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Ciencia, materia, energ

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Title: Ciencia, materia, energ a y ecolog a: conexiones en la naturaleza Author: luis Last modified by: Pcpaez Created Date: 4/18/2004 4:06:34 AM – PowerPoint PPT presentation

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Title: Ciencia, materia, energ


1
Ciencia, materia, energía y ecología conexiones
en la naturaleza
  • Modulo 4

2
CIENCIA Y MEDIO AMBIENTE
  •   Qué es la Ciencia y qué hacen los científicos?
  • La ciencia se basa en el supuesto de que hay un
    orden en la naturaleza que puede ser descubierto.
  • Es un intento de descubrir ese orden y utilizar
    ese conocimiento para hacer predicciones acerca
    de lo que puede suceder en la naturaleza.
  •  

3
Lo que hacen los científicos
resumen del proceso científico, una
forma de pensamiento crítico.
  • Los hechos (datos) se reúnen y se verifican
    repitiendo los experimentos
  • Se analizan los datos para ver si hay un patrón
    de conducta coherente que se pueda resumir como
    una ley científica
  • Se proponen hipótesis para explicar los datos
  • Se hacen deducciones o predicciones para evaluar
    cada hipótesis.
  • Una hipótesis sustentada por un gran número
    de pruebas y que es aceptada por la comunidad
    científica se convierte en una teoría científica

4
datos científicos
  • Lo primero que deben hacer los científicos es
    plantear una pregunta o identificar un problema
    para que se investigue.
  • Después, los científicos que trabajan en ese
    problema reúnen datos científicos o hechos por el
    procedimiento de hacer observaciones y tomar
    medidas.
  • Estos hechos deben ser verificados o confirmados
    por medio de observaciones y mediciones
    repetidas, preferentemente por varios
    investigadores diferentes.
  •  

5
Hipótesis científicas
 
  • El objetivo primordial de la ciencia no son los
    hechos en sí mismos, sino una nueva idea,
    principio o modelo que conecte y explique ciertos
    hechos y conduzca a predicciones útiles acerca de
    lo que debe suceder en la naturaleza.
  • Los científicos que están trabajando en un
    problema en particular intentan sugerir una serie
    de posibles explicaciones o hipótesis científicas
    de lo que ellos (u otros científicos) han
    observado en la naturaleza.
  •  

6
Los experimentos
  • Para acepta, una hipótesis científica no sólo
    debe explicar los datos científicos o fenómenos,
    sino que también debe hacer predicciones que se
    puedan utilizar para demostrar la validez de la
    hipótesis.
  • Una vez que se ha creado una hipótesis científica
    se llevan a cabo experimentos (y se repiten para
    asegurarse de que se pueden reproducir) para
    demostrar las deducciones o predicciones.
  • Los experimentos pueden eliminar (refutar) varias
    hipótesis, pero nunca pueden demostrar que una
    hipótesis sea la mejor (la más útil) o la única
    explicación.

7
Modelos
  • Uno de los métodos que utilizan los científicos
    para demostrar una hipótesis es desarrollar un
    modelo, que es una representación aproximada o
    simulación del sistema que se está estudiando.
    Hay muchos tipos de modelos matemático, físico,
    mental, conceptual, gráfico y computacional


8
Teoría científica
  • Si muchos experimentos apoyan una hipótesis en
    particular ésta se convierte en teoría
    científica una idea, principio o modelo que
    generalmente auna y explica muchos hechos que
    anteriormente no parecían tener relación y que
    además está sustentada en una gran cantidad de
    pruebas.
  • Para los científicos, las teorías no son algo que
    se pueda tomar a la ligera. Son ideas o
    principios que se han establecido con un alto
    grado de certeza y están considerados como los
    mayores logros de la ciencia

9
Ley científica
  • Es una descripción de lo que sucede en la
    naturaleza una y otra vez de la misma forma, sin
    excepción conocida.
  • Por ejemplo, después de hacer miles de
    observaciones y medidas a lo largo de muchas
    décadas, los científicos descubrieron la llamada
    segunda ley de la energía o termodinámica. Una
    forma sencilla de enunciar esta ley es que el
    calor siempre fluye espontáneamente del calor al
    frío (algo que todos hemos descubierto al tocar
    un objeto muy caliente).
  • Ley de Snell
    Ley de Ohm 2da Ley
    Termodinámica

