ENERGÍA A nuestro alrededor percibimos el desplazamiento de autobuses, el crecimiento de personas y animales, etc., todo esto sucede debido a que la energía es una fuente común para que se realicen, por tanto: Energía: es la fuerza capaz de provocar un cambio en la materia. Existen dos principales clases de energía: la cinética y la potencial.

La energía cinética de un cuerpo, es una energía que surge en el fenómeno del movimiento, en la figura se muestra a un cuerpo en movimiento.

La energía potencial es energía que mide la capacidad que tiene dicho sistema para realizar un trabajo en función exclusivamente de su posición, en la figura se muestra al patinador en reposo, es decir existe alguna energía que puede realizar dicho sistema. Características y manifestaciones:

La energía está en constante transformación, pasando de unas formas a otras; por ejemplo, un volcán en erupción transforma la energía interna de sus rocas fundidas en energía térmica. Las diferentes manifestaciones de energía son:

Energía calorífica: la que se encuentra interna en un cuerpo debido a la energía cinética de sus moléculas.

Energía Solar

Energía eólica: se crea debido al desplazamiento del aire en la atmósfera.

Energía eléctrica: se manifiesta cuando los electrones fluyen de un lugar a otro a través de un conductor; se obtiene a través del movimiento de una turbina por la fuerza que genera la caída de agua proveniente de una presa.

Energía química: se obtiene por medio de una reacción química.

Energía luminosa: aquella que depende del movimiento de los fotones de luz.

Energía nuclear: se obtiene por fisión nuclear de algunos elementos que tienen características radiactivas, por ejemplo el Uranio.

Energía geotérmica: proviene del interior de la tierra ya que, debido a su movimiento en el espacio, almacena energía en su centro. Biomasa: se obtiene al degradar desechos orgánicos, lo que genera el gas metano, el cual sirve como combustible, su empleo no es muy conocido. Algunos beneficios de la energía solar:

MODELOS ATÓMICOS

ada sustancia del universo, las piedras, el mar, nosotros mismos, los planetas y hasta las estrellas más lejanas, están enteramente formada por pequeñas partículas llamadas átomos. Son tan pequeñas que no son posibles

fotografiarlas. Para hacernos una idea de su tamaño, un punto de esta línea puede contener dos mil millones de átomos.

Átomos:

Modelos atómicos y partículas subatómicas

Hipótesis atómica de Dalton

ealizó el primer postulado científico de la existencia del átomo, afirmando que las plantas, la comida, la ropa, etc., no son continuos; todo está formado por pequeñísimas partículas, que

Dalton llamó átomos (que significa indivisible). Irónicamente creeríamos que el mundo es continuo, pero no lo es. En 1807 John Dalton enunció la teoría atómica para explicar las leyes de las combinaciones químicas estableciendo lo siguiente:

C

R

1. Los elementos están constituidos por partículas pequeñísimas, indivisibles denominadas átomos.

2. Los átomos de un mismo elemento son iguales entre sí, tienen masa e idénticas propiedades físicas y químicas, pero son distintos de los átomos de otros elementos.

3. Átomos de distintos elementos se combinan entre sí para

formar un compuesto.

4. Los átomos del mismo elemento pueden unirse en diferentes proporciones para formar más de un compuesto.

Electrón y modelo atómico de Thomson

na vez reconocido el átomo, continuaba siendo un misterio la naturaleza eléctrica del mismo, por lo cual se concluyó que se podía dividir. El electrón fue la primera partícula subatómica identificada. En 1838, Michael Faraday, realizó

un experimento con un aparato denominado “tubo de rayos catódicos”, el cual estaba constituido por un bulbo conectado a una fuente de energía, con un cátodo y un ánodo; llenaba el tubo con gas a baja presión, pero no llegó a observar algo.

En 1874, Williams Crookes mejoró el sistema de vacío; al pasar la corriente eléctrica, observó unos rayos de luz que viajaban del cátodo (electrodo negativo) al ánodo (electrodo positivo), a los cuales denominó “rayos catódicos”. Desatándose una gran polémica al respecto, porque algunos intelectuales consideraban que se trataba de un nuevo tipo de energía o de partícula subatómica.

