendas. Su fuerza y capacidad para soportar pesos pesados los hacen preferidos en la construcción. Se utilizan comúnmente en techos de hormigón armado, pilares, cimientos, cercas, etc.

        4. En joyería.

          Los metales como el oro, la plata, el platino, el cobre son ampliamente utilizados en joyería. Estos metales son simbolizan estatus financiero y por lo tanto de alto precio.

        5. En maquinaria y automóviles.

          Muchas máquinas y automóviles están hechos de metales extensivamente. Se prefieren los metales que pueden soportar altas temperaturas y presiones durante el trabajo. El metal de uso común es hierro, acero, aluminio, etc, por lo que las grúas, molinos, satélites. Las máquinas y automóviles incluyen vehículos de rutas, ferrocarriles, aviones, cohetes, etc.

        6. En agricultura.

          La agricultura requiere muchas herramientas de metal para labranza del suelo, el corte, la siembra de semillas, etc La mayoría de los equipos agrícolas están hechos de metales como hierro, acero, etc. Se pueden utilizar en condiciones húmedas y secas como se requiere en la agricultura.

        7. En la cocina.

          Los utensilios se fabrican de metales como el acero, el aluminio y el cobre. Estufas, hornos, cuencos, cucharas, cuchillos utilizados en la cocina son de metal.

        8. Muebles.

          Incluso algunos muebles caseros están hechos de metal en lugar de madera. Los ventiladores, soportes, armarios, cajones son en su mayoría de metal.

        9. Sistemas de seguridad.

          Los metales juegan un papel importante en los sistemas de seguridad.

          Los metales se utilizan en la fabricación de cerraduras, armarios, cajas fuertes, armarios para almacenar artículos valiosos. Se utilizan para prevenir el robo o cualquier extravío.

        10. Mercado de lingotes.

        Los metales juegan un papel clave en la economía. Muchas personas invLos metales presentes en la vida diariaierten en metales


        Importancia de los no metales


        Algunos no metales son los más importantes de la vida de los seres vivos algunos de estos elementos son el oxígeno y el hidrógeno que se encuentran en la atmósfera y en el agua haciéndolos sumamente importantes para la vida.

        A continuación se enlistan algunos de los usos más frecuentes de los no metales más importantes:

        • Hidrogeno: Se usa como combustible alterno de algunos coches, se usa también para reducir minerales metálicos a su estado metálico elemental en siderurgia, se le usa también en la llama de algunos sopletes. En alimentos se puede usar para hidrogenar grasas y convertirlas en salidas.

        • Carbono: El carboncillo de los lápices hasta la fibra de carbono que se utiliza para fabricar los vehículos de la fórmula 1. Además se utiliza como conductor eléctrico, para evitar que el metal suavizado se pegue en moldes.

        • Nitrógeno: Uno de los usos principales es la fabricación de fertilizantes, aunque también se utiliza para preparar explosivos, algunos colorantes y para la fabricación del amoníaco. También se usa para inflar los paquetes que contienen alimentos, como patatas fritas, y mantenerlos frescos más tiempo ya que se evita su descomposición por el oxígeno y otras sustancias.

        • Oxigeno: Se usa para el afinado del acero en la industria siderúrgica, para la obtención industrial de muchas sustancias químicas, como los ácidos sulfúrico y nítrico, el acetileno.Se utiliza también, en forma líquida, como combustible de cohetes y misiles, para producir la llama de las soldaduras oxiacetilénica y oxhídrica y para la fabricación

          de explosivos. Se utiliza en medicina como componente del aire artificial para personas con insuficiencias respiratorias graves.

        • El ozono se usa como bactericida en algunas piscinas, para la esterilización de agua potable, y como decolorante de aceites, ceras y harinas.

        • Azufre: En la orfebrería el uso del azufre es ampliamente extendido, en particular para la oxidación de la plata, es decir, para la creación de la pátina


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        Actividad de aprendizaje U3-A2


        Ejercicio 23:


        Identifica el metal que corresponde a la siguiente descripción:


        Se utiliza en la fabricación de varillas para la construcción de casas, edificios y puentes.


        1. Aluminio

        2. Oro

        3. Hierro

        4. Uranio enriquecido

        3.6. Enlaces químicos e interacciones intermoleculares y manejar la nomenclatura química inorgánica.


        Enlaces químicos


        Un enlace químico es el proceso químico responsable de las interacciones atractivas entre átomos y moléculas, y que confiere estabilidad a los compuestos químicos diatómicos y poliatómicos.

        Estos enlaces químicos son fuerzas intramoleculares, que mantienen a los átomos unidos en las moléculas. En la visión simplista del enlace localizado, el número de electrones que participan en un enlace (o están localizados en un orbital enlazante), es típicamente un número par de dos, cuatro, o seis, respectivamente.

        Existen tres tipos de enlaces químicos:

        Enlaces iónicos: En los que se combinan un metal y un no metal, y consisten en el ceder y aceptar electrones.

        Enlaces covalentes: En los que se combinan dos elementos no metálicos, y consiste en compartir electrones para completar el octeto.

        Enlaces metálicos: Se dan entre átomos del mismo metal, y, en contraste, en los compuestos iónicos, la ubicación de los electrones enlazantes y sus cargas son estáticas.


        Interacciones intermoleculares


        Así como los átomos se unen entre sí para formar moléculas mediantes interacciones denominadas enlaces, las moléculas también presentan interacciones entre sí, lo cual determina gran parte de sus propiedades físicas (como su estado de agregación) como fisicoquímicas (como la solubilidad). Dentro de los variados tipos de interacciones existentes, nos enfocaremos en 4 principalmente: Fuerzas de Van der Waals, ion-dipolo, dipolo-dipolo y Puentes de Hidrógeno.


        Nomenclatura Química Inorgánica


        En esta sección, veremos cómo nombrar a algunos compuestos químicos inorgánicos (que no llevan carbono). En especial, estudiaremos los óxidos.

        Óxidos de elementos metálicos

        Se conocen como óxidos básicos. En todos ellos el metal actúa con un número de oxidación positivo (I, II, III…) y el oxígeno con su número de oxidación negativo (–II). Debido a la mayor electronegatividad del oxígeno, con respecto a cualquier metal, en la fórmula aparece siempre el metal en primer lugar y, a continuación, el oxígeno.

        La fórmula general de los óxidos metálicos es M2On, donde M y n representan el símbolo y el número de oxidación del metal, respectivamente.

        • La fórmula general de los óxidos de metales alcalinos es M2O, ya que para todos ellos el número de oxidación es I. Así, obtenemos Li2O, Na2O, K2O, Rb2O…

        • La fórmula general de los óxidos de metales alcalinotérreos es MO, ya que los números de oxidación del metal y el oxígeno coinciden (en valor) y se simplifican en la fórmula: BeO, MgO, CaO, SrO…

        • Los óxidos de los metales de transición tienen fórmulas que dependen de los estados de oxidación del metal que participa, que incluso pueden variar para un mismo metal. Por ejemplo, la plata solo puede formar el óxido Ag2O (ya que su único número de oxidación es I), mientras que el hierro puede generar los óxidos FeO y Fe2O3 (según sea su número de oxidación II o III). Cuando el número de oxidación del metal es par, se simplifica con el del oxígeno.

          Los óxidos se pueden nombrar, de manera general, siguiendo la estrategia de leer la fórmula de derecha a izquierda:

          Nomenclatura: óxido de + nombre del elemento metálico.

          Sin embargo, como son muchos los metales que pueden actuar con más de un número de oxidación distinto, este debe especificarse en el nombre cuando sea necesario. Al igual que en los hidruros, esto puede hacerse de tres maneras:

        • Anteponiendo prefijos multiplicadores (mono–, di–, tri–, etc.) a la palabra óxido y/o al nombre del metal, para indicar el número de ellos que hay en la fórmula (antigua nomenclatura sistemática). El prefijo mono– es superfluo y no se incluye salvo que permita distinguir un compuesto de otro con los mismos elementos.

        • Indicando el número de oxidación del metal, justo después de nombrarlo, en números romanos, entre paréntesis y sin dejar espacios (antigua nomenclatura de Stock).

        • Indicando el número de carga del catión metálico, en números arábigos y con el signo, entre paréntesis, inmediatamente después de nombrarlo.


          Óxidos de elementos no metálicos

          Se conocen como óxidos ácidos. En ellos, el oxígeno actúa con número de oxidación –II, por lo que al no metal le corresponde un número de oxidación positivo:

        • Los halógenos (a excepción del flúor) tienen números de oxidación I, III, V y VII, por lo que pueden dar cuatro óxidos distintos.

        • Los calcógenos (anfígenos) tienen números de oxidación II, IV y VI, por lo que pueden combinarse de tres maneras distintas con el oxígeno.

        • Los pnicógenos (nitrogenoideos) actúan con los números de oxidación I, III y V cuando se combinan con el oxígeno (el nitrógeno, incluso, con II y IV).

        • El carbono forma dos óxidos, cuando actúa con los números de oxidación II y IV.

        • El silicio solo forma un óxido, con su número de oxidación IV.

        • El boro forma un único óxido, cuando actúa con número de oxidación III.

        La fórmula general de los óxidos no metálicos es A2On, donde A y n representan el símbolo y el número de oxidación del no metal, respectivamente, siempre y cuando no se trate de un halógeno (X), en cuyo caso el orden se invierte (OnX2).

        Masa atómica y molecular


        El concepto de masa molar (atómica o molecular) se encuentra estrechamente ligado con el concepto de mol.

        La masa molar (símbolo M) de una sustancia dada es una propiedad física definida como su masa por unidad de cantidad de sustancia. Su unidad de medida en el SI es kilogramo por mol (kg/mol o kg·mol−1), sin embargo, por razones históricas, la masa molar es expresada casi siempre en gramos por mol (g/mol).

        Las sustancias puras, sean estas elementos o compuestos, poseen una masa molar intensiva y característica. Por ejemplo, la masa molar aproximada del agua es: M (H2O) ≈ 18 g/mol.

        Ahora bien, para conocer cuántos moles hay de un átomo o molécula en una determinada cantidad de materia (masa, en gramos) es necesario saber cuántos gramos hay de dicha materia y conocer su peso atómico o molecular.

        Usando la siguiente igualdad:


        mol =

        Gramos del átomo o molécula

        Peso atómico o Peso Molecular


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        Actividad de aprendizaje U3-A2


        Ejercicio 24:


        ¿Cuál es el nombre químico del compuesto cuyo nombre trivial y fórmula química son, respectivamente, alúmina y Al2O3?


        1. Aluminato de oxígeno

        2. Óxido de aluminio


          1. La noción de mol.


            El Mol


            El mol es la unidad con que se mide la cantidad de sustancia, una de las siete magnitudes físicas fundamentales del Sistema Internacional de Unidades.

            Dada cualquier sustancia (elemento o compuesto químico) y considerando a la vez un cierto tipo de entidades elementales que la componen, se define como un mol la cantidad de esa sustancia que contiene tantas entidades elementales del tipo considerado como átomos hay en doce gramos de carbono-12. Esta definición no aclara a qué se refiere cantidad de sustancia y su interpretación es motivo de debates, aunque normalmente se da por hecho que se refiere al número de entidades, la definición se basa directamente en el número de Avogadro.

            El número de unidades elementales —átomos, moléculas, iones, electrones, radicales u otras partículas o grupos específicos de estas— existentes en un mol de sustancia es, por definición, una constante que no depende del material ni del tipo de partícula considerado. Esta cantidad es llamada número de Avogadro (NA) y equivale a:

            𝑁𝐴 = 6.02𝑥1023 𝑢𝑛𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒𝑠 𝑒𝑙𝑒𝑚𝑒𝑛𝑡𝑎𝑙𝑒𝑠 (á𝑡𝑜𝑚𝑜𝑠, 𝑚𝑜𝑙é𝑐𝑢𝑙𝑎𝑠, 𝑝𝑎𝑟𝑡í𝑐𝑢𝑙𝑎𝑠)

            Gases ideales


            Un gas ideal es un gas teórico compuesto de un conjunto de partículas puntuales con desplazamiento aleatorio que no interactúan entre sí.

            Las propiedades termodinámicas de un gas ideal pueden ser descritas por dos ecuaciones: La ecuación de estado de un gas ideal clásico que es la ley de los gases ideales

            𝑃𝑉 = 𝑛𝑅𝑇

            Donde

            P = presión V = Volumen

            n = número de moles

            R = constante universal de los gases T = Temperatura en Kelvin

            Esta fórmula se puede despejar para calcular moles y queda:

            𝑃𝑉

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            𝑛 = 𝑅𝑇


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            Actividad de aprendizaje U3-A2


            Ejercicio 25:


            ¿A qué temperatura T, en °C se encuentran 8.5 moles de un gas sometido a 1 atm de presión al ocupar un volumen V de 204.2 L?