10
Método científico
  • A menudo oímos hablar de el método científico. En
    realidad hay muchos métodos científicos
  • Son las maneras que tienen los científicos de
    reunir los datos y formular y demostrar hipótesis
    científicas, modelos, teorías y leyes
  • Los nuevos descubrimientos se producen de muchas
    maneras. Algunos siguen esta secuencia
  • datos ley hipótesis
    teoría
  • Otras veces los científicos se limitan a seguir
    una corazonada, tendencia o creencia y luego
    hacen experimentos para probar su idea o
    hipótesis.
  • La intuición, la imaginación y la creatividad
    son tan importantes en la ciencia como lo son en
    el arte.

11
Probar una hipótesis
  • Los procesos o partes de la naturaleza que los
    científicos pretenden entender están influidos
    por una serie de variables o factores.
  • Una de las formas que tienen los científicos de
    probar una hipótesis acerca de los efectos de una
    variable en particular es la de llevar a cabo un
    experimento controlado.
  • Esto se hace estableciendo dos grupos un grupo
    experimental, en el que se modifica la variable
    elegida de una forma conocida, y un grupo de
    control, en el que no se modifica la variable
    elegida
  • Un problema básico es que muchos componentes y
    procesos en la naturaleza, especialmente aquellos
    de medio ambiente, llevan consigo un enorme
    número de variables que actúan las unas sobre las
    otras de forma generalmente poco conocida.
  • En estos casos, es muy difícil o imposible llevar
    a cabo experimentos controlados que resulten
    significativos.

12
Válidez de los resultados de la ciencia
  • Teoría ondulatoria Teoría Corpuscular
    Teoría Electromagnetica Teoría de los
    Cuantos (Dual)
  • Los científicos pueden refutar o pueden
    establecer que un modelo, teoría o ley en
    particular tiene un alto grado de validez y que
    es extremadamente útil a la hora de examinar cómo
    funciona la naturaleza y de predecir lo que
    sucederá en la misma.
  • Sin embargo, los científicos no pueden demostrar
    que sus ideas son absolutamente ciertas
  • Siempre hay alguna incertidumbre asociada a
    cualquier modelo, teoría o ley científica. Aunque
    ésta pueda ser extremadamente baja
  • El objetivo del proceso científico riguroso es
    reducir tanto como sea posible el grado de
    incertidumbre.
  • Sin embargo, cuanto más complejo sea el sistema
    que está siendo estudiado, mayor será el grado de
    incertidumbre o la dificultad para predecir su
    comportamiento.

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La ciencia fronteriza y la ciencia de consenso
  • Ciencia fronteriza.
  • Los reportajes de noticias se centran a menudo en
    los "grandes avances" y en las disputas entre los
    científicos sobre la validez de los datos,
    hipótesis y modelos preliminares (sin haber sido
    probados) que por definición son provisionales.
  • Este aspecto de la ciencia, que se presta a la
    controversia, porque no ha sido ampliamente
    probado y aceptado, se denomina Ciencia
    fronteriza
  • Ciencia de consenso
  • Por contraste, la Ciencia de consenso se compone
    de datos, teorías y leyes que están ampliamente
    aceptadas por los científicos considerados
    expertos en la materia.
  • Este aspecto de la ciencia es muy fiable, pero
    rara vez se considera merecedor de aparecer en
    las noticias.

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Qué es la ciencia del medio ambiente
  • La ciencia del medio ambiente es el estudio de
    cómo nos relacionamos con otras especies y con el
    entorno no viviente (materia y energía).
  • Es una ciencia física y social que integra
    conocimientos de una amplia variedad de
    disciplinas como
  • física, química, biología (especialmente
    ecología), geología, meteorología, geografía,
    tecnología e ingeniería de recursos, gestión y
    conservación de recursos, demografía (el estudio
    de la dinámica de la población), economía,
    política, psicología y ética.
  • Es decir, es un estudio de cómo operan y se
    relacionan entre sí las distintas partes de la
    naturaleza y de las sociedades humanas, un
    estudio de conexiones e interacciones.
  •  