Fue hasta 1897 cuando Joseph John Thomson despejó la duda al hacer varias observaciones en un tubo catódico con diferentes sustancias. Afirmó que el tipo de gas con que se llene el tubo no se relaciona con el hecho de que los rayos viajen del cátodo al ánodo; más bien, este tipo de partículas está presente en toda la materia, independientemente de que se trate. Además, experimentó colocando el tubo en un campo magnético durante el trayecto de los rayos catódicos al ánodo, descubriendo que estos se desviaban hacia el polo positivo del campo, concluyendo:

“Los electrones son las partículas con carga negativa, atraídas por los polos positivos”.

U

Introduce la idea de que el átomo puede dividirse en las llamadas partículas fundamentales:

1. Electrones, con carga eléctrica negativa, atraídas por los polos positivos.

2. Protones, con carga eléctrica positiva, atraídos por los polos negativos.

3. Neutrones, sin carga eléctrica y con una masa mucho mayor que la de electrones y protones.

Thomson considera al átomo como una gran esfera con carga eléctrica positiva (en la cual se distribuyen los electrones como pequeños granitos, de forma similar a las semillas de una sandía. Las insuficiencias del modelo son las siguientes:

El átomo no es sólido ni compacto como suponía Thomson, es prácticamente hueco y el núcleo es muy pequeño comparado con el tamaño del átomo, según demostró E. Rutherford en sus experiencias:

Protón, rayos canales, radiactividad y modelo atómico de Rutherford

ara Ernest Rutherford, el átomo era un sistema planetario de electrones girando alrededor de un núcleo atómico pesado y con carga eléctrica positiva.

El modelo atómico de Rutherford puede resumirse de la siguiente manera:

“El átomo posee un núcleo central pequeño, con carga eléctrica positiva, que contiene casi toda la masa del átomo”.

Los electrones giran a grandes distancias alrededor del núcleo en órbitas circulares.

La suma de las cargas eléctricas negativas de los electrones debe ser igual a la carga positiva del núcleo, ya que el átomo es eléctricamente neutro.

P

Rutherford, no solo dio una idea de cómo estaba organizado un átomo, sino que también calculó cuidadosamente su tamaño (un diámetro del orden de 10-10 m) y el de su núcleo (un diámetro del orden de 10-14m). El hecho de que el núcleo tenga un diámetro, unas diez mil veces menor que el átomo supone una gran cantidad de espacio vacío en la organización atómica de la materia.

Para analizar cuál era la estructura del átomo, Rutherford diseñó un experimento:

El experimento consistía en bombardear una fina lámina de oro con partículas alfa (núcleos de helio), observa la figura, de ser correcto el modelo atómico de Thomson, el haz de partículas debería atravesar la lámina sin sufrir desviaciones significativas a su trayectoria. Rutherford observó que un alto porcentaje de partículas atravesaban la lámina sin sufrir una desviación apreciable, pero un cierto número de ellas era desviado significativamente, a veces bajo ángulos de difusión mayores de 90 grados. Tales desviaciones no podrían ocurrir si el modelo de Thomson fuese correcto.

El neutrón y los experimentos de Chadwick

n 1932, Chadwick alumno de Rutherford, realizó un descubrimiento fundamental en el campo de la ciencia nuclear, descubrió la partícula en el núcleo del átomo que

pasaría a llamarse “neutrón”, ésta partícula no tiene carga eléctrica. En contraste con el núcleo de helio (partículas alfa) que está cargado positivamente y por lo tanto, son repelidas por las fuerzas eléctricas del núcleo de los átomos pesados, esta nueva herramienta para la desintegración atómica no necesitaba sobrepasar ninguna barrera electrónica, siendo capaz de penetrar y dividir el núcleo de los elementos más pesados. De esta forma, Chadwick allanó el camino hacia la fisión del uranio 235 y hacia la creación de la bomba atómica.

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