            Nota de apoyo 1: La ecuación que describe la relación entre la presión, el volumen, la temperatura y la cantidad (en moles) de un gas ideal, conocida como Ecuación de Estado de los Gases Ideales, es:


            PV=nRT

            Donde:


            P = Presión (atm) V = Volumen (L)

            n = Número de moles (mol)

            R = Constante universal de los gases ideales = 0.082 T = Temperatura (K)

            Nota de apoyo 2: La relación entre la temperatura absoluta y la temperatura en °C es: K=°C+273.15

            19.82 °C

            29.30 °C

            292.97 °C

            198.2 °C


          2. Las medidas para disminuir la contaminación del aire, agua y suelo.


            Se tiene que tener también en cuenta que todos los problemas causados al planeta están dados por el exceso de contaminantes. Un contaminante es una compuesto externo y ajeno a la naturaleza del medio ambiente, que daña o degrada los factores en los diferentes ecosistemas, por ejemplo, cambiando la composición del agua de un río, haciéndola inviable para su consumo o para vivir en ella.


            Contaminantes


            Los contaminantes se pueden clasificar en diferentes tipos, de acuerdo al tiempo que se tardan en degradarse:

            Contaminantes no degradables: Son aquellos contaminantes que no se descomponen por procesos naturales. Por ejemplo, son no degradables el plomo y el mercurio. La mejor forma de tratar los contaminantes no degradables (y los de degradación lenta) es por una parte evitar que se arrojen al medio ambiente y por otra reciclarlos o volverlos a utilizar. Una vez que se encuentran contaminando el agua, el aire o el suelo, tratarlos, o eliminarlos es muy costoso y, en algunas ocasiones, imposible.

            Contaminantes de degradación lenta o persistente: Son aquellas sustancias que se introducen en el medio ambiente y que necesitan desde décadas o incluso hasta siglos para poder degradarse. Ejemplos de contaminantes de degradación lenta o persistente son el DDT y la mayor parte de los plásticos.

            Contaminantes degradables o no persistentes: Los contaminantes degradables o no persistentes se descomponen completamente o se reducen a niveles aceptables mediante procesos naturales físicos, químicos o biológicos.

            Contaminantes biodegradables: Los contaminantes químicos complejos que se descomponen (metabolizan) en compuestos químicos más sencillos por la acción de organismos vivos (generalmente bacterias y microorganismos especializados) se denominan contaminantes biodegradables. Ejemplo de este tipo de contaminación son las aguas residuales humanas en un río, las que se degradan muy rápidamente por las bacterias, a no ser que los contaminantes se incorporen con mayor rapidez de lo que lleva el proceso de descomposición

            SISTEMAS DISPERSOS

            Una dispersión es un sistema en el que partículas discretas de un material se dispersan en un continuo de fase de otro material. Las dos fases pueden estar en el mismo o diferentes estados de la materia. Son diferentes de las soluciones, en las moléculas disueltas no forman una fase separada del soluto.


            SUSPENSIONES

            Son mezcla heterogénea formada por un sólido en polvo y/o pequeñas partículas no solubles (fase dispersa) que se dispersan en un medio líquido (fase dispersante o dispersora). Cuando uno de los componentes es agua y los otros son sólidos suspendidos en la mezcla, son conocidas como suspensiones mecánicas. Algunas características son:

             Son turbias.

             No permiten el paso de la luz

             Las suspensiones se diferencian de los coloides o sistemas coloidales, principalmente en el tamaño de las partículas de la fase dispersa. Las partículas en las suspensiones son visibles a nivel macroscópico (mayores a 1 µm, y de los coloides a nivel microscópico (entre 1 nm y 1 µm).

             Además al reposar las fases de una suspensión se separan, mientras que las de un coloide no lo hacen. La suspensión es filtrable, mientras que el coloide no es filtrable

            COLOIDES

            Son mezclas heterogéneas formadas por dos o más fases, principalmente: una continua, normalmente fluida, y otra dispersa en forma de partículas por lo general sólidas. La fase dispersa es la que se halla en menor proporción. Normalmente la fase continua es un líquido, pero pueden encontrarse coloides cuyos componentes se encuentran en otros estados de agregación.

             Reflejan la luz, a esto se le conoce como efecto Tyndall

             Son transparentes algunas turbias.

             El nombre de coloide proviene de la raíz griega kolas que significa «que puede pegarse». Este nombre que hace referencia a una de las principales propiedades de los coloides: su tendencia espontánea a agregar o formar coágulos.

             Los coloides también afectan el punto de ebullición del agua y son contaminantes.

             Los coloides se diferencian de las suspensiones químicas, principalmente en el tamaño de las partículas de la fase dispersa. Las partículas en los coloides no son visibles directamente, son visibles a nivel microscópico (entre 1 nm y 1 µm), y en las suspensiones sí son visibles a nivel macroscópico (mayores a 1 µm). Además, al reposar, las fases de una suspensión se separan, mientras que las de un coloide no lo hacen. La suspensión es filtrable, mientras que el coloide no es filtrable

             Las partículas tienen movimiento en zigzag llamado movimiento browniano.

            DISOLUCIONES

            Son mezclas homogéneas: las proporciones relativas de solutos y solvente se mantienen en cualquier cantidad que tomemos de la disolución (por pequeña que sea la gota), y no se pueden separar por centrifugación, ni filtración.

             La disolución consta de dos partes: soluto y solvente. Algunas características de las disoluciones son:

             Las propiedades químicas de los componentes de una disolución no se alteran.

             El tamaño de sus partículas es el tamaño es menor a 0,001 μm.

             Sus componentes se separan por cambios de fases, como la fusión, evaporación, condensación, etc.

             Tienen ausencia de sedimentación, es decir, al someter una disolución a un proceso de centrifugación las partículas del soluto no sedimentan.

             Se encuentran en una sola fase.

             Permiten el paso de la luz.

             Son transparentes


            En química las soluciones más comunes son las binarias, es decir las formadas por dos componentes: el soluto y el solvente.

            SOLUTO: es la sustancia dispersa y es la que está en menor proporción.

            SOLVENTE: es el medio dispersor, por lo general es el agua, y se encuentra en mayor proporción.

            Las soluciones empíricas son las soluciones en donde NO c toma en cuenta las cantidades exactas de soluto y solvente y son:

            Solución diluida: se forman cuan la cantidad de soluto es muy pequeña en relación con la cantidad de solvente

            Solución concentrada: se forma cuando la cantidad de soluto es muy grande en comparación con la cantidad de solvente

            Solución satura: si se aumenta la cantidad de soluto solida hasta que llega a un punto en el cual el ya no se disuelve mas el soluto.

            Solución sobresaturada: es una solución que contiene más soluto disuelto que una solución saturada.



            En la siguiente tabla se muestra una clasificación, nombres y ejemplos de los tipos de dispersiones que existen de acuerdo al estado de agregación y tamaño de partícula de su fase disuelta o dispersa (compuesto presente en menor cantidad) y el estado del medio continuo (compuesto en mayor cantidad).

            Fase disuelta o dispersa

            Medio continuo

            Solución: Mezcla homogénea: fase disuelta <1 nanómetro

            Coloide: fase dispersa entre 1 nanómetro y 1 micrómetro

            Dispersión gruesa (Suspensión): Mezcla heterogénea: fase dispersa

            >1 micrómetro

            Gas

            Gas

            Mezcla de gas: aire (oxígeno y otros gases en nitrógeno)

            Ninguna

            Ninguno de ellos

            Líquido

            Gas

            Ninguna

            Aerosol: niebla , niebla , vapor , aerosoles para el cabello

            Aerosol

            Sólido

            Gas

            Ninguna

            Aerosol sólido: humo

            , nube , aire partículas

            Aerosol sólido: polvo

            Gas

            Líquido

            Solución : el oxígeno en el agua

            Espuma: nata montada , crema de afeitar

            Espuma

            Líquido

            Líquido

            Solución: las bebidas alcohólicas

            Emulsión: miniemulsión , microemulsión

            Emulsión: la leche, la mayonesa, crema de manos

            Sólido

            Líquido

            Solución: el azúcar en agua

            Sol: pigmentada tinta

            , sangre

            Suspensión: barro (suelo , arcilla o limo partículas se suspenden en agua), tiza en polvo suspendido en agua

            Gas

            Sólido

            Solución: hidrógeno en metales

            Espuma sólida: aerogel , espuma de poliestireno, piedra pómez

            Espuma: seco esponja

            Líquido

            Sólido

            Solución: amalgama (mercurio en oro), hexano en cera de parafina

            Gel: agar , gelatina ,

            gel de sílice , ópalo

            Esponja mojada

            Sólido

            Sólido

            Solución: aleaciones, plastificantes en plásticos

            Sol sólida: el vidrio del arándano

            Grava , granito


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            6

            Actividad de aprendizaje U3-A2


            Ejercicio 26:


            Según su forma y grado de desintegración los contaminantes pueden clasificarse en no degradables, de degradación lenta o persistente, degradables o no persistentes y biodegradables. ¿Cuál de los siguientes textos describe a los contaminantes degradables?


            • Son aquellos que se descomponen totalmente o se reducen a niveles admisibles mediante procesos químicos, físicos y biológicos, generalmente de tipo natural, como la lluvia, el sol y el viento.


            • Son aquellas sustancias como el plástico y el DDT que se introducen en el medio ambiente y que necesitan decenas, cientos y hasta miles de años para degradarse.


            • Son los que se descomponen (metabolizan) en compuestos químicos más sencillos por la acción de organismos vivos, generalmente bacterias especializadas.


            • Son aquellos que no se descomponen por procesos naturales. Se debe evitar que se arrojen al medio ambiente; en vez de ello, se deben reciclar, ya que su tratamiento es costoso y, a veces, imposible.


        PRACTICA CIERRE DE UNIDAD


        PREPAREMOS MEZCLAS Y SOLUCIONES


        Objetivos:


        • Preparar distintas mezclas y soluciones, identificando sus componentes y propiedades para relacionarlas con la importancia que presentan en la vida práctica.

        • Identificar los factores que afectan la solubilidad y la velocidad de disolución para mejorar dicho proceso.


        Material

        Reactivos

        • 4 vasos transparentes

        • Un gotero

        • Una jeringa

        • 2 mL de aceite comestible

        • Sal común

        • arena


        Procedimiento:


        1. Utilizando dos vasos, a uno ponle “Sal más agua”, y al otro “Arena más agua” y agita. 2.- En otro vaso coloca 5 mL de agua potable y en el otro 5 mL de acetona.

        3. Agrega a cada vaso 5 gotas de aceite comestible, y luego agita.


        Observa lo que ocurre en cada vaso y contesta en tu Cuaderno:


        1. ¿El contenido de los dos tubos fue soluble en agua?, y si no es así, ¿cuál de ellos fue soluble y cuál insoluble en agua?

        2. ¿Qué tipo de mezcla es la de sal y agua?

        3. ¿Qué tipo de mezcla es la de arena y agua?

        4. ¿En cuál solvente es soluble el aceite?

        5. ¿Consideras que influye la naturaleza del solvente en la solubilidad del soluto? Explica tus respuestas.


          UNIDAD 4. BIOLOGÍA.

          Módulo V.


          Unidad 1.

          Física I

          Unidad 2.

          Física II

          Unidad 3.

          Química

          Unidad 4.

          Biología

          Unidad 5.

          Ecología y Medio Ambiente




          CIENCIAS EXPERIMENTALES


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          image Nos encontramos aquí


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          ¿Qué voy a aprender?

          Conceptos, leyes y teorías necesarios para un mejor conocimiento de la composición, estructuración y funcionamiento de la materia viva, así como su interacción con el medio en el que se encuentra.

          Identificar las características que definen a los seres vivos; funciones de nutrición, relación y reproducción; sus características fisicoquímicas y propiedades de las moléculas que constituyen el sistema celular.

          Así mismo, a valorar las aportaciones de Biotecnología en nuestra vida diaria.


      3. 4.1. La Biología como ciencia de la vida.


La biología es la ciencia que estudia a los seres vivos y, más específicamente, su origen, su evolución y sus propiedades.

Se ocupa tanto de la descripción de las características y los comportamientos de los organismos individuales, como de las especies en su conjunto, así como de la reproducción de los seres vivos y de las interacciones entre ellos y el entorno. De este modo, trata de estudiar la estructura y la dinámica funcional comunes a todos los seres vivos, con el fin de establecer las leyes generales que rigen la vida orgánica y los principios de esta.


