LA MATERIA Se le llama materia a todo aquello que ocupa un lugar en el espacio. En la mayoría de los casos, la materia se puede percibir por los sentidos o medir mediantes distintos métodos. La descripción de materia dada por la física moderna, incluye cualquier entidad, campo o discontinuidad que se traduce en un fenómeno perceptible que tiene continuidad a través del espacio tiempo, su velocidad es igual o menor a la velocidad de la luz, y se le puede asociar una cierta energía. Hoy en día se conoce que todas las materias tienen energía, pero no todas tienen masa. La materia másica está formada por moléculas, átomos y partículas subatómicas. Ejemplos de materia no másica serían los fotones que forman la luz, la radiación electromagnética, entre otros.
LEY DE CONSERVACIÓN DE LA MATERIA La Ley de conservación de la materia postula que la cantidad de materia antes y después de una transformación es siempre la misma. Es decir: la materia no se crea ni se destruye, se transforma. El químico francés Antoine Laurent De Lavoisier, quien vivió en Francia a mediados del siglo XVIII, contribuyó a establecer la “Ley de conservación de la materia”, la misma postula que la cantidad de materia antes y después de una transformación, es siempre la misma, si se considera adecuadamente todos los elementos que intervienen en esa transformación. En otras palabras, la materia no se crea ni se destruye, se transforma, de esta forma la materia solo se conserva. Lo que la ley de la conservación de la materia implica es que, más allá de las transformaciones ocurridas, la materia está siempre presente. En otras palabras: los átomos de las sustancias reaccionan entre sí, pero no se crean más átomos ni se destruyen los existentes. Esto nos indica que durante la realización de una reacción química la masa del conjunto de sustancias reaccionantes o productos no cambia.
Un ensayo riguroso de esta ley fue realizado por LANDOLT en 1893-1908, no encontrándose diferencia alguna en la masa del total de sustancias antes y después de verificarse la reacción, siempre que se controlen todos los reactivos y productos.
Estos científicos se referían a la materia másica, es decir aquella que tiene masa perceptible. Más adelante se observó que en algunas reacciones nucleares existe una pequeña variación de masa. Sin embargo, esta variación se explica con la teoría de la relatividad de Einstein, que propone una equivalencia entre masa y energía. De esta manera, la variación de masa en algunas reacciones nucleares estaría complementada por una variación de energía, en el sentido contrario, de manera que si se observa una disminución de la masa, es que ésta se transformó en energía, y si la masa aumenta, es que la energía se transformó en masa
LA ENERGÍA La energía que primeramente utilizó el hombre fue la de su esfuerzo muscular y la de los animales, hasta que descubrió la energía de la combustión al poder controlar el fuego. Después utiliza la fuerza del vapor que escapa de caldera y más adelante energía eléctrica y energía nuclear. Como puedes darte cuenta, la energía está íntimamente relacionada con trabajo, en otras palabras, entre más energía se tenga, mayor será el trabajo que se pueda realizar. Podemos definir la energía, como la capacidad para realizar un trabajo, cambio o transformación. ENERGÍA POTENCIAL Y CINÉTICA: Independientemente de la forma en que se presente la energía, esta se divide en Potencial y Cinética. La energía potencial por encontrarse almacenada de alguna manera está en facultad de ser liberada y convertirse en energía cinética. La energía cinética se manifiesta por el movimiento de los cuerpos, existen ciertos tipos de esta energía en los cuales no se aprecia claramente dicho movimiento. Por ejemplo la energía ondulatoria, producida por ondas de cualquier tipo como las olas en el mar, ondas del sonido, ondas de origen tectónico (las que ocasionan temblores en la tierra).
FORMAS DE ENERGIA Algunas manifestaciones de energía más comunes son: Energía Mecánica: Es la que poseen los cuerpos por su posición o por su velocidad y manifestarse en el movimiento de engranajes o de poleas o en el movimiento corporal y en el trabajo osmótico de las células, etc. Energía Luminosa: Que es producida por el sol o una lámpara o por algunos animales como las luciérnagas (fenómeno de bioluminiscencia).
