Teoría cinético-molecular de la materia

Para poder explicar las propiedades y el comportamiento de los diferentes estados de agregación de la materia, los científicos han desarrollado una teoría general, llamada teoría cinético-molecular de la materia, cuyos principales postulados son:

La investigación científica

VIH

Todos los científicos, a la hora de resolver un problema, siguen un procedimiento. Cada disciplina científica sigue unos procedimientos particulares de trabajo, que reciben el nombre genérico de método científico. Pese a su diversidad, en la mayor parte de las investigaciones científicas se pueden establecer unas etapas comunes. Planteemos un problema actual: la cura del SIDA.

Física y química: Las rocas

Una roca es un material constituido por minerales que se formaron durante un proceso geológico. Existen 3 tipos de rocas:

Conglomerado

-Rocas sedimentarias
Estas rocas se llaman así porque están formadas por sedimentos. ¿Que qué son los sedimentos? Los sedimentos son fragmentos que proceden de la erosión y de la alteración de las rocas superficiales, de seres vivos, o de substancias disueltas que precipitan. Estas rocas se clasifican en:

Física y química: Los minerales

El ópalo es amorfo

La mineralogía estudia las propiedades físicas y químicas de los minerales.
A mucha gente le gusta coleccionar minerales, a otros no, pero hay algunos minerales que nos gustaría tener a todos (oro, plata...).

Física y Química: La corteza terrestre

La corteza es la capa de la Tierra en la que vivimos, aunque seguramente no sepas de que está compuesta...
La corteza es la capa más superficial de la Tierra. En su superficie se pueden encontrar dos áreas diferentes: los continentes y los océanos.
-Los continentes

Volcán del Pacaya, Guatemala, en erupción

Los continentes constituyen las zonas sumergidas bajo el agua de la superficie terrestre. Gran parte de su superficie es llana y poco escarpada. Es muy estable, y en ella casi nunca hay volcanes activos y casi nunca se producen terremotos.

Física: El ciclo del agua

Esto es un tema que se ha estudiado desde pequeñitos, pero aquí lo vamos a completar más-
-El ciclo del agua
Aunque parezca que no, desde que se acumuló agua en la Tierra, la cantidad existente ha permanecido invariable.
Es un ciclo cerrado.
El motor del ciclo es el Sol, pues la energía calorífica que suministra el Sol, activa y mantiene constantemente en movimiento a las masas de agua.

Química: Propiedades del agua

Como toda la materia , el agua tiene propiedades. El agua es una buena materia para explicar los tres estados, porque es la única substancia que tiene los tres. Abitualmente nos cruzamos con los tres.
-Incolora, inodora e insipida
El agua pura es incolora, porque no tiene color; inodora porque no tiene olor; e insípida porque no tiene sabor.
Pero, y ¿por qué el agua del mar tiene color si es incolora?

Física: El agua en la Tierra

A la Tierra se le llama el planeta azul por la cantidad de agua que tiene, pero de toda esa agua solo un 0,6% la puedes beber.

La hidrosfera es el conjunto de agua que hay en nuestro planeta: en la superficie, en su interior o en la atmósfera.

El agua es la substancia más abundante de nuestro planeta y el principal componente de los seres vivos.

-Distribución del agua

El agua ocupa tres cuarta partes  de la superficie terrestre.

Distribución del agua

-El agua dulce

El agua dulce es la única utilizable directamente por los seres vivos. El agua dulce no helada es la única disponible para la vida, y en su mayor parte agua subterránea. Solo se puede aprovechar una parte muy pequeña del total del agua dulce que existe, la que se encuentra en las aguas superficiales. El agua dulce se localiza en:

• Ríos y torrentes: son aguas superficiales que descienden por el terreno siguiendo la pendiente.
• Lagos y presas: son aguas superficiales que se acumulan en las depresiones de un terreno, o quedan retiradas artificialmente sobre el curso de un río.

-

(



Los castores crean sus presas para tener agua

• Acuíferos: son aguas superficiales que se infiltraron en el terreno, forman bolsas o ríos subterráneos y pueden volver a surgir a la superficie como manantiales o pozos.

