Bloque IV: Tema 3: Aprovechamiento de la Energía

 Importancia de la energía

La población va en aumento y por tanto requiere mayor energía para satisfacer sus necesidades. Al generarse más energía, también aumentan los daños ambientales.

El problema se ha vuelto complejo y es necesario que todos participemos para resolverlo. La Comisión Nacional para el Ahorro de la Energía (CONAE) y el fideicomiso de apoyo al programa de ahorro de energía del sector eléctrico hacen algunas sugerencias para llevar a cabo acciones en que tú puedas participar o proponer que las realice un adulto.

Fuentes de energía convencionales

La energía eléctrica que se utiliza se genera en algunos lugares llamados plantas o centrales eléctricas. Muchas de estas centrales eléctricas utilizan carbón como combustible para calentar el agua.

El vapor que sale de las calderas hace girar las aspas de grandes turbinas. Estas turbinas se encuentran conectadas a otras máquinas llamadas generadores, que producen electricidad al ponerse en movimiento.

Otros tipos de centrales generadoras de energía son la hidroeléctrica, la eólica y la nuclear.

En nuestro país tenemos una central nucleoeléctrica en el estado de Veracruz, cuenta con dos unidades generadoras y produce energía eléctrica desde 1990.

Fuentes de energía alternativa

Debido a que las fuentes convencionales de energía utilizan recursos no renovables, que algún día se agotaran, se han buscado otras fuentes que produzcan energía eléctrica sin que contaminen ni alteren el ambiente y, por tanto, no afecten a la sociedad.

Hasta el momento algunas de las fuentes alternativas de energía que se conocen son: la solar, la geotérmica, la eólica, la de biomasa (desechos orgánicos) y la oceánica o maremotriz.

• Energía Solar: esta se aprovecha principalmente para calentar agua, secar productos agrícolas y proporcionar calefacción a viviendas y edificios con ayuda de paneles o celdas solares. Su uso no afecta al ambiente, pero tiene la desventaja de que es alto costo de su instalación.

• Energía Geotérmica: es el calor que genera la tierra. Se obtiene de depósitos subterráneos que atrapan agua y vapor.

• Energía Eólica: producida por el movimiento del viento, es una fuente inagotable de energía a bajo costo que no contamina.

• Energía Biomasa: se genera en un biodigestor a partir de los residuos orgánicos.

• Energía Oceánica o maremotriz: se obtiene a partir de las corrientes de los océanos, las olas y las mareas.

México ocupa el tercer lugar en el mundo en la producción de energía geotérmica en sus centrales de Cerro Prieto, Baja California, y Los Azufres, Michoacán.


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Importancia de la Energía

Bloque IV: Tema 2: Importancia de la energía, su transformación e implicaciones de su uso.

La importancia de la energía.

La energía se encuentra en todas partes, por ejemplo: en los seres vivos, los alimentos, el agua y el viento. Los seres humanos hemos aprendido a extraerla de diversas fuentes a utilizarla mediante la tecnología.

El sol es la fuente principal de calor y luz de nuestro planeta, la puedes utilizar para calentar agua para bañarte, secar la ropa, cocinar algún alimento o hacer que se mueva algún objeto.

Transformaciones de la energía.

Cualquier tipo de energía puede transformarse en otro, cumpliendo con la ley de conservación de la energía; por ejemplo, cuando la energía eléctrica pasa por el filamento de un foco produce luz y calor. Por parte, las plantas verdes que observas en tu localidad transformar la energía luminosa del sol, mediante el proceso de la fotosíntesis, en energía para su desarrollo.

Implicaciones en el ambiente de la obtención de energía a partir diversas fuentes.

La energía que requerimos para cubrir nuestras necesidades como sociedad la obtenemos de la combustión del cartón y combustible fósiles como el gas natural y el petróleo, así como el movimiento del agua (energía hidráulica) y, en menor medida, de reacciones nucleares (energía nuclear) y de la biomasa.

El consumo constante de la combustión, los niveles de emisiones generados han alterado la atmósfera. La explotación de los recursos provoca su agotamiento, la erosión y la desaparición de muchas especies.


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Factores de la energía

Bloque IV: Tema 1: Aprovechamiento de la formación de imágenes en espejos y lentes.

Los espejos son objetos que reflejan casi toda la luz que choca contra su superficie; debido a este fenómeno podemos observar nuestra imagen en ellos.