15
Limitaciones de la ciencia ambiental
  • Existe controversia sobre algunas áreas del
    conocimiento aportadas por las ciencias
    medioambientales, porque una buena parte de ellas
    cae dentro del territorio de la ciencia
    fronteriza.
  • Se pueden discutir las cifras, pero lo que los
    científicos del medio ambiente pretenden señalar
    es que las tendencias de estos fenómenos son lo
    bastante significativas como para ser evaluadas y
    tratadas.
  • La mayor parte de los problemas medioambientales
    se componen de tantas variables y tantas
    interacciones complejas que no tenemos datos
    suficientes ni modelos como para poder llegar a
    entenderlos perfectamente
  • Dado que los problemas medioambientales no van a
    desaparecer, en algún momento tenemos que evaluar
    la información disponible (pero siempre
    insuficiente) y tomar decisiones económicas y
    políticas.

16
MATERIA Y ENERGÍA bloques constructivos de la
naturaleza
  • La materia es cualquier cosa que tenga masa (la
    cantidad de material que hay en un objeto) y
    ocupe espacio.
  • Los científicos clasifican la materia según sus
    niveles de organización
  • La materia comprende los sólidos, líquidos y
    gases que nos rodean y que están dentro de
    nosotros.
  • La materia se encuentra en dos formas químicas
    elementos (los bloques constructivos de la
    materia que forman todas las sustancias
    materiales) y compuestos (dos o más elementos que
    se mantienen juntos en proporciones fijas por
    medio de fuerzas de atracción llamadas enlaces
    químicos).
  • Se pueden encontrar varios elementos, compuestos
    o ambas cosas en las mezclas.

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Niveles de organización de la materia de acuerdo
con el tamaño y la función.
  • Ésta es una de las formas en que los científicos
    clasifican los patrones de materia que se
    encuentran en la naturaleza.
  • Obsérvese que la ecología se centra en cinco
    niveles de este modelo jerárquico.

18
Elementos químicos
  • Toda la materia está formada a partir de los 112
    elementos químicos conocidos (92 de ellos se
    encuentran en estado natural y 20 se obtienen en
    laboratorio a partir de los elementos
    existentes).

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Bloques constructivos de la materia
  • Si tuviéramos un supermicroscopio que fuera capaz
    de escudriñar los elementos y los compuestos
    podríamos ver que están formados con tres tipos
    de bloques
  • los átomos (la unidad más pequeña de materia que
    es característica de un elemento en particular),
  • los iones (átomos o combinaciones de átomos
    cargados eléctricamente) y
  • moléculas (combinaciones de dos o más átomos del
    mismo o de distintos elementos que se mantienen
    unidos por medio de enlaces químicos). Dado que
    los iones y las moléculas están formados por
    átomos, los átomos son los bloques constructivos
    fundamentales de toda la materia.

Un átomo de Sodio dona un electrón a un átomo de
Cloro para formar los iones sodio y cloro.
20
Partículas subatómicas
  • Si incrementáramos los aumentos de nuestro
    supermicroscopio encontraríamos que cada tipo
    distinto de átomo contiene un cierto número de
    partículas subatómicas.
  • Los bloques constructivos principales de un
    átomo son los protones (p) que tienen carga
    positiva,
  • los neutrones (n) que no tienen carga, y
  • los electrones (e) que tienen carga negativa.
  • Cada átomo está formado por un centro
    extremadamente pequeño, o núcleo, que contiene
    protones y neutrones, y uno o más electrones que
    giran rápidamente alrededor del núcleo
  • Todos los átomos neutros tienen el mismo número
    de protones de carga positiva (dentro del núcleo)
    que de electrones, cuya carga es negativa (fuera
    del núcleo).
  • Dado que estas cargas se compensan unas con
    otras, el átomo como conjunto no tiene carga
    eléctrica.