Niveles de organización de los seres vivos.


    1. Las características y componentes de los seres vivos.


      Todos, absolutamente todos los seres vivos están formados de células, cuya definición ya conocemos.

      A partir de este conocimiento, podemos clasificar a los seres vivos en dos tipos, que veremos a continuación.


      Tipos de seres vivos


      Haciendo referencia al número de células que forman a un ser vivo, éstos pueden clasificarse en organismos:

      Unicelulares: están formados solamente de una célula, y todas las funciones que requieren para vivir se encuentran dentro de ella. Algunos ejemplos pueden ser los protozoos o las bacterias, organismos microscópicos en general.

      Pluricelulares: también se llaman multicelulares, y son todos los que poseen más de una célula. Todos los organismos animales y buena parte de los organismos vegetales (plantas y árboles) son pluricelulares.


      Características de los seres vivos.


      Para poder saber qué es un ser vivo, éste debe de tener una serie de características específicas, que son las siguientes:

      • Están formados por células: como acabamos de analizarlo en el tema anterior, todos los seres vivos tienen la célula como unidad.

      • Tienen distintos niveles de organización: los niveles que ya se estudiaron previamente: químico, celular, tisular, órganos y sistemas, que forman al final un organismo vivo.

      • Son metabólicos: para producir energía utilizan una serie de reacciones bioquímicas que conocemos como metabolismo, concepto que analizaremos en secciones posteriores.

      • Expulsan desperdicios: ya que los seres vivos son metabólicos, tienen que expulsar lo que no sirve de todo lo que se consume.

      • Son homeostáticos: es decir, llevan a cabo el fenómeno de la homeóstasis, que se define como el proceso fisiológico que permite a nuestro organismo mantener la estabilidad en la composición bioquímica de los líquidos, células y tejidos que lo constituyen, protegiéndolo de las variaciones en el ambiente. Su nombre proviene del griego ὅμοιος [homoios], que significa igual, y στάσις [stásis], que significa estabilidad

      • Se multiplican: todos los organismos vivos tienen como objetivo principal perdurar y perpetrar la especie, por lo que son reproductivos y, al reproducirse, multiplican su número.

      • Desarrollo y crecimiento: todos los seres vivos tienen un desarrollo a lo largo de su vida, que implica siempre un crecimiento.

      • Son adaptativos: tienen la capacidad de adaptarse a diferentes situaciones, sobre todo a variaciones de clima.

      • Son evolutivos: todos los seres vivos tienen la capacidad de evolucionar, si bien no como individuos, sí como especie, adaptándose a lo largo de los años a las adversidades y singularidades de cada variación climática del mundo.

      • Son autopoiéticos: quiere decir que un organismo tiene la capacidad y la cualidad de un sistema capaz de reproducirse y mantenerse por sí mismo.

      • Son mortales: todos los seres vivos tienen la capacidad de morir.


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        8

        Actividad de aprendizaje U4-A2


        Ejercicio 28:


        Haciendo referencia al número de células que forman a un ser vivo, éstos pueden clasificarse en organismos. ¿Cuál de las siguientes descripciones corresponden a los organismos unicelulares?

        1. Están formados solamente de una célula, y todas las funciones que requieren para vivir se encuentran dentro de ella. Algunos ejemplos pueden ser los protozoos o las bacterias, organismos microscópicos en general.

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        2. Son todos los que poseen más de una célula. Todos los organismos animales y buena parte de los organismos vegetales (plantas y árboles) son pluricelulares.


    2. La célula como la unidad fundamental de los seres vivos.


      Como ya se mencionó anteriormente, la célula es la parte fundamental y funcional de un ser vivo. Esto se debe a que en ella se desarrollan todas las funciones que se requieren para que la vida se dé tal como la conocemos, pues al final de cuentas la vida está sustentada por ese conjunto de reacciones bioquímicas que se llevan a cabo, que básicamente constan de lo que es el metabolismo.

      Para establecer y explicar todo esto, se ha formulado la llamada Teoría Celular.


      Teoría celular.


      Es una parte fundamental de la Biología que explica la constitución de los seres vivos sobre la base de células, el papel que estas tienen en la constitución de la vida y en la descripción de las principales características de los seres vivos.

      Consta de tres principios fundamentales:

      • Todo en los seres vivos está formado por células o productos secretados por las células.

      • La célula es la unidad básica de organización de la vida.

      • Toda célula se ha originado a partir de otra célula, por división de ésta.


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        Evolución celular: la endosimbiosis

        El proceso de evolución celular es un resultado paralelo de la evolución en las condiciones de la atmósfera primitiva hacia la atmósfera actual.

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        Caricatura descriptiva del origen endosimbionte de los eucariotas fotosintéticos. Ca.garcia.s.2 July 2013.

        This file is licensed under the Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported license. Recuperado: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Endosimbiosis.jpg

        Las células primitivas para ser consideradas unidades vivientes, de alguna manera debían contar con un mecanismo que permitiera realizar procesos de transcripción genética.


        Tipos de células.


        Existen diferentes tipos de células, y se pueden clasificar de acuerdo a diferentes criterios. El que analizaremos en esta sección será a qué organismos corresponden:

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        Animal cell

        Las células animales son las que se encuentran en los animales y humanos, y las células vegetales son las que podemos encontrar en las plantas y algas.




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        Estructura de una célula vegetal


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        Animal Cell.MesserWoland and Szczepan1990.15 October 2006. This file is licensed under the Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported license. Recuperado: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Biological_cell.svg

        La principal diferencia e

        ntre células animales y

        Estructura de una célula vegetal.Lady of hats. 21 May 2013. This work has been released into the public domain by its author, LadyofHats. This applies worldwide.Recuperado:

        https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Plant_cell_structure_svg-es.svg

        vegetales es la presencia de una pared celular y de cloroplastos en la célula vegetal. En la tabla

        siguiente se resumen las diferencias entre estas células:



        Célula animal

        Célula Vegetal

        Pared celular

        Ausente.

        Presente.

        Nutrición

        Heterótrofa.

        Autótrofa.

        Vacuolas

        Pequeñas: poseen una o más.

        Una gran vacuola central.

        Centriolos

        Presentes.

        Ausente.

        Cloroplastos

        Ausentes.

        Presentes.

        Membrana plasmática

        Presente. Contiene colesterol.

        Presente. No contiene colesterol.

        Almacenamiento energético

        Glucógeno.

        Almidón.

        Plasmodesmata

        Ausente.

        Presente.

        Glioxisomas

        Ausente.

        Presente.


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        9

        Actividad de aprendizaje U4-A2


        Ejercicio 29:


        Se compone de una gran variedad de moléculas inorgánicas en las que se incluyen el agua, los minerales y moléculas orgánicas como los carbohidratos, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos. Dependiendo de la cantidad en que se manifiesta, los organismos se clasifican en unicelulares (como las bacterias, la euglena y la amiba) y pluricelulares (como el ser humano, las animales y las plantas).


        1. ADN

        2. Célula

        3. Nucleoide

        4. Proteina

    3. Los principios del metabolismo de los seres vivos.


      Los organismos vivos, así como toda la materia del universo, requieren de energía para poder sustentarse. Esta energía se obtiene de una serie de reacciones químicas acopladas entre compuestos bioquímicos o biocompuestos. Para que éstas se lleven a cabo, se requiere ingerir las sustancias necesarias para llevar a cabo estas reacciones, y esta es la razón por los seres vivos necesitan alimentarse para poder vivir.

      A todas estas reacciones se les llama Metabolismo, y es una función que se realiza a través de dos tipos de reacciones interdependientes: catabólicas, que liberan energía; y anabólicas, que utilizan esa energía liberada para recomponer enlaces químicos y construir componentes de las células tales como las proteínas y los ácidos nucleicos.

      Existen dos tipos de metabolismo en los seres vivos.


      Fotosíntesis


      La fotosíntesis (del griego antiguo φωτο- [phōto-], «luz», y σύνθεσις [sýnthesis], «composición, síntesis») o función clorofílica, es la conversión de materia inorgánica a materia orgánica gracias a la energía que aporta la luz. En este proceso la energía lumínica se transforma en energía química estable.

      Este tipo de metabolismo es llevado a cabo por los organismos autótrofos, que son los que se dice que crean su propio alimento, como las plantas.


      Respiración


      Se llama respiración al proceso mediante el cual los seres vivos intercambian gases con el medio externo. Consiste en la entrada de oxígeno al cuerpo de un ser vivo y la salida de dióxido de carbono del mismo. Es indispensable para la vida de los organismos aeróbicos. Dependiendo del tipo de órgano encargado del proceso, la respiración puede ser pulmonar como en los mamíferos, traqueal en los artrópodos, branquial en los peces o cutánea en los anélidos. El intercambio puede producirse con el aire atmosférico como ocurre en las aves y mamíferos o tener lugar en el medio acuático que también contiene oxígeno y dióxido de carbono disuelto.

      Respiración celular


      El metabolismo, a grandes rasgos, funciona a nivel celular de la manera en que se describe en la siguiente figura, donde podemos ver que los cloroplastos de las plantas reciben energía solar,

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      Recuperado de: www.freepik.es/fotos-vectores-gratis/educacion

      dióxido de carbono (CO2) y agua (H2O), y a cambio, gracias al proceso de la fotosíntesis, entregan “alimento” en forma de glucosa (o algún otro compuesto energético presente en los alimentos) y oxígeno (O2) para que el organismo heterótrofo los consuma y, al llegar a la mitocondria, en el proceso de respiración aerobia convierta estos dos compuestos en dióxido de carbono y agua, además de tener a cambio energía química, que es la energía que los organismos heterótrofos utilizan todo el tiempo, a través de reacciones bioquímicas acopladas.


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      0

      Actividad de aprendizaje U4-A3


      Ejercicio 30:


      Seleccione, de entre las siguientes opciones, la descripción del proceso celular conocido como Metabolismo.


      1. Se divide en dos procesos interdependientes: el catabolismo, que es el encargado de liberar la energía; y el anabolismo, que utiliza esta energía para recomponer enlaces químicos y construir componentes celulares, tales como las proteínas.

      2. Consiste en la reproducción de una célula a través de la división de los cromosomas, del núcleo y del citoplasma. Como resultado se constituyen dos células hijas con el mismo número de cromosomas y la misma información genética que la célula madre.

      3. Es una oxidación de moléculas orgánicas para suministrar energía a plantas y animales. La energía obtenida se utiliza para unir un grupo de fosfatos de alta energía ADP y formar un portador de energía a corto plazo el ATP.

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      4. Consiste en captar información sobre las condiciones del ambiente y en elaborar, con base en esta información, las respuestas más indicadas para sobrevivir.

      4.5. Los tipos de reproducción celular y de los organismos, y su relación con el avance científico.


      Una característica importante de los seres vivos, probablemente de las más cruciales para la supervivencia, es la reproducción.

      En este caso, veremos dos clases de reproducción en general: la que se genera en las células de los organismos, y las de los organismos en sí.


      Reproducción celular


      La división celular es una parte muy importante del ciclo celular en la que una célula inicial se divide para formar células hijas. Debido a la división celular se produce el crecimiento de los seres vivos. En los organismos pluricelulares este crecimiento se produce gracias al desarrollo de los tejidos y en los seres unicelulares mediante la reproducción asexual.

      De esta clase de reproducción, existen dos tipos: mitosis y meiosis.

      La Mitosis es un proceso que ocurre en el núcleo de las células eucariotas y que procede inmediatamente a la división celular, consistente en el reparto equitativo del material hereditario (ADN) característico. Este tipo de reproducción celular se da en la mayoría de las células de un organismo pluricelular, y está descrita en el siguiente esquema:


      https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/e/e7/%C3%89v%C3%A9nements_majeurs_de_la_Mitose_es.png


      Mysid 29.November 2006.

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      Recuperado de:https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Major_events_in_mitosis.svg

      This image is from the Science Primer a work of the National Center for Biotechnology Information, part of the National Institutes of Health. As a work of the U.S. federal government, the image is in the public domain in the United States.

      En el cual podemos observar cómo una célula madre duplica su material genético, para después llevar a cabo la bipartición equitativa de material total, quedando dos células hijas diploides exactamente iguales a la célula de la que partimos.

      La meiosis es una de las formas de la reproducción celular, este proceso se realiza en las gónadas para la producción de gametos. La meiosis es un proceso de división celular en el cual una célula diploide experimenta dos divisiones sucesivas, con la capacidad de generar cuatro células haploides. Este tipo de reproducción celular se da en sólo un tipo de células en los organismos sexuados: los gametos, que pueden ser femeninos (óvulo) o masculinos (espermatozoide). La meiosis se describe en el siguiente esquema:


      https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/3/32/Meiosis_Overview_es.svg/476px-Meiosis_Overview_es.svg.png


      Como podemos observar, una célula madre lleva a cabo una combinación de su material genético para obtener dos células diferentes, las cuales a su vez se dividen para obtener cuatro células haploides, es decir, diferentes genéticamente entre sí, cada una con la mitad del código genético necesario para crear un nuevo organismo.