La luz es un conjunto de rayos ordenados llamados haz que viajan en línea recta. La reflexión es el cambio de dirección que experimenta el haz al chocar con una superficie lisa y pulida como los espejos.

Espejos planos y curvos.

En los espejos planos, como los que utilizas en tu casa, la imagen reflejada puede observar del mismo tamaño del objeto, aunque invertida: si frente a un espejo levantas la mano derecha, en tu reflejo levantas la izquierda.

En los espejos convexos los rayos reflejados dirigen, pero al proyectarse hacia dentro se unen en el foco. Por esto la reflexión del has es diferente en cada espejo, lo que provoca que las imágenes sean distintas.

El ojo humano y la cámara oscura.

Las imágenes que observaste con tu periscopio se deben al recorrido que hace la luz al llegar a los espejos lo cual es de gran utilidad para ubicar algo de interés. Los otros espejos también son útiles cuando un dentista o un médico de garganta te examina: lo hacen con espejos esféricos cóncavos que concentras: los rayos luminosos en el lugar que desean examinar. Los faros de los automóviles son espejos cóncavos. Los espejos retrovisores de seguridad y vigilancia en hospitales, supermercados, bancos y estacionamientos son espejos convexos.

Funcionamiento del ojo humano.

En la cámara oscura la luz reflejada por el objeto iluminado atraviesa el agujerito y llega a la pantalla. Como los rayos de luz reflejados en la parte superior del objeto llegan a la parte inferior de la pantalla y los reflejados a la parte inferior del objeto llegan a la de arriba de la pantalla, la imagen se observa invertida.

Formación de imágenes en las lentes.

Nuestros ojos no pueden captar todas las imágenes; para ello se han inventado varios instrumentos que funcionan con lentes: el telescopio, el microscopio, la cámara fotográfica, el proyector de vídeos, entre otros.

Dos tipos de lentes: Convergentes y divergentes.

Las lentes convergentes son las lupas e inclusos una canica. Su centro grueso que los bordes y, al observador los objetos a través de ellas.

Las imágenes se ven más grandes que los objetos reales. Se les llama convergentes porque los rayos de luz que las atraviesan desvían sus trayectorias y luego convergen en un punto. A este punto se le llama foco.



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Convergentes y Divergentes

Bloque III: Tema 3: Aprovechamiento e identificación del funcionamiento de las maquinas simples.

Griegos como Arquímedes sabían usar las maquinas simples para facilitar múltiples trabajos.

Estas son dispositivos que hacen posible convertir una fuerza en otra mayor. Pueden ser una palanca, una rueda, un plano inclinado o una cuña, entre otras.

Hay materiales que no se pueden partir fácilmente. Para hacerlo se utiliza una herramienta llamada cuña, que es una maquina simple. Se trata de una pieza de madera o metal en forma de prisma triangular.  Ejemplos de cuñas son: el cuchillo y el hacha. Cuando golpeas un tronco con un hacha, aquel se parte en dos.

La  palanca es una maquina formada por una barra rápida que puede moverse libremente sobre un punto de apoyo fijo llamado fulcro.

El tornillo es un cono con rosca en espiral que se usa para mantener unidos dos cuerpos, por ejemplo, dos piezas de madera. 

Para introducirlo se realiza un movimiento de rotación al mismo tiempo que se ejerce fuerza hacia el interior.

Un uso muy común de la rueda es la polea. Una polea es una maquina simple que consiste en una rueda acanalada por la que se hace pasar una cuerda.

Su se usan una o más poleas se reduce la magnitud de la fuerza necesaria para levantar un peso.Como te puedes dar cuenta, cada máquina simple tiene un uso particular.

¿Se pueden utilizar al mismo tiempo?

Las maquinas simples ayudan a realizar trabajos que de otra forma seria muy complicado llevar a acabo; además, implican menos esfuerzo y ahorran tiempo. 













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Maquinas Simples

Bloque III: Tema 2: Importancia de las transformaciones temporales y permanentes de los materiales

Los materiales pueden cambiar de forma sin dejar de ser lo que son; estos cambios son temporales.

Existen cambios que provocan que los materiales dejen de ser lo que antes eran y otros que permiten a los materiales regresar a su estado inicial.

Estos cambios son permanentes y temporales. En las transformaciones o cambios permanentes los materiales no pueden regresar a su composición original.