21
Isotopos
  • Cada elemento (M) tiene su número atómico
    específico (Z), que es igual al número de
    protones que hay en el núcleo de sus átomos.
  • El elemento más sencillo, el hidrógeno (H), tiene
    sólo un protón en su núcleo, luego su número
    atómico es 1. mientras que el uranio (U), un
    átomo mucho más grande, tiene 92 protones y su
    número atómico es 92.
  • Dado que los electrones tienen muy poca masa en
    comparación con la de un protón o un neutrón, la
    mayor parte de la masa de un átomo se concentra
    en su núcleo.
  • Definimos la masa de un átomo en función de su
    número de masa (A) el número total de protones
    y neutrones que contiene su núcleo.
  • Aunque todos los átomos de un elemento tienen el
    mismo número de protones en su núcleo, pueden
    tener distintos número de neutrones, por tanto,
    distintos números de masa son los isótopos de
    ese elemento.
  • Simbolicamente los isotopos se representan por el
    simbolo


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Isótopos de hidrógeno y uranio.
  • Todos los isótopos de hidrógeno tienen un número
    atómico de 1, porque todos tienen un protón en su
    núcleo
  • Todos los isótopos de uranio tienen un número
    atómico de 92.
  • Sin embargo, cada isótopo de estos elementos
    tiene un número de masa distinto porque sus
    núcleos contienen un número diferente de
    neutrones.
  • Las cifras entre paréntesis indican el porcentaje
    en peso de la cantidad de cada isótopo en una
    muestra natural del elemento.

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Compuestos
SCl4
  • La mayor parte de la materia se presenta en forma
    de compuestos.
  • Los químicos utilizan una fórmula química
    abreviada para mostrar el número de átomos (o
    iones) de cada tipo que hay en un compuesto.
  • La fórmula contiene los símbolos de cada uno de
    los elementos presentes y utiliza subíndices para
    representar el número de átomos o iones de cada
    elemento que se encuentran en la unidad
    estructural básica del compuesto.
  • En este curso se encontrarán ejemplos como
    oxígeno (O2), ozono (O3), nitrógeno (N2), óxido
    nitroso (N2O), óxido nítrico (NO), sulfuro de
    hidrógeno (H2S), monóxido de carbono (CO),
    dióxido de carbono (CO2), dióxido de nitrógeno
    (NO2), dióxido de azufre (SO2), amoniaco (NH3),
    ácido sulfúrico (H2SO4), ácido nítrico (HNO3),
    metano (CH4) y glucosa (C6H12O6).

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calidad de la materia
  • La materia se encuentra también en tres estados
    físicos sólido, líquido y gaseoso. El agua, por
    ejemplo, existe en forma de hielo, líquido y
    gaseoso, dependiendo de la presión y de la
    temperatura.
  • Los tres estados de la materia se diferencian en
    el espacio relativo y en la ordenación de sus
    átomos, iones o moléculas.
  • Los sólidos tienen la organización más compacta y
    ordenada y los gases la menos compacta y
    desordenada. 
  • Desde un punto de vista humano podemos clasificar
    la materia según su calidad o utilidad para
    nosotros.
  • La calidad de la materia es una medida de la
    utilidad de un recurso, basándose en su
    disponibilidad y concentración.
  • La materia de alta calidad está organizada,
    concentrada y se encuentra generalmente cerca de
    la superficie de la tierra y tiene un gran
    potencial para ser utilizada como recurso
    material
  • La materia de baja calidad está desorganizada,
    diluida y a menudo muy profundamente en el
    interior de la tierra o dispersa en el mar o la
    atmósfera, y generalmente tiene escaso potencial
    para ser usada como recurso

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Ejemplos de calidad de la materia
  • Un bote de aluminio es una forma más concentrada
    y de mayor calidad que el mineral que contenga la
    misma cantidad de aluminio.
  • Por eso hace falta menos energía, agua y dinero
    para reciclar un bote de aluminio que para hacer
    uno nuevo partiendo del mineral.

26
Ejemplos de las diferentes calidades de la
materia
  • La materia de alta calidad (columna de la
    izquierda) es bastante fácil de obtener y está
    concentrada
  • La materia de baja calidad (columna de la
    derecha) es más difícil de extraer y está más
    dispersa que la de alta calidad.