      Aibdescalzo. 7 May 2012, 20:33 (UTC)

      This image is from the Science Primer a work of the National Center for Biotechnology Information, part of the National Institutes of Health. As a work of the U.S.

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      federal government, the image is in the public domain in the United States Recuperado de: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Meiosis_Overview_es.svg

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      Reproducción de organismos


      Otra clase de reproducción, es la de los organismos pluricelulares en sí. Ésta puede llevarse a cabo de dos diferentes formas: sexual y asexual.

      La reproducción sexual es el proceso de crear un nuevo organismo descendiente a partir de la combinación de material genético de dos organismos con material genético similar, comenzando con el proceso de la meiosis, para producir las células reproductivas para cada organismo. Este tipo de reproducción se da en una gran cantidad de animales y en las plantas con flores, aunque de una manera diferente.

      Por otra parte, la reproducción asexual es una forma de reproducción de un ser vivo ya desarrollado en la cual a partir de una célula o un grupo de células, se desarrolla por procesos de mitosis un individuo completo, genéticamente idéntico al primero. Se lleva a cabo con un solo progenitor y sin la intervención de las células sexuales o gametos.

      La reproducción asexual se puede clasificar, a su vez, de diferentes maneras:

      • En animales:

        • Sólo se presenta en los organismos, cuyas células conservan aún la totipotencia embrionaria, es decir, la capacidad de no solo multiplicarse, sino también de diferenciarse en distintos tipos de células para lograr la reconstrucción (regeneración) de las partes del organismo que pudieran faltar. Como la totipotencia embrionaria es tanto más común cuanto más sencilla es la organización animal, ésta tiene lugar en esponjas, celentéreos, anélidos, nemertea, equinodermos y también en los estados larvarios y embrionarios de todos los animales.

        • Fragmentación: es un método de división asexual animal por el cual un individuo se divide en dos o más trozos, cada uno de los cuales es capaz de reconstruir un organismo por completo. Unas veces, este proceso de reconstrucción se efectúa después de producirse la escisión aunque lo frecuente es que se realice antes de dividirse. En el primer caso, la fragmentación puede deberse a un accidente fortuito, mientras que en el segundo caso se realiza de forma espontánea.

      • En organismos unicelulares:

        • Gemación: es una división desigual; consiste en la formación de prominencias sobre el individuo progenitor, y que al crecer y desarrollarse, originan nuevos seres que pueden separarse del organismo parental o quedar unidos a él, iniciando así una colonia. A nivel unicelular, es un proceso de mitosis asimétrica que se da en algunos seres unicelulares, como las levaduras.

        • Bipartición: es una manera de reproducción asexual que se lleva a cabo en arqueas y bacterias. Consiste en la duplicación del ADN, seguida de la división del citoplasma, dando lugar a dos células hijas.

      • En plantas:

        • Esporulación: tiene como medios de reproducción esporas, que son estructuras resistentes y constan de una sola célula protegida por una gruesa envoltura que les permite resistir condiciones ambientales desfavorables De cada organismo, la esporulación se puede ver favorecida o desencadenada por circunstancias medioambientales adversas, como falta de disponibilidad de nutrientes o de luz, o puede ser parte del ciclo de vida normal durante la reproducción. La bacteria Bacillus subtilis y el hongo del pan Neurospora crassa se usan frecuentemente en el laboratorio como organismos modelo en los estudios de esporulación. En los animales la meiosis produce gametos, pero en las plantas y en hongos, en cambio produce esporas.

        • La apomixis: es la reproducción asexual por medio de semillas. Las plantas que presentan este tipo de reproducción producen sus semillas sin que ocurra meiosis ni fecundación, por lo que sus descendientes son genéticamente idénticos a la planta madre

        • La multiplicación vegetativa artificial: que se puede dar de varias maneras:

          • Injertos: Un fragmento de tallo de una planta (injertos óseos), se introduce dentro del tallo o tronco de la misma especie o distinta. Se suele usar en árboles frutales o especies ornamentales.

          • Estacas: la reproducción por estacas consiste en cortar un fragmento de tallo con yemas y enterrarlo. Después se espera hasta que broten raíces. Así se obtiene una nueva planta.

          • Esqueje o gajos: tallos que se preparan, en recipientes con agua o en tierra húmeda, donde forman nuevas raíces, tras lo cual pueden plantarse.


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Actividad de aprendizaje U4-A3


Ejercicio 31:


El proceso de división de la célula madre puede ser de tres tipos, diferenciados entre sí por la forma en que llevan a cabo su partición y por el tamaño y número de células hijas que se forman. ¿Cuál de ellos es el que corresponde a la siguiente descripción?


Este proceso de división celular comienza con la división repetida del núcleo. Los núcleos resultantes se rodean de pequeñas porciones de citoplasma formando pequeñas células llamadas esporas. Las esporas se liberan al romperse la membrana de la célula madre.


  1. Esporulación

  2. Gemación

  3. Fragmentación

  4. Bipartición


    1. Los principios de la herencia.


      La herencia biológica es el proceso por el cual la descendencia de una célula u organismo adquiere o está predispuesta a adquirir las características (físicas, fisiológicas, morfológicas, bioquímicas o de conducta) de sus progenitores. Esas características pueden transmitirse a la generación siguiente o dar un salto y aparecer dos o más generaciones después.

      El primero en estudiar la herencia biológica fue Gregor Mendel, que mediante sus estudios con guisantes y otros vegetales, pudo establecer tres leyes con las cuales explicaba el modo de transmisión de ciertas características de los progenitores a la descendencia, y que hoy día aún se siguen teniendo en cuenta:

      Primera ley o principio de la uniformidad: “Cuando se cruzan dos individuos de raza pura, los híbridos resultantes son todos iguales."

      Segunda ley o principio de la segregación: Un organismo individual posee dos alelos (combinaciones de características) que codifican un rasgo, y estos alelos se separan en proporciones iguales cuando se forman gametos.

      Tercera ley o principio de la combinación independiente: Los genes que codifican diferentes características se distribuyen de forma independiente cuando se forman los gametos.


      Genética

      Es el área de estudio de la biología que busca comprender y explicar cómo se transmite la herencia biológica de generación en generación. Se trata de una de las áreas fundamentales de la biología moderna, abarcando en su interior un gran número de disciplinas propias e interdisciplinarias que se relacionan directamente con la bioquímica y la biología celular.


      Gen

      Un gen es una unidad de información en una localización específica del ácido desoxirribonucleico (ADN) que codifica un producto funcional, proteínas por ejemplo. Es la unidad molecular de la herencia genética, pues almacena la información genética y permite transmitirla a la descendencia.


      Mutación


      Es el cambio en la secuencia de un gen en el ADN original de un organismo, que puede producir una variación en las características de éste y que no necesariamente se transmite a la

      descendencia. Se presenta de manera espontánea y súbita o por la acción de mutágenos. Este cambio estará presente en una pequeña proporción de la población o del organismo.


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      Actividad de aprendizaje U4-A3


      Ejercicio 32:


      Seleccione la opción que contiene el nombre popular de la biomolécula a la que se refiere el siguiente texto:


      Su función principal es almacenar información genética para la construcción de proteínas y ARN. Almacena y transmite de generación en generación toda la información indispensable para el desarrollo de las funciones biológicas de un organismo. Esta información es irrepetible. Se le conoce también como molécula de la herencia.


      1. Nucleótido

      2. ARN

      3. ATCG

      4. ADN


    2. Las aportaciones más relevantes de la Biotecnología.


      La Biotecnología se refiere a toda aplicación tecnológica que utilice sistemas biológicos y organismos vivos o sus derivados para la creación o modificación de productos o procesos para usos específicos.

      Hoy en día, diferentes tipos de industrias utilizan estos avances para crear nuevos productos y servicios.

      Estos avances, dependiendo del campo de estudio en que serán aplicados, se pueden clasificar en diferentes tipos de Biotecnología.


      Biotecnología roja


      Se aplica a la utilización de biotecnología en procesos relacionados con la salud.

      Algunos ejemplos son la obtención de organismos para producir antibióticos, el desarrollo de vacunas más seguras y nuevos fármacos, los diagnósticos moleculares, las terapias regenerativas y el desarrollo de la ingeniería genética para curar enfermedades a través de la manipulación génica.


      Biotecnología blanca


      También conocida como biotecnología industrial, es aquella aplicada a procesos industriales.

      Un ejemplo es la obtención de microorganismos para generar un producto químico o el uso de enzimas como catalizadores o inhibidores enzimáticos industriales, ya sea para producir productos químicos valiosos o destruir contaminantes químicos peligrosos.

      También se aplica a los usos de la biotecnología en la industria textil, en la creación de nuevos materiales, como plásticos biodegradables y en la producción de biocombustibles. Su principal objetivo es la creación de productos fácilmente degradables, que consuman menos energía y generen menos desechos durante su producción. La biotecnología blanca tiende a consumir menos recursos que los procesos tradicionales utilizados para producir bienes industriales.


      Biotecnología verde

      Se centra en la agricultura como campo de explotación. Un ejemplo de ello es la obtención de plantas transgénicas capaces de crecer en condiciones ambientales desfavorables o plantas resistentes a plagas y enfermedades. Se espera que la biotecnología verde produzca soluciones más amigables con el medio ambiente que los métodos tradicionales de la agricultura industrial. Un ejemplo de esto es la ingeniería genética en plantas para expresar plaguicidas, con lo que se elimina la necesidad de la aplicación externa de los mismos.


      Biotecnología gris


      También llamada Biotecnología del Medio Ambiente, es aquella aplicada al mantenimiento de la biodiversidad, preservación de las especies y la eliminación de contaminantes y metales pesados de la naturaleza. Está muy ligada a la biorremediación, utilizando plantas y microorganismos para reducir contaminantes.


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      Actividad de aprendizaje U4-A3


      Ejercicio 33:


      Qué término se utiliza para denominar a la ciencia que mediante la manipulación del ADN permite, entre otras aplicaciones, el desarrollo de vacunas de nueva generación (más seguras, con menos efectos secundarios) y el uso de enzimas como catalizadores (biocatalizadores) o inhibidores enzimáticos industriales, ya sea para producir productos químicos valiosos o destruir contaminantes químicos peligrosos (por ejemplo utilizando oxidorreductasas).


      1. Citología

      2. Biónica

      3. Biología

      4. Biotecnología


    3. Los principios estructurales y funcionales de los seres vivos.


      Homeostasis


      La homeostasis es el equilibrio en un medio interno, como por ejemplo nuestro cuerpo. El organismo realiza respuestas adaptativas con el fin de mantener la salud. Los mecanismos homeostáticos actúan mediante procesos de retroalimentación y control. Cuando se produce un desequilibrio interno por varias causas, estos procesos se activan para reestablecer el equilibrio.

      Para que las células de nuestro cuerpo puedan vivir y funcionar correctamente tienen que mantenerse en un ambiente constante, tanto en su interior celular como en el líquido extracelular.

      Hay básicamente dos tipos de mecanismos homeostáticos efectores:

      • Vías nerviosas (impulsos nerviosos)

      • Vías endocrinas (hormonas)

        A continuación se enumeran algunos ejemplos de homeostasis en el cuerpo humano:

        Temperatura corporal interna

        La temperatura corporal interna de los humanos es un gran ejemplo de homeostasis. Cuando un individuo está sano, su temperatura corporal se mantiene en 37º El cuerpo puede controlar la temperatura haciendo o liberando calor.

        Mantenimiento de los niveles de glucosa

        La glucosa es un tipo de azúcar que se encuentra en el torrente sanguíneo, pero el cuerpo debe mantener niveles adecuados de glucosa para asegurarse de que una persona permanezca sana.

        Cuando los niveles de glucosa se elevan demasiado, el páncreas libera una hormona conocida como insulina. Si estos niveles caen demasiado bajos, el hígado convierte el glucógeno en la sangre en glucosa nuevamente, elevando los niveles.

        Funciones del sistema linfático

        Cuando las bacterias o los virus que pueden enfermarte entran en tu cuerpo, el sistema linfático contraataca para ayudar a mantener la homeostasis, trabajando para combatir la infección y asegurándose de que sigas sano.

        Regulación de la presión arterial

        El mantenimiento de la presión arterial sana es un ejemplo de homeostasis. El corazón puede detectar cambios en la presión arterial, lo que hace que envíe señales al cerebro, que luego envía señales que le dicen al corazón cómo responder.

