Bloque IV. Manifestaciones de la estructura interna de la materia

1.-Aproximación a fenómenos relacionados con la naturaleza de la materia

La materia es un termino general para la sustancia de la cual todos los objetos físicos consisten. Por lo general, incluye la materia átomos y otras partículas que han masa. Una forma común de definir la materia es como todo lo que ha masa y ocupa volumen. En la practica, sin embargo no hay un solo significado como campos diferentes utilizan el termino en formas diferentes e incompatibles a veces.


1.1.- Manifestaciones de la estructura de la materia

• Experiencias comunes con electricidad, la luz y electroiman
  Materia y luz:
  La luz se considera energia y la energia es diferente de materia, las 2 obedecen a la ley de la termodinámica que dice que la materia no se crea ni se destruye sino que se transforma igual para la energía, pero Einstein demostró en su teoría de la relatividad que la materia puede convertirse en energía como la energía puede transformarse en materia.
  
  Electricidad y materia:
  La corriente eléctrica es un flujo de electrones los electrones tienen masa y por lo tanto son materia. Un electroiman es un tipo de imán en el que el campo magnético se produce mediante el flujo de una corriente eléctrica, desapareciendo en cuanto cesa dicha corriente.
• Limitaciones del modelo de partículas para explicar la naturaleza de la materia.

2.-Del modelo de partículas al modelo atómico

El presente trabajo trata de "La Evolución Histórica del Modelo Atómico".

Muchos de los procesos químicos que ocurren, tanto en la naturaleza v como en los laboratorios, tienen una explicación a nivel microscópico, donde átomos y moléculas participan activamente. Así, para comprender los fenómenos y dar una explicación que se aproxime a la realidad de lo que sucede, los científicos utilizan modelos. Un modelo explica el fenómeno por medio de una analogía que permite visualizar o hacer una creación mental cuando lo ocurrido no se presenta explícitamente a nuestros sentidos. Por lo general el modelo constituye una explicación sencilla, y proporciona una semejanza estructural con el fenómeno que se estudia.

Un modelo no es una estructura rígida, sino que puede perfeccionarse, cambiarse o desecharse si se vuelve obsoleto y ya no cumple la función para la cual fue propuesto. Desde que la ciencia dio sus primero pasos y los químicos iniciaron el estudio de la composición y propiedades de la materia, y se desarrolló de la teoría atómica, los científicos emplearon modelos para comprender la naturaleza del átomo.

2.1.-Orígenes de la teoría atómica

• De las partículas indivisibles al átomo divible: desarrollo histórico del modelo atómico de la materia
  
  John Dalton, profesor y químico británico, estaba fascinado por el rompecabezas de los elementos. A principios del siglo XIX estudió la forma en que los diversos elementos se combinan entre sí para formar compuestos químicos. Aunque muchos otros científicos, empezando por los antiguos griegos, habían afirmado ya que las unidades más pequeñas de una sustancia eran los átomos, se considera a Dalton como una de las figuras más significativas de la teoría atómica porque la convirtió en algo cuantitativo. Dalton desarrolló un modelo científico y formulo una serie de postulados concernientes a la naturaleza de los átomos, los cuales destacaban la masa como una propiedad atómica fundamental. Basándose en los datos experimentales imperfectos de que disponía, Dalton propuso su teoría por medio de los siguientes postulados:
  1. La materia está compuesta por partículas pequeñísimas llamadas átomos.
  2. Los átomos son individuales y no pueden transformarse unos en otros.
  3. No pueden ser creados ni destruidos.
  4. Los elementos se hallan constituidos por átomos. Los átomos de un mismo elemento son idénticos en tamaño, forma, masa y todas las demás cualidades, pero diferentes a los átomos de los otros elementos.
  5. Los átomos de unen para formar las moléculas, combinándose en proporciones fijas de números enteros y pequeños. Por ejemplo, un átomo de azufre (S) se combina con dos átomos de oxígeno (O) para formar la molécula SO2, y lo hacen siempre en la relación de 1:2.
  6. Dos o más elementos, pueden combinarse de diferentes manera para formar más de una clase de compuestos. Así, entre el azufre (S) y el oxígeno (O) se pueden formar dos compuestos diferentes, el SO2 y el CO2. En cada uno de estos compuestos hay una proporción de átomos y masa diferente pero definida y siempre en la relación de números enteros y pequeños.
  Durante casi un siglo no se dudó de ninguno de los puntos esenciales de la teoría atómica propuesta por Dalton.
• Constitucion básica del átomo: núcleo (protones y neutrones) y electrones
  
  Esta formado por neutrones y protones en su núcleo y por electrones orbitando en este. Estos a su vez están formados de unas partículas llamadas quarks y estas partículas a su vez están formadas por hadrones esos del famoso colisionador.
  Masa:
  
  Proton: 1, 67262158(13)* 10^(-27) kg
  
  Neutrón: 1,67492716(13)* 10^(-27) kg
  
  Electrón:9, 10938188(72)* 10^(-31) kg
  
  
  Carga eléctrica:
  1.6 x 10-19 coulombios (+proton) (-electrón)

3.-Los fenómenos electromaneticos
Transferencia de calor: Proceso por el que se intercambia energía en forma de calor entre distintos cuerpos, o entre diferentes partes de un mismo cuerpo que están a distinta temperatura el calor se transfiere mediante conveccion, radiación o conducción.