Manantial

-

(

• Glaciares: son enormes masas de hielo acumuladas en las cumbres de las grandes cordillera y, especialmente, en las zonas polares.



Derretimiento de los glaciares

Física: Los fenómenos atmosféricos

Antes se creía que le viento, la lluvia... estaban hechos por la ira de los dioses. Ahora está demostrado que no, y a esto se le llama fenómeno atmosférico.
-El viento
El viento es el aire en movimiento producido por diferencias de presión entre dos lugares. El aire caliente sube porque es más ligero, y esto es una zona de baja presión; el aire frío baja porque es más pesado, y da lugar a una zona de alta presión. El aire se mueve desde las zonas de alta presión cara a las zonas de baja presión, originando así el viento.
Dependiendo de la fuerza del viento, puede ser brisa, viento, tormenta (dos masas de aire en diferentes temperaturas) o huracán (vientos superiores a 120 km/h y con lluvias)

• Brisas: en un día soleado, la arena de la playa calienta el aire situado sobre ella; este aire asciende dejando un espacio para que lo ocupe el aire que se encuentra sobre el agua del mar. Asís e produce la brisa marina que va del mar a la tierra. Cuando llega la noche, como el agua aguanta mucho el calor, la arena esta más fría, y el aire situado sobre el mar es el que ahora asciende y ocupa su espacio el aire frío que hay sobre la arena. Así se produce la brisa terrestre que va de la tierra al mar.

-Fenómenos eléctricos

• Tormentas: precipitaciones intensas, con lluvia, acompañado de rayos.
• Rayo: descarga eléctrica que se puede observar entre una nube y el suelo, o entre nubes. Este tiene:

1. Relámpago: es la luz que emite.
2. Trueno: es el sonido que produce.

• Para calcular la distancia del rayo, cuentas los segundos que hay desde que se ve el relámpago hasta que se oye el trueno, entonces se divide entre tres y te da el número de kilómetros. Distancia= Nº de segundos/3.



Rayo

-Nubes

El vapor de agua se condensa en la parta alta de la troposfera porque se enfría y forma gotas de agua o cristales de hielo. La nubes son agrupaciones de esas gotas, que se produce en las capas altas de la troposfera. Hay varios tipos:

• Cirros: parecen pinceladas blancas, tienen aspecto sedoso y delgado.
• Cúmulos: son como trozos de algodón, no anuncian lluvia y varían mucho de forma a la altura.
• Nimbos: forman una capa cerrada y oscura. Anuncian lluvia y nieve.
• Estratos: son nubes delgadas que cubren todo el cielo y a veces se confunden con niebla.

-Precipitaciones

Las gotas de agua y los cristales de hielo de las nubes se van uniendo y cuando superan un cierto peso caen cara a la superficie de la Tierra. Esta caída se llama precipitación.

Lluvia

Física: La atmósfera y el tiempo

Si tu que nos estás leyendo, eres de Sudamérica seguramente siempre tengas buen tiempo, pero si eres del norte de España tendrás mal tiempo. Puede que en Sudamérica un día tengáis mal tiempo, pero eso no cambia el clima, o si en el norte de España hace sol, tampoco lo cambia. Tiempo y clima son dos cosas diferentes:

• Tiempo atmosférico: es el conjunto de condiciones meteorológicas de temperatura, humedad, presión atmosférica, viento y nubes que hay en un lugar y en un momento determinado.



El tiempo se anuncia diariamente 

• Clima: es el tiempo referido a un periodo más largo, de varios años. Un país tiene clima tropical si casi siempre hace calor, pero si por un día llueve, sigue siendo el mismo clima.