        Si la presión arterial es demasiado alta, naturalmente el corazón debe disminuir la velocidad; mientras que si es demasiado baja, el corazón tendrá que acelerar.

        Equilibrio de ácidos y bases

        El cuerpo de un humano contiene sustancias químicas conocidas como ácidos y bases, y un equilibrio adecuado de éstas es necesario para que el cuerpo funcione óptimamente. Los pulmones y los riñones son dos de los sistemas de órganos que regulan los ácidos y las bases dentro del cuerpo.

        Nivel de agua

        Más de la mitad del porcentaje de peso corporal de un ser humano es agua, y mantener el equilibrio correcto de agua es un ejemplo de homeostasis. Las células que contienen demasiada agua, se hinchan y pueden incluso explotar.

        Las células con muy poca agua pueden terminar encogiéndose. Tu cuerpo mantiene un equilibrio de agua adecuado para que ninguna de estas situaciones ocurra.

        Control del calcio

        La regulación de los niveles del calcio por parte del cuerpo humano es un ejemplo de homeostasis. Cuando los niveles disminuyen, la paratiroides libera hormonas. Si los niveles de calcio se tornan muy altos, la tiroides ayuda a fijar el calcio en los huesos y disminuye los niveles de calcio en sangre.

        Ejercicio físico

        El ejercicio hace que el cuerpo mantenga la homeostasis mediante el envío de lactato a los músculos para darles energía.

        Con el tiempo, esto también señala al cerebro que es hora de dejar de hacer ejercicio, para que los músculos puedan obtener el oxígeno que necesitan.

        Sistema nervioso y respiración

        El sistema nervioso ayuda a mantener la homeostasis en los patrones de respiración. Debido a que la respiración es involuntaria, el sistema nervioso asegura que el cuerpo reciba el oxígeno necesario al respirar.

        Sistema urinario

        Cuando las toxinas entran en tu sangre, interrumpen la homeostasis de tu cuerpo. El cuerpo humano, sin embargo, responde deshaciéndose de estas toxinas mediante el uso del sistema urinario.

        Un individuo simplemente orina las toxinas y otras cosas desagradables de la sangre, restaurando la homeostasis al cuerpo humano.

        Principales tejidos del organismo


        En los seres humanos existen cuatro tipos básicos de tejido:

      • Tejido muscular: tejido muscular lisotejido muscular estriado o esquelético y tejido muscular cardiaco.

      • Tejido nervioso: neuronas.

      • Tejido epitelial: epitelio de revestimiento y epitelio glandular.

      • Tejido conectivo: tejido adiposo, tejido cartilaginoso, tejido óseo, tejido hematopoyético y tejido conjuntivo.

        De estos tipos de tejidos pueden estar formados los órganos, que a su vez (como ya estudiamos anteriormente) forman sistemas.


        Sistemas del cuerpo humano


        En el cuerpo humano, existen doce sistemas y aparatos que desarrollan funciones concretas, interrelacionadas, necesarias para el correcto funcionamiento del organismo.

        Los sistemas del cuerpo humano son:

      • Sistema circulatorio: reparte el oxígeno necesario a todas las células del cuerpo, a través de los glóbulos rojos de la sangre.

      • Sistema respiratorio: este sistema fundamental del cuerpo es el conjunto de órganos que hacen posible la respiración. Allí es donde se realiza el intercambio de gases, donde la sangre es capaz de captar todo el oxígeno de la atmósfera y eliminar el dióxido de carbono.

      • Aparato digestivo: es un conjunto de órganos que se encargan del proceso de la digestión; se conoce como tal a la modificación de los alimentos, de forma que las células del organismo puedan absorber sus nutrientes.

      • Sistema excretor: Este sistema está formado comúnmente por los riñones, y el sistema urinario, además de la vía excretora, que es la encargada de expulsar todos esos líquidos y sustancias que el cuerpo humano no necesita, más conocida como la orina.

      • Sistema endocrino: es uno de los más importantes del cuerpo humano y también es uno de los menos conocidos. El sistema endocrino engloba todas las glándulas del organismo, las cuales tienen la tarea de regular el funcionamiento de todo el cuerpo. La hipófisis, la tiroides y el páncreas son algunas de las glándulas que conforman el sistema glandular. El funcionamiento, bueno o malo, de cada uno de los órganos del sistema endocrino incide sobre el cuerpo humano y sobre la psiquis de la persona, de hecho, los

        rasgos de la personalidad de un individuo están marcados por el funcionamiento de sus glándulas.

      • Sistema inmunológico: se puede comparar con un escudo protector, ya que su principal tarea es evitar que las infecciones y virus se propaguen. Su capacidad consiste en contener las enfermedades y con ayuda de los linfocitos o glóbulos blancos prevenir que se estacionen y desarrollen en los demás órganos del cuerpo.

      • Sistema linfático: es parte del sistema circulatorio, y podría decirse que básicamente, funciona como el vehículo a través del cual se transporta la ‘linfa’ en nuestro cuerpo. El mismo además, tiene algunas similitudes con el sistema circulatorio, motivo por el cual se le considera como un sistema secundario de circulación.

      • Sistema nervioso: es el más complejo. Controla tanto las acciones voluntarias del cuerpo como las involuntarias entre las que se encuentran el respirar por ejemplo. El sistema nervioso central está formado por el encéfalo y la médula espinal. Recibe la información y la procesa para controlar las funciones corporales.

      • Aparato reproductor: está formado por un conjunto de órganos que permiten la reproducción del ser humano.

      • Sistema muscular: está formado por 650 músculos que permiten el movimiento del cuerpo humano.

      • Sistema esquelético: El sistema esquelético lo componen 206 huesos que se conectan por tendones, cartílagos y ligamento. El esqueleto permite el movimiento, pero también está involucrado en la creación de células sanguíneas y el almacenamiento de calcio. Junto con el sistema nervioso, articular y muscular forma el aparato locomotor.

      • Sistema integumentario: está conformado por la piel (epidermis) y protege el organismo de las condiciones del exterior.


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      Actividad de aprendizaje U4-A3


      Ejercicio 34:


      El cuerpo humano tiene una temperatura interna de 37°C. Cuando la temperatura ambiente es elevada, el cuerpo pierde calor por sudoración y otros procesos. Cuando desciende la temperatura ambiental, el cuerpo produce calor adicional.


      Este es un ejemplo el proceso fisiológico que permite a nuestro organismo mantener la estabilidad en la composición bioquímica de los líquidos, células y tejidos que lo constituyen, protegiéndolo de las variaciones en el ambiente. Su nombre proviene del griego ὅμοιος [homoios], que significa igual, y στάσις [stásis], que significa estabilidad. ¿Con qué nombre se conoce a este proceso?


      1. Diálisis

      2. Homeostasis

      3. Autopoiesis

      4. Fotosíntesis

    4. Las plantas como organismos complejos de gran importancia para los seres vivos.


      Aunque todos sepamos qué es una planta, al definirla, podemos decir que es un ser vivo autótrofo, sin capacidad de movimiento y cuyas paredes celulares se componen principalmente de celulosa.

      Aquí analizaremos a grandes rasgos las partes de una planta.

      Raíz: fija la planta al suelo, y son las partes ramificadas, fijas en la tierra, por donde las plantas captan el agua y sales minerales para nutrirla.

      Tallo: Sostiene las hojas, transporta los minerales y agua desde la raíz al resto de la planta.

      Hoja: En ellas se produce la transformación del agua y minerales en nutrientes.

      Flor: La función de la flor es producir semillas a través de la reproducción sexual, pero no todas las plantas tienen flores.

      Fruto: Sirve para proteger las semillas durante su desarrollo y ayuda a dispersarlas.


      Importancia de las plantas


      Las plantas nos proporcionan alimentos, medicinas, madera, combustible y fibras. Además, brindan cobijo a multitud de otros seres vivos, producen el oxígeno que respiramos, mantienen el suelo, regulan la humedad y contribuyen a la estabilidad del clima.

      Las plantas verdes pueblan toda la Tierra. Son los únicos seres vivos capaces de captar la energía del sol para fabricar materia orgánica y liberar oxígeno. Por esta razón, son indispensables para la vida de otros organismos.

      Existe una inmensa variedad de plantas, algunas muy simples, otras muy evolucionadas. Forman parte de todos los ecosistemas y se han adaptado a diversos climas y condiciones del suelo. Algunas pueden vivir en sitios muy secos, otras necesitan agua abundante.

      La mitad de los alimentos que consume la humanidad procede de sólo tres especies de plantas: el trigo, el arroz y el maíz.

      Más del 40% de las medicinas derivan de las plantas. Algunas se utilizan directamente, como las hierbas tradicionales. Otras se originan en el mundo vegetal, pero sufren complicados procesos de transformación.


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      Actividad de aprendizaje U4-A3


      Ejercicio 35:


      Estarás de acuerdo en tantos y tantos beneficios que las plantas nos brindan como el hecho de que incrementan la humedad en el aire, nos alegran la vista y reducen nuestro estés. En fin: seguramente habrás pensado en muchos otros beneficios.


      Conocedor como eres de las plantas, seguramente podrás identificar la parte o partes de la planta que a continuación se describe:


      Son las partes ramificadas, fijas en la tierra, por donde las plantas captan el agua y sales minerales para nutrirla.


      1. Raíz

      2. Tallo

      3. Fruto

      4. Flor


        PRACTICA CIERRE DE UNIDAD

        "MAQUETA DE LA CELULA"

        Objetivos:


        Identificar la importancia y la estructura de la célula en los seres vivos. Reconocer y describir las partes de una célula.


        Procedimiento:

        Elaboraras una maqueta tridimensional de la célula elegida (vegetal o animal), de preferencia deben utilizar materiales orgánicos (como parte de frutas, verduras, cereales, semillas).

        Sin embargo, si crees, que debas incluir algún material no-orgánico, lo puedes hacer como (plastilina, colorantes, aluminio etc.).

        Se deberá explicar los diferentes organelos que integran a la célula con sus funciones más importantes


        UNIDAD 5. ECOLOGÍA Y MEDIO AMBIENTE.


        Módulo V.

        CIENCIAS EXPERIMENTALES


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        Unidad 1.

        Física I

        Unidad 2.

        Física II

        Unidad 3.

        Química

        Unidad 4.

        Biología

        Unidad 5.

        Ecología y Medio Ambiente





        ¿Qué voy a aprender? image


        Comprender los conceptos de la ecología a partNirods eenl caonntárlaimsiossdaequlíos niveles de organización de la materia viva; identificando sus interacciones con la sociedad y el impacto ambiental que genera con el uso inadecuado de los recursos naturales.

        Reconocer y clasificar la estructura ambiental del entorno y proponer alternativas para la solución de la problemática ambiental mediante el manejo adecuado de los recursos naturales.


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        El concepto de ecología y relacionarlo con otras ciencias.

        5.1.

        Para comenzar esta sección, es importante resaltar que, hoy en día, este bloque es uno de los más necesarios para poder preservar nuestro planeta, para poder asegurar un futuro estable para las próximas generaciones, sensibilizar y crear conciencia de los problemas y retos ambientales que enfrenta hoy en día la humanidad. Comenzaremos definiendo el término de Ecología¸ y explorando qué es lo que estudia.

        La ecología es la rama de la biología que estudia las relaciones de los diferentes seres vivos entre sí y con su entorno: «la biología de los ecosistemas».

        El término proviene de ökologie, el cual fue acuñado en 1869 por el naturalista y filósofo alemán prusiano Ernst Haeckel a partir de las palabras griegas oikos (casa, vivienda, hogar) y logos (estudio o tratado), por ello ecología significa «el estudio del hogar».

        La ecología y su relación con otras ciencias Niveles de organización de la ecología

        La vida en el planeta se puede organizar en diferentes niveles:

        • Organismo (las interacciones de un ser vivo dado con las condiciones abióticas directas que lo rodean)

        • 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).

En las siguientes secciones se analizarán algunos de estos conceptos más a fondo.


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Actividad de aprendizaje U5-A3


Ejercicio 36:


El término ökologie fue acuñado en 1869 por el naturalista y filósofo alemán prusiano Ernst Haeckel a partir de las palabras griegas oikos (casa, vivienda, hogar) y logos (estudio o tratado), por ello ecología significa...


  1. «casa estudiada».

  2. «la casa - hogar».

  3. «vivienda hogareña».

  4. «el estudio del hogar».

    1. 5.2. Los conceptos básicos de Ecología.


      Para poder estudiar la Ecología correctamente, se requiere dejar claros algunos conceptos básicos de esta ciencia.

