Materia y energía

Materia y energía

La materia y energía interactúa entre sí de forma continua. De hecho, la materia estaría en un estado estático de forma estable si no fuera por la energía. De esta forma, materia y energía están interactuando entre sí constantemente, donde la materia sería el sujeto pasivo que padece la acción de la energía, mientras que la energía sería el sujeto activo que modificaría el estado de reposo o movimiento de la materiaLas tres leyes de la termodinámica definen las cantidades físicas ( temperatura , energía y entropía ) que caracterizan los sistemas termodinámicos en equilibrio térmico . Las leyes describen cómo se comportan estas cantidades en diversas circunstancias, y excluyen la posibilidad de ciertos fenómenos (como el movimiento perpetuo ).

Las tres leyes de la termodinámica son (SANCHEZ 2017)

• Primera ley de la termodinámica : cuando la energía pasa, como trabajo , como calor , o con la materia, dentro o fuera de un sistema, la energía interna del sistema cambia de acuerdo con la ley de conservación de la energía . De manera equivalente, las máquinas de movimiento perpetuo del primer tipo (máquinas que producen trabajo sin entrada de energía) son imposibles.
• Segunda ley de la termodinámica : en un proceso termodinámico natural , la suma de las entropías de los sistemas termodinámicosminteractivos aumenta. De manera equivalente, las máquinas de movimiento perpetuo del segundo tipo (máquinas que convierten espontáneamente la energía térmica en trabajo mecánico) son imposibles.
• Tercera ley de la termodinámica : la entropía de un sistema se aproxima a un valor constante a medida que la temperatura se acerca al cero absoluto .Con la excepción de los sólidos no cristalinos ( vidrios ), la entropía de un sistema en el cero absoluto suele ser cercana a cero.

Además, se agrega convencionalmente una "ley cero", que define el equilibrio térmico :

• Ley cero de la termodinámica : si dos sistemas están cada uno en equilibrio térmico con un tercer sistema, están en equilibrio térmico entre sí. Esta ley ayuda a definir el concepto de temperatura.

Ha habido sugerencias de leyes adicionales, pero ninguna de ellas alcanza la generalidad de las cuatro leyes aceptadas, y no se mencionan en los libros de texto estándar. 

Las leyes de la termodinámica son leyes fundamentales importantes en la física y son aplicables en otras ciencias naturales .

1. La primera ley de la termodinámica se puede afirmar de varias maneras:

El aumento en la energía interna de un sistema cerrado es igual al total de la energía agregada al sistema. En particular, si la energía que ingresa al sistema se suministra como calor y si la energía sale del sistema como trabajo, el calor se contabiliza como positivo y el trabajo como negativo.

En el caso de un ciclo termodinámico de un sistema cerrado, que vuelve a su estado original, el calormQ _en suministrada al sistema en una etapa del ciclo, menos el calor Q _fuera eliminado de él en otra etapa del ciclo, además del trabajo agregado al sistema W _en es igual al trabajo que deja el sistema W _fuera .

Por lo tanto, para un ciclo completo,

Para el caso particular de un sistema aislado térmicamente (aislado adiabáticamente), el cambio de la energía interna de un sistema aislado adiabáticamente solo puede ser el resultado del trabajo agregado al sistema, porque el supuesto adiabático 

2. La segunda ley de la termodinámica indica la irreversibilidad de los procesos naturales y, en muchos casos, la tendencia de los procesos naturales a conducir hacia la homogeneidad espacial de la materia y la energía, y especialmente de la temperatura. Se puede formular en una variedad de formas interesantes e importantes.

Implica la existencia de una cantidad llamada entropía de un sistema termodinámico. En términos de esta cantidad implica que

Cuando dos sistemas inicialmente aislados en regiones separadas pero cercanas del espacio, cada uno en equilibrio termodinámico consigo mismo pero no necesariamente entre sí, se les permite interactuar, finalmente alcanzarán un equilibrio termodinámico mutuo. La suma de las entropías de los sistemas inicialmente aislados es menor o igual que la entropía total de la combinación final. La igualdad se produce justo cuando los dos sistemas originales tienen todas sus respectivas variables intensivas (temperatura, presión) iguales; entonces el sistema final también tiene los mismos valores.