Un cambio temporal ocurre cuando el agua o la mantequilla al exponérselas a una temperatura alta pasan del estado sólido al estado líquido mientras que ante una temperatura más fría regresan al estado sólido.

El ciclo hidrológico

El agua es la única sustancia presente en la superficie de la tierra en cantidades importantes y en sus tres estados: liquido, sólido y gaseoso.

Este ciclo le sirve a los seres vivos debido a que la lluvia humedece los suelos, regula la temperatura ambiental y recarga los mantos y depósitos acuíferos como los lagos.

La combustión

Este fenómeno consiste en la combinación de un material llamado combustible y el oxígeno atmosférico. Como resultado de la combustión de productos como petróleo, gasolina o gas se obtienen dióxido de carbono, agua y energía calorífica.

El ser humano aprovecha este fenómeno para satisfacer algunas necesidades, por ejemplo, mover maquinas, cocer los alimentos o calentarse durante el invierno.



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Importancia de los materiales

Bloque III: Tema 1: Relación entre las propiedades de los materiales y su consumo responsable

En la república mexicana se generan cerca de 20 millones de toneladas de residuos al año. Nuestro país se ubica en el quinto lugar de los que más los producen en el mundo.

Sin embargo, no sólo es importante la cantidad de residuos que producimos, también lo es su naturaleza.

Los plásticos biodegradables se elaboran con materiales que se incorporan al ambiente en menos tiempo y de manera más fácil, a diferencia de los plásticos comunes que contaminan el medio durante cientos de años.

Propiedades de los materiales

Aunque existen materiales similares, no necesariamente poseen las mismas propiedades, y por eso se les da un uso distinto.

También podemos encontrar materiales que permiten el paso del agua, como la tela y el papel, y los que no la dejan pasar, como el vidrio.

Estas diferencias entre las propiedades de los materiales son determinantes para que cada uno de ellos se use para satisfacer necesidades particulares.

Algunas de estas propiedades son la dureza, la tenacidad, la elasticidad y la permeabilidad.

La dureza: es la propiedad que tienen los materiales de residir el rayado y el corte en su superficie.

La tenacidad: es la propiedad de un material para resistir fuerzas aplicadas sin romperse o quebrarse.

La elasticidad: es la propiedad de algunos materiales de recobrar su forma original después de que han sido deformados.

La permeabilidad: es la capacidad de un material para permitir que un líquido pase a través de él sin que se altere su composición.

Reducción, reúso y reciclado

Algunos de los materiales que se utilizan más comúnmente son el plástico y el papel, así que una vez que los usamos lo correcto es trata de reusar o separarlos adecuadamente para su reciclaje.

La reducción se refiere a utilizar la cantidad mínima indispensable de recursos necesarios en acciones que van desde las cotidianas hasta las industriales; lo ideal es buscar una alternativa que afecte lo menos posible al ambiente.

El reúso consiste en volver a usar un recurso determinado en la misma función para la que fue elaborado o en otra diferente.

El reciclado es un proceso industrial en el cual participa la población al separar cada uno de los diferentes materiales para que una industria específica les dé un tratamiento con el fin de elaborar productos nuevos.

La degradación de los materiales inorgánicos

La degradación es un proceso natural en el cual los materiales se van reintegrando a la naturaleza debido a la acción de algunos factores como la temperatura, la humedad y ciertos microorganismos.

Este proceso tiene una duración diferente para cada tipo de material, y va desde pocos días para residuos como los de jardinería o papel, hasta 4000 años en el caso de una botella de vidrio.

Para disminuir la generación de materiales contaminantes es importante llevar a cabo acciones como las siguientes:

• Reducir el consumo de algunos productos que afectan el ambiente.
• Consumir productos sin empaquetar.
• Reutilizar las bolsas y los sobres, así como los envases que están en buenas condiciones todas las veces que sea posible.
• Separar los residuos antes de desecharlos.

Para separar los residuos de manera correcta es necesario comprender que se clasifican en dos tipos.

Los residuos orgánicos: son de origen animal o vegetal, por ejemplo: las cascaras de frutas, verduras, cascarones de huevo, desperdicios de comida, servilletas de papel usadas, restos de café, bolsitas de té, pasto, hojas, ramas y flores.

Los residuos inorgánicos: por el contrario, incluyen objetos hechos de materiales como plástico, vidrio, papel, cartón y metales, así como aparatos eléctricos, bolígrafos, productos de cerámica, textiles y utensilios de cocina.