      Biomasa es la cantidad total de materia viviente, en un momento dado, en un área determinada o en uno de sus niveles tróficos, y se expresa en gramos de carbono, o en calorías, por unidad de superficie.

      Hábitat de un organismo es el lugar donde vive, su área física, alguna parte específica de la superficie de la tierra, aire, suelo y agua.

      Nicho ecológico es el estado o el papel de un organismo en la comunidad o el ecosistema. Depende de las adaptaciones estructurales del organismo, de sus respuestas fisiológicas y su conducta.

      La productividad es una característica de las poblaciones que sirve también como índice importante para definir el funcionamiento de cualquier ecosistema.


      Ambiente es el conjunto de los componentes bióticos (seres vivos, vegetales o animales) y de los componentes abióticos (luz, aire, temperatura, humedad, etc.) potencialmente capaces de

      influir sobre un organismo.


      Biotopo es el lugar/espacio o territorio donde vive se desarrolla y se interrelaciona una

      comunidad de vida

      .


      Potencial biótico


      El potencial biótico se puede definir como la máxima capacidad de reproducción que una población en condiciones óptimas. Esto significa que es el resultado de la manifestación del aumento poblacional como consecuencia de los nacimientos que se producirían si todos los organismos o todas las hembras, según sea el caso se reprodujeran, sin que existiera procesos como muertes o desplazamientos ni carencias ni presiones que pudieran alterar la natalidad de la población, es decir cuando el medio provee agua, alimentos, clima adecuado y ausencia de poblaciones con efectos negativos.

      Cadena alimenticia


      Explica y analiza el proceso de transferencia de sustancias nutritivas a través de las diferentes especies de una comunidad biológica, en el que cada uno se alimenta del precedente y es alimento del siguiente.

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      Comunidad es el conjunto de poblaciones de diferentes especies que ocupan un área particular.

      Población es el grupo de individuos de una especie de organismos que se cruzan entre sí y están en un mismo lugar.


      Actividad de aprendizaje U5-A37


      Ejercicio 37:


      Una de las siguientes afirmaciones es falsa; identifícala.


      1. Potencial biótico se refiere a la máxima capacidad que poseen los individuos de una población para reproducirse en condiciones óptimas.

      2. Una comunidad es un grupo de organismos de la misma especie que conviven en un área específica.

      3. El potencial biótico representa la capacidad máxima reproductiva de las hembras contando con una óptima disponibilidad de recursos.

      4. La especie es la agrupación taxonómica de organismos con una estructura y funcionamiento semejantes que son interfértiles y comparten un antecesor común

  1. 5.3. Los factores ambientales.


En nuestro planeta, el medio ambiente se compone básicamente de dos diferentes tipos de factores ambientales: bióticos (seres vivos) y abióticos (no vivos).


Factores Bióticos


Los factores bióticos son todos los organismos en un ecosistema que se encuentren “vivos”, es decir, toda la flora y fauna de un lugar.

Los factores bióticos pueden ser, a su vez, clasificados por tres tipos básicos:

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Actividad de aprendizaje U5-A3


Ejercicio 38:


Seleccione la opción que contiene el nombre de los factores a que se refiere el siguiente texto:


En ecología son llamados factores _ _, los distintos componentes "no vivos" que determinan el espacio físico en el cual habitan los seres vivos.


  1. mortales

  2. abióticos

  3. fríos

  4. bióticos

    1. Las características de la población.


      Dentro de los niveles de organización de la ecología, se enumeraron algunos conceptos. El que estudiaremos en esta sección, es el concepto de Población.

      Como ya se mencionó, una población ecológica es el conjunto de individuos de la misma especie, y una especie es la agrupación taxonómica de organismos con una estructura y funcionamiento semejantes que son interfértiles y comparten un antecesor común.

      Las características de la población son:

      • Tamaño: está dado por el número de individuos que conforman la población.

      • Densidad: está dada por un número de habitantes sobre unidad de superficie.

      • Distribución: se refiere a cómo están distribuidos los individuos en la superficie que habitan.

      • Tasa de natalidad: se utiliza para hacer referencia a la cifra proporcional de los nacimientos que tienen lugar en una población y un periodo de tiempo determinados.

      • Mortalidad: por otro lado, este concepto se refiere a la cantidad proporcional de muertes que tienen lugar en una población y un periodo de tiempo determinados.

      • Migración: es el número de individuos que abandonan una población por unidad de tiempo.

      • Crecimiento: Se refiere a la cantidad de individuos en los que aumenta o disminuye una población con respecto a un periodo de tiempo y un espacio determinados.

      • Sociabilidad: Es la tendencia de las especies de una comunidad a asociarse. Por ejemplo, algunas plantas dan sombra a sus socias a cambio de abono o protección ambiental.


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        Actividad de aprendizaje U5-A3


        Ejercicio 39:


        A qué propiedad de una población se refiere el siguiente texto:


        Número de individuos que abandonan una población por unidad de tiempo.


        1. Densidad

        2. Emigración

        3. Proporción de edades

        4. Tasa de natalidad


    2. Las características de una comunidad.


      La comunidad, en ecología, también conocida como biocenosis, es un conjunto de poblaciones de diferentes especies que comparten un lugar común en el espacio llamado hábitat. Este lugar se denomina biotopo (literalmente, lugar para la vida) y constituye el espacio y el soporte más primario de la comunidad ecológica.

      Las comunidades ecológicas son importantes, pues en ellas se llevan a cabo todas las interacciones necesarias entre especies para la supervivencia y equilibrio de los seres más capaces, que serán los que evolucionarán y se adaptarán para el futuro.

      Las propiedades de una comunidad ecológica son:

      • Estructura: puede describirse mediante su riqueza, que es el número de especies presente.

      • Diversidad: es una medida de la riqueza y la uniformidad de especies (porcentaje).

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        0

      • Cobertura: es el área que ocupa la comunidad de la cual se hace referencia, en donde cada población de las que integran ocupará una subárea comprendida dentro del mismo espacio.

        Actividad de aprendizaje U5-A4


        Ejercicio 40:


        Selecciona la propiedad de la comunidad ecológica a que hace referencia la siguiente descripción:


        Es la tendencia de las especies de una comunidad a asociarse. Por ejemplo, algunas plantas dan sombra a sus socias a cambio de abono o protección ambiental.


        1. Cobertura

        2. Estructura

        3. Sociabilidad

        4. Riqueza de especies.


        5.6. Alternativas de solución a los problemas de impacto ambiental y desarrollo sustentable.

        En esta sección analizaremos algunas de las medidas que se han ido implementado y se busca implementar a manera de solución para los principales problemas ambientales de la actualidad.

        A raíz de todos estos problemas que han ido surgiendo en las últimas décadas, y de la concientización que está tomando un lugar cada vez más importante en la cultura popular, han surgido campos de estudio como el Desarrollo Sustentable y las Energías Renovables, que analizaremos en esta sección, así como la Ecotecnología, que se estudiará a fondo en la última sección de esta guía.


        Desarrollo sustentable


        Es la capacidad de la sociedad para satisfacer las necesidades de las generaciones actuales sin comprometer los recursos y oportunidades para el crecimiento y desarrollo de las generaciones futuras.

        Obedece a la idea básica de satisfacer las necesidades de la sociedad actual sin comprometer la estabilidad del futuro, es decir, mantener un equilibro “Sustentable” entre las personas a fin de desarrollar estrategias en pro del bienestar del mundo.

        Energías renovables


        Se denomina energía renovable a la energía que se obtiene de fuentes naturales virtualmente inagotables, ya sea por la inmensa cantidad de energía que contienen, o porque son capaces de regenerarse por medios naturales.

        Algunos ejemplos de Energías Renovables son:

      • Energía solar: Se obtiene directamente por efecto de los rayos del sol, que pueden producir energía térmica (calorífica) o eléctrica (a partir de celdas fotovoltaicas).

      • Energía hidráulica: Se origina por el movimiento del agua. En nuestro país se produce energía de este tipo a través de más de 60 plantas hidroeléctricas.

      • Energía eólica: se obtiene a partir del movimiento del viento, aprovechado por turbinas, las cuales generan energía eléctrica a partir de su movimiento.

      • Energía mareomotriz: se obtiene a partir del movimiento del oleaje del mar, colocando turbinas dentro de las playas.

      • Energía geotérmica: para aprovechar la energía del calor de la tierra, se usan los géiseres, con instrumentos que canalizan el chorro de vapor emergente de estos para producir movimiento de turbinas en centrales geotérmicas, y al final el movimiento de las turbinas se convierte en energía eléctrica.


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1

Actividad de aprendizaje U5-A4


Ejercicio 41:


Selecciona el concepto ecológico definido en el siguiente texto:


Capacidad del sistema humano para satisfacer las necesidades de las generaciones actuales sin comprometer los recursos y oportunidades para el crecimiento y desarrollo de las generaciones futuras


  1. Desarrollo sustentable

  2. Desarrollo neoliberal

  3. Desarrollo alterno

  4. Subdesarrollo sustentable

    1. El concepto de ecosistema.


      Un ecosistema es un sistema biológico constituido por una comunidad de organismos vivos (biocenosis) y el medio físico donde se relacionan (biotopo).

      Los ecosistemas se pueden clasificar de acuerdo a su tamaño en los siguientes:

      • Microecosistemas: son ecosistemas que funcionan en espacios muy reducidos que pueden ser de apenas unos centímetros. Por lo general los elementos que los componen suelen ser muy pequeños, incluso microscópicos y requieren de unas condiciones muy específicas para que puedan existir.

      • Mesoecosistemas: es un ecosistema que va desde los 1 000 kilómetros cuadrados hasta los 100 mil kilómetros cuadrados.

      • Macroecosistemas: Ocupan superficies mayores a los 100 mil kilómetros cuadrados.


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        2

        Actividad de aprendizaje U5-A4


        Ejercicio 42:


        ¿Bajo qué nombres suelen clasificarse los ecosistemas para hacer referencia a su tamaño?


        1. Microecosistema, mesoecosistema y macroecosistema

        2. Microsistema y macrosistema

        3. Micro, pequeño, regular, mediano y grande.

        4. Natural y artificial

    2. La dinámica de los sistemas que integran la biósfera.


      La biosfera o biósfera es el sistema formado por el conjunto de los seres vivos del planeta Tierra y sus interrelaciones. Significa, literalmente «envoltura viva», hablando de la Tierra, y es el de uso más extendido, pero también se habla de biósfera, en ocasiones, para referirse al espacio dentro del cual se desarrolla la vida.

      La biósfera se complementa con la atmósfera y, en conjunto, se pueden dividir en capas que se enumeran a continuación.


      Litosfera

      La litosfera o litósfera es la capa sólida superficial de la Tierra, caracterizada por su rigidez. Está formada por la corteza terrestre y la zona más externa del manto, y mantiene un equilibrio isostático sobre la astenosfera, una capa «plástica» que forma parte del manto superior. La litosfera suele tener un espesor aproximado de 50 a 100 km, siendo su límite externo la superficie terrestre.


      Hidrósfera


      La hidrosfera o hidrósfera es el sistema material constituido por el agua que se encuentra sobre la superficie de la tierra sólida, y también parte de la que se encuentra bajo la superficie, en la corteza terrestre, es decir, es la suma de toda el agua de la tierra.


      Atmósfera


      En el bloque de Física, se habló un poco sobre la atmósfera y los efectos que tiene de presión en los sistemas físicos, sin embargo, ahora veremos más detalladamente su definición, sus partes y características.

      La atmósfera es la capa de gas que rodea a un cuerpo celeste. Los gases resultan atraídos por la gravedad del cuerpo, y se mantienen en ella si la gravedad es suficiente y la temperatura de la atmósfera es baja.

      La atmósfera se divide en las siguientes capas:

      • Troposfera: Está situada a unos 10 o 12 km de la superficie terrestre. Es la capa en la que se producen los movimientos horizontales y verticales del aire que son provocados por los vientos y otros fenómenos atmosféricos como las nubes, lluvias, cambios de temperatura

      • Estratosfera: Es la capa que se encuentra entre los 10 km y los 50 km de altura. Los gases se encuentran separados formando capas o estratos de acuerdo a su peso. Una de ellas es la capa de ozono que protege a la Tierra del exceso de rayos ultravioleta provenientes del Sol. Las cantidades de oxígeno y dióxido de carbono son casi nulas y aumenta la proporción de hidrógeno. Actúa como regulador de la temperatura, siendo en su parte inferior cercana a los –60 °C y aumentando con la altura hasta los 10 o 17 °C. Su límite superior es la estratopausa.