-Presión atmosférica

Barómetro

La presión atmosférica es una de las magnitudes que determinan el tiempo atmosférico. Esta es una fuerza que la atmósfera ejerce sobre todas las cosas y los seres vivos.
Se pide en pascal (Pa) y tambien en hectopascal (100 pascales). Para que os hagáis una idea, a nivel del mar, la presión atmosférica tiene un valor de 1013 hectopascales.
Cuanto más altura, menos aire habrá, y por lo tanto, menos presión atmosférica.
El barómetro mide la presión atmosférica del lugar en el que se encuentre.
-Temperatura
La temperatura atmosférica indica el grado de calentamiento del aire que es producido por los rayos del Sol.
La temperatura varía según factores como la altitud y la distancia la mar.
El termómetro marca las temperaturas máximas y mínimas del día.
-Humedad
La humedad es la cantidad de vapor de agua que se encuentra en el aire. El vapor procede de la evaporación del agua de los mares y océano, de los ríos y lagos, así como de la transpiración de los seres vivos.
El  higrómetro mide el grado de humedad del aire. Cuando el higrómetro llega a 100% se dice que el aire está saturado, esto significa que contiene la máxima humedad posible y no admite más.

Física: El aire

Se dice que los cuatro elementos son tierra, agua, fuego y aire. Pero al aire le representan como si fuera viento, y no es lo mismo; el viento es el aire en movimiento, definición con rima fácil de recordar. Entonces, ¿qué es el aire?
El aire es una mezcla de gases cuyos componentes principales son nitrógeno, oxígeno, argón y en menor proporción vapor de agua, dióxido de carbono y ozono.

-Composición del aire

• Componentes mayoritarios: por la cantidad presente en el aire, el nitrógeno (78%) y el oxígeno (21%) son los componentes mayoritarios:

1. Nitrógeno: es necesario para el crecimiento de los seres vivos. No se toman directamente, si no desde  transformaciones químicas. Después el nitrógeno vuelve a la atmósfera cuando se descompone la materia orgánica, finalizando el ciclo del nitrógeno.



Ciclo del nitrógeno

2. Oxígeno: es utilizado por los seres vivos directamente, en la respiración. El oxígeno consumido es reciclado a la atmósfera por las plantas durante la fotosíntesis. Así se completa el ciclo del oxígeno.





Ciclo del oxígeno

• Componentes minoritarios: por su importancia, los componentes minoritarios más importantes son:

1. Vapor de agua: su cantidad es variable, donde llega a la atmósfera por evaporación y transpiración, luego vuelve a la superficie de la Tierra en forma de precipitación, finalizando el ciclo del agua.
2. Dióxido de carbono: es consumido en la fotosíntesis por las plantas. Después los seres vivos lo devuelven a la atmósfera al respirar, cerrando el ciclo del dióxido de carbono.



Ciclo del dióxido de carbono

3. Ozono: este gas protege a los seres vivos de algunas radiaciones solares dañinas.

Física: Partes de la atmósfera

La atmósfera es la capa de aire que rodea a la Tierra. La atmósfera tiene 5 capas cuyos límites no son precisos:

-Troposfera

La troposfera es la capa que va desde el suelo hasta una altura media de 15 km, puesto que su espesura no es constante.

En ella la temperatura disminuye de hecho progresivo (6,5 ºC cada km), hasta llegar a una temperatura de -55 ºC.

La cantidad de aire también disminuye según se va ascendiendo. Solo puede haber vida en la parte baja de la troposfera, debido a la falta de aire.

En la troposfera se producen los fenómenos meteorológicos como el viento, las nubes, la lluvia...

-Estratosfera

Capa superior a la troposfera y que llega a una altura de 50 km. En ella la temperatura asciende hasta llegar a los 0 ºC. Dentro de la estratosfera se encuentra la capa de ozono.

Debido a desodorantes, humo de fabricas y demás tóxicos, la capa de ozono se está dañando

-Mesosfera

La mesosfera llega a los 80 km de altura y la temperatura disminuye hasta los -100 ºC. La cantidad de aire es cada vez más escasa.

-Termosfera

Llega hasta los 500 km y en ella la temperatura vuelve a subir hasta los 1500 ºC. Ya no hay aire. 

En esta capa es donde los meteoritos se calientan hasta arder por el roce con la atmósfera. Son las llamadas estrellas fugaces, por su brillo y su rápida extinción.
En la parte inferior de la  termosfera hay una subcapa llamada ionosfera. En la ionosfera se producen dos fenómenos muy interesantes:

1. La reflexión de las ondas de radio, esto es que la ionosfera permite que las ondas lleguen mucho más lejos que por la tierra.