El problema de la contaminación ha llevado a los gobiernos de todo el mundo a firmar tratados y a coordinar políticas internacionales sobre la conservación del ambiente.

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Las 3R's

Bloque II: Tema 3: Relación de la contaminación del aire con el calentamiento global y el cambio climático

Respirar el aire para tomar oxígeno es un acto tan cotidiano que quizá nunca hayas pensado que no podrías realizarlo sin la atmósfera.

La atmósfera es una mezcla de gases que rodea a la Tierra. Contiene: nitrógeno, oxigeno, dióxido de carbono, vapor de agua y ozono, entre otros.

La atmósfera regula la temperatura y el clima, lo que nos permite vivir, nos protege de los rayos ultravioleta y de posibles impactos de meteoritos, y es el medio por el cual viajan las ondas para la telecomunicación.

El oxígeno ayuda a realizar la combustión de elementos, lo que libera energía calórica que puede aprovecharse para el funcionamiento de las máquinas.

Actualmente se utiliza el petróleo y sus derivados como las principales fuentes de energía en nuestro planeta.

Al quemar combustible se desprende un gas llamado dióxido de carbono (CO2). Cuando los rayos solares llegan a la Tierra, la calientan; el calor se disipa y la Tierra se enfría.

Por eso parte de la comunidad científica predice que el calentamiento atmosférico seguirá aumentando en la medida en que sigamos produciendo más dióxido de carbono.

Si las predicciones de los investigadores se cumplen, el aumento en el nivel de los océanos y el incremento en la temperatura afectarán la distribución de la población mundial y de los recursos.

Por muchos años se vio como algo cotidiano la quema de combustibles fósiles, pero se desconocía que los gases generados durante la combustión, como el monóxido de carbono y los óxidos de nitrógeno y azufre, se disuelven en el vapor de agua y lo contaminan al precipitarse en forma de lluvia ácida, la cual provoca daños al ambiente.

El efecto invernadero es un fenómeno natural que mantiene a la Tierra con una temperatura adecuada para la existencia de la vida.

Es preciso que cada uno de nosotros utilice de manera racional los combustibles fósiles y consuma sólo lo necesario.









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La Contaminación

Bloque II: Tema 2: Importancia de las interacciones entre los componentes del ambiente

Los organismos necesarios de los factores físicos para vivir, por ejemplo, del agua, del suelo, del aire y de diferentes fuentes de energía, como la solar.

Los seres vivos necesitamos de recursos para vivir; si alguno falta, la posibilidad de supervivencia disminuye. Los recursos que necesita cada ser vio son diferentes, no sólo en la variedad, sino también en la cantidad.

Algunos insectos y murciélagos que comen sólo un tipo de néctar pueden extinguirse al limitarse su fuente de alimento.

Los cambios en el lugar donde vives seguramente se han hecho para obtener recursos, como alimentos, materiales para hacer viviendas y fibras para la confección de ropa.

La falta de recursos puede detener el desarrollo de la sociedad, pues se necesitan en grandes cantidades para supervivencia de las personas.   

El uso desmedido de recursos genera muchísimos desperdicios que contaminan el suelo, el agua y el aire, y producen también cambios en la naturaleza.

Algunas comunidades indígenas de México han cuidado la naturaleza como parte de su forma de vida.

Se ha puesto en marcha un proyecto de desarrollo sustentable, el cual permite obtener beneficios al tiempo que cuidan los recursos y los mantienen para el futuro.

Algunos gobiernos, organismos, empresas y ciudadanos comienzan a cuidar y restaurar el medio natural.

Necesitamos los recursos naturales para desarrollarnos; sin embargo, debemos pensar que no son ilimitados y que debemos consumirlos adecuadamente.

Estos recursos no son sólo alimentos, también agua, petróleo y energía en sus diferentes manifestaciones: solar, eólica y geotérmica.

Una de las prácticas que se recomiendan para contribuir a que no se siga deteriorando el ambiente se denomina estrategia de las tres erres, que consiste en reducir, reutilizar y reciclar.

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Diversas Energías

Bloque II: Tema 1: Cambios en los Seres Vivos y Procesos de Extinción

Muchos investigadores han encontrado restos fósiles de organismos que no se parecían a los conocidos en la naturaleza. Tuvieron que interpretar, comparar y estudiar para así poder describir sus particularidades y el medio que los rodea.