      • Mesosfera: En esta capa la temperatura disminuye hasta los –70 °C conforme aumenta su altitud. Se extiende desde la estratopausa (zona de contacto entre la estratosfera y la mesosfera) hasta una altura de unos 80 km, donde la temperatura vuelve a descender hasta unos –80 °C o –90 °C. Su límite superior es la mesopausa.

      • Termosfera o Ionosfera: Es la capa que se encuentra entre los 90 y los 400 kilómetros de altura. En ella existen capas formadas por átomos cargados eléctricamente, llamados iones. Al ser una capa conductora de electricidad es la que posibilita las transmisiones de radio y televisión por su propiedad de reflejar las ondas electromagnéticas. El gas predominante es el nitrógeno. Allí se produce la destrucción de los meteoritos que llegan a la Tierra. Su temperatura aumenta desde los –76 °C hasta llegar a 1500 °C. Su límite superior es la termopausa o ionopausa.

      • Exosfera: Es la capa en la que los gases poco a poco se dispersan hasta que la composición es similar a la del espacio exterior. Es la última capa de la atmósfera, se localiza por encima de la termosfera, aproximadamente a unos 580 km de altitud, en contacto con el espacio exterior, donde existe prácticamente el vacío. Es la región atmosférica más distante de la superficie terrestre. En esta capa la temperatura no varía y el aire pierde sus cualidades.


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        3

        Actividad de aprendizaje U5-A4


        Ejercicio 43:


        ¿Cuál de los siguientes textos es adecuado para describir la Hidrosfera?


        1. Es la capa superior y la de mayores dimensiones, en ella el aire se enrarece cada vez más y la temperatura aumenta considerablemente. Es fundamental porque provoca la desintegración de los meteoritos que llegan a ella desde el espacio.

        2. Es la capa inferior de la atmósfera que se halla en contacto con la superficie de la Tierra. Alcanza un grosor de unos 10 km. Hace posible la existencia de plantas y animales. Aquí ocurren todos los fenómenos meteorológicos. Actúa de regulador de la temperatura del planeta.

        3. Es la mezcla de varios gases que rodea cualquier objeto celeste que tenga un campo gravitatorio suficiente para impedir que escapen. En la Tierra proporciona los gases que necesitamos los seres vivos. Tiene un grosor aproximado de 1.000 km. y se divide en tres capas de características distintas: troposfera, estratosfera y ionosfera.

        4. Posibilita la vida sobre la Tierra. Está constituida por la suma de todas las aguas de nuestro planeta. Esta agua conforma un círculo continuo, llamado Ciclo del Agua: el agua se evapora y eleva debido al calor. Luego se enfría y condensa en forma de nubes; después se precipita en forma de lluvia, nieve o granizo regresando a sus fuentes.

    3. Las aplicaciones de la Ecotecnología.


Consiste en utilizar los avances de la tecnología para mejorar el medio ambiente a través de una reducción en la contaminación y una mayor sustentabilidad.

A todos estos avances en pos de la ecología y el medio ambiente, se le conocen como

ecotecnias.

Dentro de las ecotecnias se encuentran algunas como:

Bioconstrucción: en la cual los sistemas de edificación o establecimiento de viviendas, refugios u otras construcciones, se realizan con materiales de bajo impacto ambiental o ecológico, reciclados, reciclables o extraíbles mediante procesos sencillos y de bajo costo como, por ejemplo, materiales de origen vegetal y biocompatibles y que no supongan toxicidad alguna para las personas y el medio ambiente.

Captación pluvial: Es la práctica de captar agua de lluvias en las superficies duras de casas y edificios, para utilizarla en sustitución del agua entubada.

Biofiltros: también denominados filtros biológicos, son dispositivos que eliminan una amplia gama de compuestos contaminantes desde una corriente de fluido (aire o agua) mediante un proceso biológico.

Biodigestores: en su forma más simple son contenedores cerrados, herméticos e impermeables (Llamados reactores), dentro de los cuales se deposita materia orgánica como desechos vegetales o frutales (excluyendo a los cítricos ya que acidifican el medio); a su vez, materia que segregue bacterias, proveniente de la carne en descomposición o excremento de rumiantes, avícolas y/o humanos, dentro de una disolución con agua. Por lo tanto, esta mezcla, mediante la fermentación anaeróbica de los microorganismos, es degradada obteniendo como producto gas metano (Biogás) con trazas de otros gases. También se puede obtener un subproducto líquido, denominado bioabono (Biol), el cual puede ser utilizado como fertilizante ya que es rico en altos niveles de nitratos inorgánicos (NO3), potasio (K) y fósforo (P).

Construcción de azoteas y muros verdes: Es la siembra de plantas sobre la azotea o los muros de una casa o edificio. Generalmente se siembran hortalizas o pequeños arbustos que no demanden gran cantidad de agua y cuyo peso no imponga una carga extra al muro o azotea.

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4

Actividad de aprendizaje U5-A4


Ejercicio 44:


Recuerda que la Ecotecnología consiste en la aplicación de los avances tecnológicos para reducir el impacto de las actividades humanas sobre el ambiente y promover la sustentabilidad como forma de vida.


Selecciona el nombre de la práctica ecotecnológica descrita a continuación:


Es la práctica de captar agua de lluvias en las superficies duras de casas y edificios, para utilizarla en sustitución del agua entubada.


  1. Construcción de azoteas y muros verdes

  2. Captación de agua pluvial

  3. Construcción de casas ecológicas

  4. Agricultura urbana


SOLUCIÓN DE ACTIVIDADES DE APRENDIZAJE


U1- A1 Respuesta Inciso c)


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Solución

Como se estudió en la primera parte del tema de física, la descripción

Es la ciencia que se encarga del estudio de la energía, la materia, el tiempo y el espacio, así como de las interacciones que se dan entre estos cuatro conceptos.

Corresponde a la FÍSICA.


U1- A2 Respuesta Inciso c)


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Solución

Para poder resolver este problema, tenemos que tener en cuenta dos factores de conversión:

1 𝑚 = 100 𝑐𝑚

1 𝑖𝑛 = 2.54 𝑐𝑚


Por lo tanto, si convertimos 2.7 m a cm:


2.7 𝑚 (


100 𝑐𝑚

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1 𝑚


) = 270 𝑐𝑚


Ahora podemos convertir los centímetros obtenidos a pulgadas:

1 𝑖𝑛

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270𝑐𝑚 (

2.54 𝑐𝑚

) = 106.3 𝑖𝑛


La respuesta correcta está en el inciso c) 106.3 in.

U1- A3 Respuesta Inciso b)


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Solución

Recordemos que, en notación científica, cuando la base 10 tiene como exponente un número negativo, el número que representa en notación decimal es menor a 1, es decir, tiene un 0 seguido de un punto decimal.

En este caso, el exponente de la base 10 es -3, por lo que sabemos que el número que representa, tiene 3 ceros del lado izquierdo, con un punto decimal después del primer cero, y luego siguen las demás cifras, ya sin punto decimal:

7.05𝑥10−3 = 0.00705

Recordemos que en realidad el exponente indica cuántas cifras se recorre el punto decimal: si el exponente es negativo, se recorren hacia la izquierda; si es negativo, hacia la derecha.



U1- A4 Respuesta Inciso c)


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Solución

Existe una fórmula para calcular una distancia recorrida por un cuerpo físico a cierta velocidad, en un tiempo determinado:

𝑥 = 𝑣 ∙ 𝑡

Que nos indica que se tiene que multiplicar la velocidad que lleva, en este caso el avión, por el tiempo del recorrido:


𝑥 = (810

𝑘𝑚 ℎ


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) (6 ℎ) = 4 860 𝑘𝑚

Por último, tenemos que tomar en cuenta hacia dónde está llevando a cabo el recorrido, dato que nos entrega el problema, que indica que viaja hacia el norte, por lo tanto el inciso correcto es c) 4 860 km en dirección norte

U1- A5 Respuesta Inciso d)


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Solución

Para esta pregunta, solamente se tiene que analizar la fórmula para calcular la aceleración:

𝑣𝑓 − 𝑣𝑖

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𝑎 = 𝑡

Que nos indica que la aceleración es el cambio de velocidad por unidad de tiempo.


U1- A6 Respuesta Inciso a)


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Solución

Como hemos visto a lo largo de la guía, la manera de resolver un problema de física, se ponen los datos, la fórmula a utilizar y se sustituyen los datos en la fórmula, para realizar las operaciones correspondientes y así encontrar el resultado.

Datos:



𝑡 = ?


Fórmula a utilizar:

ℎ = 220 𝑚

𝑔 = 9.81 𝑚/𝑠2


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2ℎ

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𝑡 = √

𝑔


Sustitución de datos en la fórmula:


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𝑡 = √

(2)(220 𝑚)

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9.81 𝑚/𝑠2 =

440 𝑚

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9.81 𝑚/𝑠


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2 = 44.85 𝑠2 = 6.7 𝑠

U1- A7 Respuesta Inciso b)


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Solución

En este caso, sabemos que el peso es directamente proporcional a la aceleración de la gravedad del cuerpo celeste (planeta o satélite) donde un cuerpo se encuentre colocado, por lo que se asume simplemente que, en el planeta donde haya menos gravedad, un cuerpo pesará menos y, para este caso, la respuesta es Venus.



U1- A8 Respuesta Inciso a)


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Solución

La afirmación es verdadera, pues recordemos que cualquier esfuerzo que requiera aplicar una fuerza a través de cierta distancia, involucra un trabajo.



U1- A9 Respuesta Inciso b)


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Solución

Recordemos que la energía cinética es directamente proporcional al cuadrado de la velocidad del objeto en cuestión, por lo que asumimos que un móvil a una velocidad mucho mayor, tiene una energía cinética mucho mayor, por lo que es falso que la camioneta tenga más energía cinética que el automóvil del carreras.

U2- A10 Respuesta Inciso b)


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Solución

Analizando la descripción dada, recordemos que solamente los sólidos se pueden mantener en un lugar fijo, pues sus partículas están unidas por fuerzas muy grandes.



U2- A11 Respuesta Inciso a)


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Solución

Como sabemos, la presión es un concepto muy interesante, que nos indica que cuando se genera una fuerza o un peso sobre un área muy pequeña, la presión se vuelve tan grande que puede hacer daño. Es éste un ejemplo muy claro, pues los bordes de una hoja de papel son muy pequeños, de área casi insignificante, por lo que en sus orillas se pueden generar presiones muy grandes con poca fuerza. Por lo que esta afirmación es verdadera… además

¿quién no se ha hecho un pequeño corte con una hoja de papel?


U2- A12 Respuesta Inciso a)


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Solución

Datos:


𝐹1 = ?

𝐹2 = 19 900 𝑁

𝐴1 = 12 𝑐𝑚2

𝐴2 = 800 𝑐𝑚2


Fórmula a utilizar:


Sustitución de datos en la fórmula:


𝐹1


= 𝐹2 ∙ 𝐴1

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𝐴2


𝐹1 =

(19 900 𝑁)(12 𝑐𝑚2)

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800 𝑐𝑚2 = 298.5 𝑁

U2- A13 Respuesta Inciso a)


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Solución

Fórmula a utilizar:

𝐾 = °𝐶 + 273

Sustitución de grados Celsius en la fórmula:

𝐾 = 24 + 273 = 297 𝐾


U2- A14 Respuesta Inciso b)


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Solución

Podemos analizar este problema de la siguiente manera:

Al sistema “le metemos”1 550 J, y “le sacamos” 2500 J, por lo que podemos decir que “quedamos a deber Julios” al sistema, pues estamos obteniendo más energía de la que estamos suministrando, completando los 2500 J a partir de la energía interna en el sistema, por lo que ésta se vuelve negativa:

∆𝑈 = 𝑄 − 𝑊 = 1 550 𝐽 − 2500 𝐽 = −950 𝐽


U2- A15 Respuesta Inciso a)


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Solución

Las cargas eléctricas, como sabemos, pueden ser carga positiva y carga negativa, respuesta incluida en el inciso a).



U2- A16 Respuesta Inciso c)


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Solución

Datos:


𝑅 = 9 𝛺

𝐼 = 11 𝐴

𝑉 = ?