Representación de la reflexión de las ondas de radio en la ionosfera



Aurora boreal

2. Aparición de auroras polares, debidas a la interacción del viento solar (corrientes cargadas de energía del Sol) con las partículas que se encuentran en la ionosfera.

-Exosfera

La exosfera llega hasta los 1000 km. En esta capa la temperatura no varía.

Física: Los efectos de la Luna sobre la Tierra

¿Qué pasaría si no tuviéramos Luna? Pues primero todos aquellos amantes del surf dejarían de surfear. Por otra parte, aquellos bonitos eclipses, que a la gente tanto le gusta y que se ven escasas veces en la vida, dejarían de exsistir. Estos son algunos efectos:
-Los eclipses
Un eclipse ocurre cuando la Tierra, la Luna y el Sol, están alineados y la Tierra o la Luna se interponen entre otros de los astros. Los eclipses pueden ser:

• Eclipse solar: se produce cuando la Luna se sitúa entre la Tierra y el Sol, y oculta la luz del Sol. Así, la sombra de la Luna se proyecta sobre la Tierra. Debido a que la Luna es mucho más pequeña que nuestro planeta, el eclipse solo se produce en una pequeña parte de la Tierra. El eclipse puede ser:

1. Total: el Sol está tapado completamente.



Eclipse solar total

2. Parcial: solo una parte oculta.



Eclipse solar parcial

3. Anular: únicamente se oculta la zona central del Sol y se ve como un círculo oscuro rodeado de un anillo iluminado.



Eclipse solar anular

• Eclipse lunar: tiene lugar cuando la Tierra se sitúa entre la Luna y el Sol y no permite que la Luna recibe la luz del Sol. Es el eclipse más frecuente y se puede ver desde todo un hemisferio.



Eclipse lunar



Eclipse solar

-Las mareas

La Luna ejerce una gran atracción sobre la Tierra porque está muy cerca de ella. Esto se ve en el mar, pues la Luna atrae la masa del agua y esta se eleva, causando las mareas. La fuerza de atracción de la Luna se suma a la del Sol.
Cuando los tres astros están alineados, la fuerza de atracción del Sol, se suma a la de la Luna, y se produce una marea fuerte, llamada marea viva.
Si los tres astros forman un ángulo recto, la atracción del Sol debilita la fuerza de atracción de la Luna y la marea que se produce es débil, marea muerta.

Física: La Luna

Cara visible

La Luna es el único satélite de la Tierra. Al no tener atmósfera que la proteja de los rayos solares, la temperatura varía entre una máxima de 107 ºC, a una mínima de -173 ºC. La Luna también realiza un movimiento de traslación (28 minutos) y uno de rotación. Por eso siempre se ve la misma cara de la luna, a la otra cara se le llama cara oculta, y solo se puede ver por fotos enviadas por satélites.
-Superficie de la Luna
Al observar nuestro satélite con un telescopio se pueden encontrar:

Cara oculta

• Mares: son unas grandes extensiones de lava procedente del interior de la Luna, que solidificó hace millones de años.
• Cráteres: son huellas dejadas por el impacto de meteoritos.
• Basalto: gracias a las naves que tomaron muestras de la superficie lunar, se comprobó que las rocas de la superficie, son semejantes al basalto.

-Las fases de la Luna
En su recorrido alrededor del Sol,la Luna recibe luz solar, pero desde la Tierra solo se ve una parte de la cara iluminada, por eso va presentando distintas formas:

• Luna nueva: cuando la Luna está entre el Sol y la Tierra, solo se ilumina la cara oculta, y desde la Tierra no se puede ver.
• Luna llena: es cuando la Tierra se encuentra entre el Sol y la Luna.
• Cuarto creciente: el Sol incide en un lado de la Luna.
• Cuarto menguante: el Sol incide en un lado de la Luna.

Un mes lunar dura 29,8 días, que es el tiempo que tarda la Luna en en completar las cuatro fases.