Energía Eléctrica: Que es un flujo de electrones a través de un conductor, o puede manifestarse también en impulsos nerviosos. Energía Química: Es la energía que contienen los alimentos, los combustibles como el petróleo, las baterías, los seres vivos, el gas natural, el ATP que se forma en el metabolismo. Energía Nuclear: Que es producida por la descomposición de los núcleos atómicos de ciertos elementos (fisión). Energía Térmica o Calorífica: Que se manifiesta en las radiaciones que produce el Sol o en las reacciones químicas exotérmicas y en el subsuelo terrestre.
LEY DE LA CONSERVACIÓN DE LA ENERGIA Esta ley fue propuesta por Julius Von Mayer (1845) y luego confirmada experimentalmente por James Joule. Establece que "La energía del Universo se mantiene constante de tal manera que no puede ser creada ni destruida y si cambiar de una forma a otra." Por ejemplo: En una presa que contiene agua almacenada (energía potencial), al abrir la compuerta va cayendo (energía cinética) y al agua es encaminada a mover una turbina (energía mecánica), que a su vez puede generar electricidad (energía eléctrica) y la electricidad al prender un foco puede darnos luz (energía luminosa) o también podemos encender un calentador (energía calorífica). Estos tipos de energía son aún susceptibles de transformarse.
La ley de conservación de la energía afirma que: 1. No existe ni puede existir nada capaz de crear nueva energía. 2. No existe ni puede existir nada capaz de hacer desaparecer la energía. 3. Si se observa que la cantidad de energía varía siempre será posible atribuir dicha variación a un intercambio de energía con algún otro cuerpo o con el medio circundante. 4. Durante una transformación la energía aprovechable disminuye, pues parte de la energía original se convirtió en otras formas no utilizables fácilmente.
RELACIÓN ENERGÍA
ENTRE
MATERIA
Y
Einstein (1911) demostró que la ley de conservación de la materia no es estrictamente cierta, según su teoría el universo es un sistema dinámico en constante cambio y movimiento. La materia y la energía son manifestaciones de la misma entidad física. En determinadas condiciones, la masa puede transformarse en energía y viceversa, de acuerdo a la siguiente equivalencia:
E= m.c2 Donde: E: es la cantidad de energía, m: es la masa, v: velocidad de la luz en el vacío (300.000 Km/seg).
De la anterior expresión, se puede obtener matemáticamente una fórmula que nos permita conocer la relación entre la masa y la energía: m= E/c2. Observa que la energía está dividida por un número muy grande: (300.000 Km/seg)2 = 90.000.000.000. Por lo cual, la energía producida debe ser muy grande para que la pérdida de masa sea considerable. En las reacciones químicas la energía involucrada es baja, y los cambios de masa por energía son despreciables. Por ello la ley de conservación de la materia continúa siendo aplicable. En fenómenos nucleares como la fisión nuclear (ruptura parcial de núcleos atómicos) y fusión nuclear (unión de núcleos atómicos), están involucradas grandes cantidades de energía y los cambios de masa son apreciables y se pueden evaluar con la ecuación de Einstein. En el siglo XIX, Mayer estableció la ley de conservación de la energía, ‟la suma de energía cinética, potencial y térmica en un sistema aislado permanece constante.”
Se pueden diferenciar tres tipos de sistemas:
un sistema aislado es aquel que no intercambia materia ni energía con el medio que lo rodea, un sistema cerrado intercambia solamente energía con el medio que lo rodea, un sistema abierto intercambia ambas.
El universo se considera un sistema aislado. Las leyes sobre la materia y la energía se unifican en la ley de conservación de masa y energía: ‟La cantidad de materia y energía en el universo no aumenta ni disminuye, pero pueden transformarse entre sí”.