Fórmula a utilizar y sustitución de datos:

𝑉 = (9 𝛺 )(11 𝐴) = 99 𝑉


U2- A17 Respuesta Inciso b)


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Solución

Aquí empezamos analizando el tipo de circuito que tenemos en cuestión:


Si recordamos, este diagrama corresponde a un circuito en serie. Tomando en cuenta este hecho, recordemos que, para un circuito en serie, la Resistencia Total se puede calcular simplemente sumando las resistencias individuales, con la fórmula mostrada en el inciso b:

𝑅𝑇 = 𝑅1 + 𝑅2 + 𝑅3


U2- A18 Respuesta Inciso b)


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Solución

Datos:


𝑉 = 120 𝑉

𝐼 = 11 𝐴

𝑡 = (8 ℎ)(20 𝑑í𝑎𝑠) = 160 ℎ


Fórmula a utilizar:


𝑃 = 𝑉 ∙ 𝐼


Sustitución de datos:

𝑃 = (120 𝑉)(1 𝐴) = 1 320 𝑊


Fórmula a usar para el consumo:


Sustitución de datos:


𝐸 = 𝑃 ∙ 𝑡


𝐸 = (1 320 𝑊)(160 ℎ)

𝐸 = 211 200 𝑊ℎ


Cantidad que dividida entre mil, se obtiene como resultado:

𝐸 = 221.2 𝑘𝑊ℎ

Y en el inciso b) se encuentra el entero más cercano a esta cantidad.

U3- A19 Respuesta Inciso b)


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Solución

En esta sección se estudió textualmente la definición que se encuentra en el inciso b):

Ciencia que estudia la composición, estructura y propiedades de la materia y las transformaciones que ésta experimenta.



U3- A20 Respuesta Inciso d)


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Solución

Para esta afirmación, podemos identificar algunas palabras clave:

Es liberada artificial o espontáneamente en reacciones NUCLEARES. Se libera del NÚCLEO

de un átomo durante la fusión o fusiones de NÚCLEOS atómicos.

Por esas palabras clave, podemos asumir que la respuesta es la ENERGÍA NUCLEAR.


U3- A21 Respuesta Inciso a)


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Solución

Recordemos que las partículas subatómicas cuya carga es positiva son los PROTONES.


U3- A22 Respuesta Inciso c)


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Solución

Para responder esta pregunta, debemos ir a la tabla periódica y buscar sobre cuál grupo se encuentran los elementos mencionados.

En este caso, el grupo es el VII-A, en el que se encuentran los HALÓGENOS.


U3- A23 Respuesta Inciso c)


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Solución

La respuesta a esta pregunta es sencilla, pues todos sabemos que el HIERRO es el material que se usa para la fabricación de las varillas para la construcción.



U3- A24 Respuesta Inciso b)


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Solución

Recordemos que en nomenclatura, los compuestos que están formados de un metal y oxígeno, son llamados óxidos metálicos, y para nombrarlos, se coloca primero la palabra óxido y se coloca después el metal del que es el óxido, en este caso, óxido de aluminio.



U3- A25 Respuesta Inciso b)


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Solución

Datos:


𝑛 = 8.5 𝑚𝑜𝑙

𝑃 = 1 𝑎𝑡𝑚

𝑉 = 204.2 𝐿

𝑅 = 0.082


Fórmula a utilizar y sustitución:

𝑃𝑉 (1𝑎𝑡𝑚)(204.2𝐿)

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𝑇 = 𝑛𝑅 = (8.5𝑚𝑜𝑙)(0.082) = 292.97 𝐾

Ya que obtuvimos la temperatura en Kelvin, la convertimos a grados centígrados:

𝑇 = 292.97 − 273.15 = 19.82 °𝐶

U3- A26 Respuesta Inciso a)


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Solución

Aunque para esta pregunta hay dos opciones que parecen posibles, se debe de analizar cuidadosamente. A pesar de que tanto el tipo de contaminantes que se menciona en el inciso

  1. como en el inciso c) son degradables, los que se mencionan en el inciso c) son más específicamente biodegradables, pues se pueden degradar por métodos metabólicos de seres vivos. Por lo tanto, la respuesta correcta es el inciso a).

    U4- A27 Respuesta Inciso b)


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    Solución

    Teniendo en cuenta que un órgano es un conjunto de tejidos, podemos tomar como respuesta correcta en inciso b).



    U4- A28 Respuesta Inciso a)


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    Solución

    Recordemos que los organismos unicelulares sólo cuentan con una célula, por lo que la descripción correcta se encuentra en el inciso a).



    U4- A29 Respuesta Inciso b)


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    Solución

    Las características que se enuncian en el texto corresponden a la descripción de la célula, opción localizada en el inciso b).



    U4- A30 Respuesta Inciso a)


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    Solución

    Recordando qué es el metabolismo, observamos que la descripción acertada se encuentra localizada en el inciso a).



    U4- A31 Respuesta Inciso a)


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    Solución

    En el texto podemos encontrar la palabra clave de ESPORAS para colocar como respuesta correcta el inciso a) Esporulación.

    U4- A32 Respuesta Inciso d)


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    Solución

    La “molécula de la herencia”, que sirve para almacenar la información genética, es el Ácido Desoxirribonucleico, es decir, el ADN.



    U4- A33 Respuesta Inciso d)


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    Solución

    Recordemos que la Biotecnología es la aplicación de los avances científicos a cuestiones biológicas, cuyo caso es el presente en este enunciado, pues la manipulación del ADN es un hallazgo científico y tecnológico relativamente reciente, que corresponde a esta disciplina.



    U4- A34 Respuesta Inciso b)


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    Solución

    Este proceso descrito va relacionado directamente con la definición de la homeóstasis, que es la capacidad que permite a nuestro organismo mantener la estabilidad en la composición bioquímica de los líquidos, células y tejidos que lo constituyen.



    U4- A35 Respuesta Inciso a)


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    Solución

    Las partes de la planta que van dentro de la tierra y sirven para captar el agua del medio ambiente y del suelo por capilaridad son las raíces.

    U5- A36 Respuesta Inciso d)


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    Solución

    Ya que, en la palabra ECOLOGÍA, Eco significa “hogar” y “logos” estudio, podemos asumir que ecología significa “Estudio del Hogar”, refiriéndose como “hogar”, a nuestro planeta.



    U5- A37 Respuesta Inciso b)


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    Solución

    La frase incorrecta se encuentra en el inciso b), pues el concepto descrito en ella no corresponde a la comunidad en ecología, sino a la población, pues habla de individuos de una misma especie.



    U5- A38 Respuesta Inciso b)


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    Solución

    Recordemos que los factores ambientales solamente son 2: bióticos (vivos) y abióticos (no vivos), por lo que la respuesta correcta está en el inciso b).



    U5- A39 Respuesta Inciso b)


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    Solución

    El fenómeno de la emigración es el que se refiere al concepto que se describe en la pregunta, pues se trata de los individuos que abandonan una población.



    U5- A40 Respuesta Inciso c)


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    Solución

    Como en la descripción lo indica, la capacidad de las especies a ASOCIARSE, corresponde a la SOCIABILIDAD.

    U5- A41 Respuesta Inciso b)


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    Solución

    El Desarrollo Sustentable es la capacidad de la sociedad de desarrollar procesos para satisfacer las necesidades de la sociedad actual sin comprometer al futuro.


    U5- A42 Respuesta Inciso a)


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    Solución

    Las clasificaciones de los ecosistemas de acuerdo a su tamaño se encuentran en el inciso a) microecosistema, mesoecosistema y macroecosistema.



    U5- A43 Respuesta Inciso d)


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    Solución

    La Hidrósfera, como su nombre lo dice, se refiere al agua contenida en la tierra, opción que se localiza en el inciso d).



    U4- A44 Respuesta Inciso b)


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    Solución

    Tal como menciona la pregunta, la técnica que consiste en CAPTAR AGUA de lluvia es la

    captación de aguas pluviales.

    REFERENCIAS:


    Íconos: Adaptación a partir de www.freepik.com


    Clase virtual: Adaptación a partir de www.freepik.com


    Figura1, Figura2, Figura3 : Adaptación a partir de www.freepik.com


    BIBLIOGRAFÍA:


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      Brown, T., Le May, E., Murphy, C., Bursten, B,. & Woodward, P. (2014). Química de Brown para cursos con enfoque y cometencias. Primera ed. Méxcio: Pearson.

      Brown, Theodore L. (2014). Química, la ciencia central. México: 12a edición. Pearson Educación.

      Mora, M. (2013). Química I. 4a ed. México: Editorial ST.

      Zumdahl, Steven S. (2007). Fundamentos de Química. México: quinta edición. Mc Graw Hill Interamericana.


    4. BIOLOGÍA.

      Curtis, H. (2008). Biología. Buenos Aires. Médico Panamericana.

      De Erice Zúñiga, Elena Victoria y González Mandujano, Arturo (2012). Biología la ciencia de la vida. Segunda edición. México: Mc Graw Hill Education.

      Galván, S. y Bojórquez, L. (2004). Biología. México: Santillana.

      Mendoza Sierra, Luis Antonio y Mendoza Sierra, Enrique (2015). Biología Conceptual. México: Trillas.

      Pérez Granados, Alejandro y Molina Cerón, María de la Luz (2013). Biología. Segunda edición. México: Santillana.


    5. ECOLOGÍA Y MEDIO AMBIENTE.

Carabias Lillo, Julia (2005). Ecología y Medio Ambiente. México: Pearson.

Camacho, I. (2008). Ecología y Medio Ambiente: Bachillerato. 3a edición. México: Editorial ST. Escobar, A. y Medina, N. (2010). Ecología. 2a edición. México: Mc Graw Hill.

Parramon Ediciones (2011). Atlas Básico de Ecología. Décima edición. México. Parramon Ediciones.

Thomas M. Smith (2007). Ecología. Sexta edición. México. Addison Wesley Longman/Pearson.


ANEXOS


TABLA DE EQUIVALENCIAS

Unidades de Longitud

1 m = 100 cm

1 m = 1000 mm

1 cm =10 mm

1 km = 1000 m

1 angstrom (Å) =1x10-8 cm 1 Å = 1x10-10 m

1 m = 3.28 pies

1 m = 1.093 yardas

1 milla = 1.609 km= 1609 m

1 milla marina = 1.852 km

1 pie = 12 pulgadas

1 pulgada = 2.54 cm =0.254 m

1 pie = 30.48 cm = 0.3048 m =

3.048x10-4 km

1 yarda = 3 pies = 36 pulgadas

1 yarda = 91.44 cm = 0.914 m


Masa

1 kg = 1000 g

1 kg = 2.2 libras

1 libra = 454 g = 0.454 kg

1 libra = 16 onzas

1 tonelada = 1000 kg

1 onza E.U = 29.5735 ml

1 onza inglesa = 28.4130 ml


Tiempo

1 h = 3600 s

1h = 60 min 1 min = 60s

1 año = 365.24 días

1 siglo = 100 años

1 década = 10 años

1 lustro = 5 años

1 día = 86 400 s

Área o Superficie

(1 m)2 =(100 cm)2 = 1x104 cm2 (1 m)2 =(3.28 pies)2 =10.76

pies2

1 hectárea = 10000m2 1 acre = 4840 yardas2

1 acre = 43560 pies2

1 acre = 4048.33 m2


Volumen

1m3 = 1000 litros 1m3 = 1x106 cm3 1 litro = 1000 cm3

1 litro = 1000 ml

1 ml = 1 cm3

1 litro = 1 dm3

1 galón = 3.785 litros


Velocidad

1 km/h = 0.2778 m/s

1 milla/h = 1.069 km/h

1 m/s = 3.28 pies/s

1 nudo = 1 milla marina/h

1 nudo = 1.852 km/h


Fuerza

1kgf = 9.8 N

1 kgf = 1000gƒ

1 N = 1x105 dinas 1 kgf = 2.2 lbƒ

1 lbf = 454 gƒ

1 lbf = 4.448 N

Trabajo y Energía

1 joule (J) = 0.24 cal

1 cal = 4.18 J

1 kWh = 3.6 x106 J

1 eV =1.602 x 10-19 J

Potencia

1hp = 746 W

1 cv = 736 W

1 W = 1.341 x 10-3 hp

1 hp = 0.178 kcal/s


Densidad

1 g/cm3 = 1000 kg/m3

1 g/cm3 = 1 g/ml

1 g/cm3 = 1 kg/litro


Presión

1 atm = 760 mm de Hg 1 atm = 76 cm de Hg

1 Pa = 1 N/m2

1 atm = 1.013 x 105 N/m2 1 cm de Hg = 13.6 gf/cm2

1 cm de Hg = 0.0136 kgf/cm2 1 mm de Hg = 1.36 gf/cm2

1 mm de Hg = 1.36 x10-3 kgf/cm2

760mm de Hg =1.0336 kgf/cm2 1 torr = 1 mm de hg

1 bar = 1 x 105 N/m2


Carga Eléctrica

1 C = carga de 6.24 x 1018 electrones

1 electrón = -1.6 x 10-19 C

1 protón = 1.6 x 10-19


Temperatura

°K=°C+273

°C=°K-273

°F=1.8 °C+32

°C=(°F-32)/1.8


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