Física: Las capas de la Tierra

Seguramente hayas oído hablar de un libro muy famoso: Viaje al centro de la Tierra de Julio Verne. Este libro es de ciencia-ficción, ya que es practicamente imposible llegar al centro de la Tierra, ya que hace una temperatura de 4.500 ºC
El planeta Tierra tiene una longitud de 6.373 kilómetros de radio. En su interior hay una gran actividad, prueba de eso son los terremotos. La Tierra se divide en 3 partes:

• Corteza: es la capa exterior de la Tierra y la más delgada (entre 5 y 70 km de espesura). La corteza se divide en continental y oceánica que es mucho más delgada y se encuentra en el mar.
• Manto: es la capa intermedia. Llega hasta 2.900 km de profundidad y una temperatura de entre 1.000 ºC y 3.700 ºC.
• Núcleo: es la capa más interna. Es metálica ya que está formado por un aleación de hierro y níquel. Hay dos regiones:

1. Externo: llega a 5.100 km de profundidad y donde se encuentran materiales fundidos.
2. Interno: es sólido y denso. La temperatura llega a 4.500 ºC.

Física: La Tierra

Nuestro planeta es la Tierra, y aunque parezca que no, estamos en constante movimiento. No lo notamos porque nosotros giramos con ella a la misma velocidad. La Tierra realiza dos movimientos: rotación y traslación.
-Movimiento de rotación
Gira alrededor de un eje imaginario en el sentido opuesto a las agujas del reloj. Y, ¿por qué un día dura 24 horas?, porque es el tiempo que tarda en realizar una vuelta sobre si misma (movimiento de rotación). Debido a este movimiento se producen el día y la noche.

-Movimiento de traslación
Es el segundo movimiento que realiza la Tierra. Este movimiento trata de que la Tierra gira también alrededor del Sol en una ruta llamada órbita elíptica. La Tierra tarda en dar una vuelta completa al Sol en 365 días, 6 horas y 9 minutos.
¿Nunca te has preguntado porque cada 4 años, hay un año de 366 días (bisiesto)? Eso es porque, como a parte de 365 días, la Tierra también tarda 6 horas en dar una vuelta al Sol, esas horas se van acumulando, y al cabo de 4 años forman un día (6·4 = 24), por eso se le añade un día más, el 29 de febrero. La Tierra no está totalmente recta, está inclinada 23 grados y 5 segundos. Esta inclinación da lugar a:

• Las estaciones: debido a la inclinación de la Tierra mientras en un hemisferio es verano, en el otro es invierno, y mientras en uno es otoño, en otro primavera, y así a la viceversa.



Movimiento de traslación

• El numero de horas de luz: el numero de horas de luz no es siempre el mismo. El día más largo del años es el 21 de junio, y el más corto es el 21 de diciembre.

 

Física: Otros componentes del Sistema Solar

En nuestro Sistema Solar hay más que solo planetas y un Sol, también hay:

Fobos y Deimos son satélites irregulares de Marte

-Los Satélites

• Son cuerpos menores que en vez de girar alrededor del Sol giran alrededor de otros cuerpos. 
• Nuestro satélites es la Luna.
• Suelen tener forma esférica, pero los hay irregulares como los de Marte.
• Los planetas exteriores tienen muchos satélites (Saturno tiene 17), pero de los interiores solo tienen la Tierra y Marte.

-Los cometas

• Son cuerpos menores que solo son visibles cuando se acercan al Sol, porque se queman y muestran una cola fogosa que los diferencia del resto de los astros.
• Tienen un núcleo formado por hielo y polvo principalmente, pero también por metano y amoníaco.
• Cuando pasan por el Sol, al quemarse, pierden una pequeña parte de su masa.



El coemta Halley orbita alrededor del Sol cada 75 años

-Los asteroides

• Son unos cuerpos menores de composición rocosa.
• La mayoría se encuentran en el cinturón de asteroides que separan los planetas interiores de los exteriores.