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Energia

Energia

En biofísica, «energía» se define como la capacidad para realizar un trabajo. En tecnología y economía, «energía» se refiere a un recurso natural (incluyendo a su tecnología asociada) para extraerla, transformarla y darle un uso industrial o económico.En física clásica, la ley universal de conservación de la energía —que es el fundamento del primer principio de la termodinámica—, indica que la energía ligada a un sistema aislado permanece constante en el tiempo. Eso significa que para multitud de sistemas físicos clásicos la suma de la energía mecánica, la energía calorífica, la energía electromagnética, y otros tipos de energía potencial es un número constante. Por ejemplo, la energía cinética se cuantifica en función del movimiento de la materia, la energía potencial según propiedades como el estado de deformación o a la posición de la materia en relación con las fuerzas que actúan sobre ella, la energía térmica según su capacidad calorífica, y la energía química según la composición química.

En teoría de la relatividad el principio de conservación de la energía se cumple, aunque debe redefinirse la medida de la energía para incorporar la energía asociada a la masa, ya que en mecánica relativista, si se considerara la energía definida al modo de la mecánica clásica entonces resultaría una cantidad que no conserva constante. Así pues, la teoría de la relatividad especial establece una equivalencia entre masa y energía por la cual todos los cuerpos, por el hecho de estar formados de materia, poseen una energía adicional equivalente a \scriptstyle E = mc^2, y si se considera el principio de conservación de la energía esta energía debe ser tomada en cuenta para obtener una ley de conservación (naturalmente en contrapartida la masa no se conserva en relatividad, sino que la única posibilidad para una ley de conservación es contabilizar juntas la energía asociada a la masa y el resto de formas de energía).

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Fuerza y Energía

Fuerza y Energía

 “Fuerza es todo agente capaz de modificar la cantidad de movimiento o la forma de los cuerpos materiales.” Definición de Wikipedia, que nos advierte: “No debe confundirse con los conceptos de esfuerzo o de energia.” Como definición de energia nos dice: “Energía...capacidad para obrar, transformar o poner en movimiento.”Vemos en la definición que la fuerza esta relacionada con el movimiento y el cambio. La fuerza es la causa del cambio, energía la capacidad de cambiar. Una es potencial, la otra es energía en acción. La materia cambia por la acción de fuerza, que es una manifestación de la energía. Materia y energía pueden transformase mutuamente.(SANCHEZ 2016)

La energía es una capacidad de la materia. Asi la materia lleva en sí misma la posibilidad de cambio. La materia es la fuente del cambio, la creadora del .Una consecuencia visible de la teoría de la relatividad es la comprobación de la desviación o curvatura de la trayectoria de la luz al pasar junto a un objeto sideral. Esto parece confirmar la curvatura del espacio espacio-tiempo.La curvatura del espacio introduce un serio problema. ¿Si el espacio no existe, por si, libre de objetos, como puede curvarse? El decir que el espacio se curva soluciona en la práctica los cálculos matemáticos, pero crea automáticamente otros graves. Veamos las posibilidades(LUQUE 2017)

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MEDIDAS

MEDIDAS

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.Una unidad de medida toma su valor a partir de un patron o de una composición de otras unidades definidas previamente. Las primeras unidades se conocen como unidades básicas o de base (fundamentales), mientras que las segundas se llaman unidades derivadas(GARZOTA 2016)

Un conjunto de unidades de medida en el que ninguna magnitud tenga más de una unidad asociada es denominado sitema de unidades

Hay diferentes tipos de unidades:

1.   Unidades de capacidad

2.   Unidades de densidad

3.   Unidades de energía

4.   Unidades de fuerza

5.   Unidades de longitud

6.   Unidades de masa

7.   Unidades de peso específico

8.   Unidades de potencia

9.   Unidades de superficie

10. Unidades de temperatura

11. Unidades de tiempo

12. Unidades de velocidad

13. Unidades de viscosidad

14. Unidades de volumen

15. Unidades eléctricas

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Unidad

Unidad 

 Es una cantidad que se adopta como patrón para comparar con ella cantidades de la misma especie. Ejemplo: Cuando decimos que un objeto mide dos metros, estamos indicando que es dos veces mayor que la unidad tomada como patrón, en este caso el metro,Para resolver el problema que suponía la utilización de unidades diferentes en distintos lugares del mundo, en la XI Conferencia General de Pesos y Medidas se estableció el Sistema Internacional de Unidades (SI). Para ello, se actuó de la siguiente forma:En primer lugar, se eligieron las magnitudes fundamentales y la unidad correspondiente a cada magnitud fundamental. 

Una magnitud fundamental es aquella que se define por sí misma y es independiente de las demás (masa, tiempo, longitud, etc.). En segundo lugar, se definieron las magnitudes derivadas y la unidad correspondiente a cada magnitud derivada. Una magnitud derivada es aquella que se obtiene mediante expresiones matemáticas a partir de las magnitudes fundamentales (densidad, superficie, velocidad).En el cuadro siguiente puedes ver las magnitudes fundamentales del sistema internacional de medidas, la unidad de cada una de ellas y la abreviatura que se emplea para representarla:

Magnitud fundamental	Unidad	Abreviatura
Longitud	Metro	M
Masa	kilogramo	Kg
Tiempo	Segundo	S
Temperatura	Kelvin	K
Intensidad de corriente	Amperio	A
Intensidad luminosa	Candela	Cd
Cantidad de sustancia	Mol	Mol

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FENÓMENOS FISICOS-QUIMICOS

FENÓMENOS FISICOS-QUIMICOS

 La materia puede someterse a dos tipos de procesos o fenómenos, los físicos y los químicos. Cuando ocurre un fenómeno físico, las sustancias realizan un proceso o cambio sin perder sus propiedades características, es decir, sin modificar su naturaleza.Por ejemplo, si disolvemos sal común en agua, tiene lugar un proceso físico, tras el cual la sal y el agua siguen teniendo las mismas propiedades características, como se puede comprobar recuperando la sal por calentamiento de la disolución.Es decir, en el proceso de disolución no se altera la naturaleza de las sustancias que se disuelven. Lo mismo ocurre al disolver azúcar en leche, alcohol en agua, al mezclar arena y aserrín.También es un proceso físico la fusión del hielo, pues el líquido que se obtiene sigue siendo agua, e incluso el paso de ésta a vapor. 

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DIALISIS

DIALISIS

La diálisis es una forma de filtración molecular. Es un proceso que separa moléculas de acuerdo con su tamaño, mediante el empleo de membranas semipermeables que contienen poros de dimensiones inferiores a las macromoleculares. Estos poros permiten que moléculas pequeñas, tales como las de los disolventes, sales y metabolitos pequeños, se difundan a través de la membrana pero bloqueen el tránsito de moléculas mayores. La diálisis se emplea rutinariamente para cambiar el disolvente en el que se encuentran disueltas las macromoléculas. Una disolución macromolecular se introduce en el saco de diálisis, que se sumerge en un volumen relativamente grande de disolvente nuevo. Las moléculas pequeñas pasan a través de la membrana al fluido externo hasta que se alcanza el equilibrio, las macromoléculas permanecerán en el interior de saco de diálisis. El proceso puede repetirse varias veces a fin de sustituir completamente un sistema disolvente por otro. (Amorós, 2014).

Existen factores que afectan la velocidad de la diálisis:

Solvente:

· Solución acuosa: en general, la velocidad de diálisis es mayor en agua destilada, sin embargo en muchos casos para estabilizar moléculas objeto de investigación es necesario utilizar soluciones de fuerza iónica y pH definidos

· Solución de una macromolécula: durante la diálisis penetra agua en el saco por ósmosis, por lo tanto el tubo debe llenarse completamente con el fin de evitar la dilución del contenido.

Condiciones físicas:

· Temperatura: entre más alta sea la temperatura, mayor será la velocidad de diálisis. A temperaturas elevadas, la viscosidad del solvente es menor y la velocidad de difusión aumenta.

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