Transferencia de conducción: El calor se desplaza desde el extremo caliente del atizador hacia el extremo frió. Es la transferencia de calor a través de un objeto solido: es lo que hace que el asa de un atisador se caliente aunque solo la punta este en el fuego.

Transferencia de conveccion: El agua conectada por la placa asiende mientras el agua mas fria desiende. transfiere calos con el intercambio de moleculas frias y calientes: es la causa de que el agua decienda de una tetera se caliente uniformemente aunque solo su parte inferior este en contacto con la llama.

Transferencia de radiación: Presenta una diferencia fundamental respecto a la conducción y la conveccion: las sustancia que intercambian calor no tienen que estar en contacto, sino que pueden estar separadas por un vació.

Ejemplos de calor por  conveccion:

• Cuando el calienta una piscina y el calor se desprende al aire
• Cuando el aire se calienta con el sol
• Cuando se evapora el agua del ba;o y calienta los vidrios

3.1.-La corriente eléctrica en los fenómenos cotidianos

• Orígenes del descubrimiento del electrón 
  

  El experimento con una lámpara de cristal en la que se ha hecho el vacío, en la que se completa un circuito eléctrico por los electrones emitidos desde un hilo caliente, se debe al inventor estadounidense Thomas Alva Edison (1847-1931), que lo patentó en 1883. El fenómeno se conoce como el "efecto Edison" y lo utilizan actualmente muchos aparatos.

• El electrón como unidad fundamental de carga eléctrica. historia de las ideas sobre corriente
  eléctrica. movimientos de electrones: una explicación para la corriente eléctrica.
  El electron es una particula elemental,la cual posee la carga minima (fundamental)
  
  e = - 1.602.10^(-19)C (Coulombs)
  
  Historia
  
  La magnitud de la carga del electron fue determinada por Millikan en un famoso experimento:
  
  Experimento de Millikan
  
  
  Instalación de Millikan para el experimento de la gota de aceite.El experimento de la gota de aceite fue un experimento realizado por Robert Millikan y Harvey Fletcher en 1909 para medir la carga elemental (la carga del electrón).
  
  El experimento implicaba equilibrar la fuerza gravitatoria hacia abajo con la flotabilidad hacia arriba y las fuerzas eléctricas en las minúsculas gotas de aceite cargadas suspendidas entre dos electrodos metálicos. Dado que la densidad del petróleo era conocida, las masas de las “gotas ", y por lo tanto sus fuerzas gravitatorias y de flotación, podrían determinarse a partir de sus radios observados. Usando un campo eléctrico conocido, Millikan y Fletcher pudieron determinar la carga en las gotas de aceite en equilibrio mecánico. Repitiendo el experimento para muchas gotas, confirmaron que las cargas eran todas múltiplos de un valor fundamental, y calcularon que es 1,5924|(17).10-19 C, dentro de un uno por ciento de error del valor actualmente aceptado de 1,602176487|(40).10-19 C. Propusieron que esta era la carga de un único electrón.
• Materiales conductores y materiales aislantes de la corriente.
  Las aislantes son aquellos que no permiten en paso de la corriente electrica (madera, vidrio, etc) mientras que los conductores si (los metales: cobre, oro, plata)
  
  existe otro tipo de materiales llamados semiconductores los cuales al aumentar su temperatura aumenta su conductividad.
• Resistencia eléctrica
  
  Es la oposición que presentan los cuerpos a ser atravesados por una corriente eléctrica. Según la naturaleza de los materiales, la resistencia puede ser muy baja (materiales empleados en los cables) o muy alta (materiales empleados como aislantes (fundas de los cables). La resistencia se mide en ohmios.

3.2.- Como se genera el magnetismo?

• Experiencias alrededor del magnetismo producido por el movimiento de electrones.
• Introducción electromagnética.
• Aplicaciones cotidianas de la introducción electromagnética.

3.3.- iY se hizo la luz! las ondas electromagnéticas.

• Experiencias alrededor de la luz. Refleccion y refracción.
• Emisión de ondas electromagnéticas.
• Espectro electromagnético.
• Propagación de las ondas electromagnéticas.
• La luz como onda electromagnética.
• El arcoiris.

4.- Proyectos:

• Historia del celular
• Láser
• Electricidad