Cinturón de asteroides

-Los meteoroides

• Son fragmentos de asteroides o restos de cometas que viajan por el espacio.
• Cuando impactan sobre otros cuerpos se denominan meteoritos.
• Existen 3 tipos de meteoritos:

      1.  Rocosos

      2.  Metálicos

-

(

       3.  Intermedios

• Al entrar en la atmósfera se queman y se pueden ver cruzando el cielo, son las llamadas estrellas fugaces.

Física: Planetas del Sistema Solar

El Sistema Solar se llama así solo por una cosa: tiene como estrella central el Sol. Pero en el Sistema Solar no está solo el Sol, también hay numerosos cuerpos a su alrededor (planetas, planetas enanos, satélites y otros cuerpos menores):

-Planetas

Un planeta es un cuerpo que tiene las siguientes características:

• Gira alrededor del Sol siguiendo una trayectoria elíptica llamada órbita.
• Tiene forma esférica.
• No comparte su órbita con otros cuerpos.

Entre los planetas se distinguen:

• Planetas interiores: son los más cercanos al Sol. Tienen una composición rocosa y una atmósfera fina. Tienen un tamaño pequeños y pocos satélites. Son Mercurio, Venus, La Tierra y Marte.



Planetas interiores

• Planetas exteriores: son los más alejados al Sol, están formados en su mayor parte por gas, aunque tienen un núcleo rocoso. Son Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno.

Planetas exteriores

-Planetas enanos

Un planeta enano es un cuerpo que tiene estas características:

• Gira al rededor del Sol siguiendo una trayectoria elíptica llamada órbita.
• Tiene forma esférica.
• Comparte la órbita con otros cuerpos.

En el Sistema Solar hay cinco planetas enanos: Ceres, Plutón, Haumea, Makemake y Eris.

Planetas enanos

Física: Las estrellas

Si te dan un golpe muy fuerte se dice que ves la estrellas porque ves muchos puntitos blancos, pero, ¿y si te dijese que según la edad, las estrellas tienen un color? (Azules jovenes, amarillas mediana edad y rojas moribundas).
-Las estrellas

Estrellas azules

• Son unos cuerpos esféricos y luminosos.
• Están formados por concentraciones de nubes de polvo y gas.

Estrella roja (sol)

• En su interior tienen mucha energía que la sueltan en forma de luz y calor.

-Evolución de las estrellas

Estrellas amarillas

Las estrellas se forman en la nebulosa, unas acumulaciones de gas y polvo. Las estrellas van evolucionando y pasan por distintas fases:

1. Tamaño medio: según vaya gastando su combustible, se irá expandiendo y aumentará su brillo, hasta convertirse en una gigante roja que absorberá los planetas próximos a ella. Este proceso puede durar unos 100 millones años. Cuando se agote el combustible, la gigante roja se contraerá y se convertirá en una enana blanca. Acabará su vida siendo un cuerpo muerto y frío, llamado enana negra. El sol es una gigante roja.
2. Tamaño grande y denso: al expandirse se convertirá en una supergigante roja que acabará su vida con una enorme explosión conocida como supernova. Cuando explote emitirá una gran masa de de gas y polvo, y el núcleo central dará lugar a un agujero negro.



Explosión de supergigante roja (supernova)

-El sol

• El sol también es una estrella, que se formó hace 5000 millones de años y a la que le queda la mitad de vida.
• Está formada por hidrógeno y helio.
• Es 330.000 veces mayor que La Tierra.
• Su sentido de rotación es como el de La Tierra a unos 20 kilómetros por segundo.
• La temperatura en la superficie es de 5.500 ºC, y en su interior de 14.000.000 ºC.
• Se encuentra a 150.000.000 km de La Tierra.
• Capas:

1. Zona conectiva: capa de gases fríos donde la energía es impulsada y el gas origina corrientes turbulentas.
2. Zona radioactiva: capa interna muy gruesa donde la energía se transforma en luz visible.
3. Núcleo: es donde se libera la energía.
4. Fotosfera: delgada capa superficial, de unos 100 km de espesura, que emite la energía que llega a los planetas.
5. Cromosfera: lugar donde se producen las protuberancias.
6. Protuberancias: delgadas espículas.
7. Mancha solar: zona que tiene una temperatura menor al resto de la superficie.