Es muy probable que varios seres mitológicos hayan surgido como una explicación de la presencia de estos restos y de la imaginación de quienes los encontraban.

Sin embargo, estas explicaciones no convencían a todos acerca del origen de los restos, huellas o rastros encontrados. A algunas personas les producían más dudas, especialmente a quienes sostenían la idea de que eran restos y rastros de organismos del pasado.

El geólogo británico Charles Lyell (1797-1875) publicó en 1830 un libro llamado Principios de geología. En este se propuso que la corteza de la tierra había llegado a su forma actual mediante cambios constantes.

Pensó que los volcanes y la erosión, entre otros factores, habían contribuido a ello. Para realizar estos cambios deben transcurrir periodos muy largos de tiempo. El autor establece en su libro que la corteza terrestre es dinámica, se mueve y está en constante cambio.

Los restos fósiles de algunos organismos que vivieron en otra época y que al morir quedaron en la superficie fueron cubiertos por varias capas de sedimentos, tierra y otros organismos que los preservaron.

A los restos, huellas e impresiones que dejaron esos organismos, como las plantas y los animales que vivieron hace miles o millones de años, se les llama fósiles.

La palabra fósil deriva del término latino fossilis, que significa “excavado”. Los restos de los organismos encontrados deben tener al menos 10 000 años de antigüedad para que se les considere fósiles.

En el caso de los fósiles, es importante el tipo de suelo en el que quedan sepultados los organismos. Por ejemplo, el fino sedimento que se encuentra a la orilla de un lago permite una impresión mejor que la que se puede lograr en una superficie sólida.

Muchos de los fósiles que se encuentran son restos, huellas e impresiones de los organismos originales preservados a lo largo del tiempo por la acción de procesos naturales como la sedimentación, la permineralización, la cristalización y la carbonización, entre otros.

Algunos fósiles pueden ser tan precisos que es posible notar detalles de partes duras, por ejemplo los corales, conchas, huesos y vertebras o las partes blandas de hojas, tallos, semillas, músculos, piel o plumas de aves.

La interacción del registro fósil que hacen geólogos y paleontólogos sugiere la evidencia de extinciones masivas de numerosas especies. Algunas fueron ocasionadas por cambios drásticos en la formación del relieve terrestre, otras por cambios en el clima y otras por la actividad humana.

Estratificación

La estratificación es el proceso mediante el cual se forman las distintas capas del suelo de la tierra. Esto nos brinda la posibilidad de ubicar los fósiles.

Si encontramos un estrato o afloramiento con características como las del tipo de fósil que contiene, se puede interpretar cuándo se formó y qué estratos están arriba o debajo de él.

La ubicación de los fósiles proporcionan al investigador información por lo que representan y también por la condición en que se descubren: el lugar, los organismos que los acompañan y sus hábitos.

Una vez que los investigadores han localizado los registros fósiles, los extraen y los llevan a un laboratorio especializado para examinarlos y estudiarlos durante los siguientes años.

El estudio e interpretación de los registros fósiles y las comparaciones que hacen de ellos los investigadores permiten aprender del ambiente donde vivieron, establecer la relación con los cambios ocurridos en el tiempo, la abundancia de los organismos, la aparición de nuevas especies de animales, plantas y, en algunas ocasiones, comprender sobre los procesos que dieron origen a su extinción.

La interpretación de los registros fósiles, junto con la evidencia de transformación de la corteza terrestre y la observación de plantas y animales, le sirvieron a Charles Darwin (1809-1882) para escribir su libro El origen de las especies publicado en 1859.

En él estableció que los seres vivos cambian de manera lenta y constante, y que estos pequeños cambios se heredan de generación en generación. Si las condiciones del ambiente son favorables en relación con los cambios, los organismos sobreviven.

Darwin plantea que los individuos de una misma especie nacen con diferencias entre sí. Las características que los hacen diferentes intervienen como ventajas o desventajas.

Los organismos con ventajas en determinado ambiente pueden dejar más descendencia que otros individuos con características distintas que se hallan en las mismas condiciones.

Darwin llamó a este mecanismo selección natural. Que es la base de la evolución de la vida. Gracias a ella, los organismos con más éxito reproductivo logran sobrevivir en mejores condiciones y desplazan a los que no pueden heredar su información a lo largo de generaciones.

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Cambios en los Seres Vivos