Clasificación de la materia de acuerdo a Einstein
MATERIA CONDENSADA: Presenta masa y volumen. Se refiere a la "Energía Concentrada", se le llama también simplemente materia, es todo lo que nosotros podemos ver, tocar, etc Unidad Corpuscular: Átomo Unidad Química: Molécula
MATERIA DISIPADA: Se encuentra como energía. Se puede decir que es la materia en alto grado de enrarecimiento o dispersión. Se puede percibir solamente a través de sus manifestaciones. Ejemplo: La electricidad se percibe a través del calor, movimiento, sonido, luz, etc. Unidad Corpuscular: Cuanto de energía
VISITA: http://refugioantiaereo.com/2006/08/emc2-la-teoria-de-einstein-explicada http://bibliotecadigital.ilce.edu.mx/sites/ciencia/volumen3/ciencia3/129/htm/sec_5.htm
FENÓMENOS,CAMBIOS O TRANSFORMACIONES DE LA MATERIA Un fenómeno, cambio o transformación, es toda variación física o química que presenta un cuerpo o material, respecto a un estado inicial y un estado final. Así mediante el cambio se puede establecer las propiedades o características de la materia, antes y después del cambio. Por ejemplo, al dejar una barra de hierro a la intemperie durante algún tiempo (estado inicial), al término de éste se observa un polvo rojizo la cubre, llamado oxido o herrumbre (estado final). Inmediatamente surge la pregunta ¿Qué ha ocurrido? Aparentemente ha habido un cambio; ¿Qué es lo que lo ha producido? Sencillamente el oxígeno del aire húmedo, ha oxidado el material el cual presenta características diferentes a las del estado inicial, pues da perdido el color y el brillo característico del metal. ¿Cómo podría catalogarse el cambio ocurrido al objeto en cuestión? Para contestar a esta a esta inquietud se debe estudiar los tipos de cambios que se conocen en la materia; a saber: cambios físicos y cambios químicos.
1. Cambios Físicos Pueden definirse como aquellos cambios que sufre la materia en su forma, en su volumen o en su estado, sin alterar su composición o naturaleza. Si se calienta un bloque de hielo a determinada temperatura, este se licua, es decir, pasa del estado sólido al líquido modificando su forma y volumen pero conservando su naturaleza, pues antes del cambio se tenía agua sólida y después del cambio se tiene agua líquida; pero si se continua el calentamiento, finalmente se alcanzará la temperatura de ebullición y el agua pasa al estado de vapor conservándose inalterable en todos los casos, la composición de ésta. Muchos cambios físicos son reversibles, es decir que se puede regresar a la condición anterior en la que se encontraba el cuerpo o material. Por ejm. si calentamos un cubo de hielo, al final obtendremos agua en estado líquido, sin embargo si disminuimos nuevamente la temperatura (en un molde por ejemplo) nuevamente recuperaremos el cubo de hielo anterior. Los cambios físicos reversibles son en doble sentido. Algunos cambios físicos son irreversibles. Por ejm. si rompemos la cáscara de un huevo, ya no será posible obtenerla como estaba al principio. Son fenómenos físicos: los cambios de estados físicos, la dilatación, las mezclas, la fragmentación, el desplazamiento de un cuerpo, la torsión de una barra de metal, la disolución, etc.
2. Cambios Químicos Estos conllevan una variación en la composición de la naturaleza de la materia, es decir a partir de una porción de material llamada reactivo, se obtiene un material distinto denominado producto, por medio de una reacción química y en la cual pueden influir diversos factores tales como la luz, presión, u otras sustancias reactivas. La formación del óxido de hierro sobre la barra de metal constituye un caso de cambio químico, puesto que el óxido de hierro (producto) no es el mismo que el hierro puro (reactivo). Los cambios químicos también pueden ser reversibles en algunos casos e irreversibles en otros. Son cambios químicos: la digestión de los alimentos, la combustión, la respiración, la fotosíntesis, la oxidación, la fermentación, la neutralización entre ácidos y bases, una explosión o detonación, la descomposición, la putrefacción, etc. Todo cambio químico implica que ha ocurrido una reacción química. Cuando esto sucede se pueden observar los siguientes características: cambio de color, desprendimiento de vapores o gases, burbujeo muy intenso, detonación, desprendimiento de luz o calor, cambio repentino de aspecto físico o consistencia, precipitación, sedimentación, etc.