27
La energía
  • La energía es la capacidad de realizar un
    trabajo
  • El trabajo se realiza cuando una fuerza al actuar
    sobre un objeto, hace que el objeto se mueva a lo
    largo de una distancia.
  • Para hervir el agua (para cambiarla a otra forma
    más dispersa y de movimiento de moléculas más
    rápido en el vapor) es necesario disponer de
    energía
  • La energía se presenta de muchas formas luz,
    calor, electricidad, energía química almacenada
    en los enlaces químicos del carbón, azúcar y
    otros materiales la energía mecánica de la
    materia en movimiento como las corrientes de
    agua, el viento (masas de aire) o la de una
    persona que va corriendo y la energía nuclear
    emitida por los núcleos de ciertos isótopos.
  • Los científicos clasifican la energía como
    energía cinética y energía potencial.

28
Energia Cinetica


  • Es energía en acción o movimiento.
  • Ejemplos
  • El viento (una masa de aire en movimiento),
  • Las corrientes de agua,
  • Las rocas que caen,
  • El calor que fluye de un cuerpo a alta
    temperatura hacia otro a una temperatura
    inferior,
  • La electricidad (flujo de electrones),
  • Los coches en movimiento, tienen energía
    cinética. La radiación electromagnética, como
  • Las ondas de radio,
  • las ondas de TV,
  • las microondas,
  • las radiaciones infrarrojas,
  • la luz visible,
  • las radiaciones ultravioleta,
  • los rayos X,
  • los rayos gamma y
  • los rayos cósmicos
  • Las ondas sismicas
  • Las ondas sonoras




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El espectro electromagnético
  • La figura muestra la banda de ondas
    electromagnéticas, para diferentes longitudes de
    onda (la distancia entre picos o simas sucesivas)
    y su contenido en energía.

30
Energía potencial
  • Es la energía almacenada que está potencialmente
    disponible para su uso.
  • Una piedra que se sostiene en la mano, un
    cartucho de dinamita sin encender, el agua que
    está tras un dique de contención, la gasolina del
    depósito de un coche y la energía nuclear
    almacenada en el núcleo de los átomos, todos
    estos ejemplos tienen energía debido a su
    posición o a la posición de sus partes.
  • La energía potencial se puede transformar en
    energía cinética.
  • Cuando se deja caer una piedra, su energía
    potencial se convierte en energía cinética.
  • Cuando se quema la gasolina en el motor de un
    coche, la energía potencial almacenada en los
    enlaces químicos de sus moléculas se convierte en
    calor, luz y energía mecánica (cinética) que
    impulsa el coche.

31
Calidad de la energía
  • Desde un punto de vista humano, la calidad de la
    energía es la medida de la capacidad de una
    fuente de energía para producir trabajo útil.
  • La energía de alta calidad está organizada o
    concentrada y puede realizar mucho trabajo útil,
    como ejemplos citaremos la electricidad, el
    carbón, la gasolina, la luz solar concentrada,
    los núcleos de uranio-235 utilizados como
    combustible en las plantas nucleares y el calor
    concentrado en pequeñas cantidades de materia, de
    tal manera que su temperatura sea alta.
  • Por contraste, la energía de baja calidad está
    desorganizada o dispersa y tiene poca capacidad
    para realizar trabajo útil. Como ejemplo
    citaremos el calor dispersado en las moléculas
    móviles de una gran cantidad de materia (como la
    atmósfera o una gran masa de agua) de tal manera
    que su temperatura es baja. Así pues, a pesar de
    que la cantidad total de calor almacenada por el
    océano Atlántico es mayor que la cantidad de
    energía química de alta calidad que contienen
    todos los pozos de petróleo de Arabia Saudita, el
    calor del océano está tan disperso que no se
    puede utilizar para mover o calentar cosas hasta
    altas temperaturas.

32
Clasificación de la calidad de varias fuentes de
energía
  • utilidad para realizar distintas tareas
  • La energía de alta calidad está concentrada y
    tiene una gran capacidad de realizar trabajo
    útil
  • la energía de baja calidad está dispersa y
    tiene escasa capacidad de realizar trabajo útil.
  • Para evitar el desperdicio innecesario de
    energía, es mejor emparejar la calidad de una
    fuente de energía con la calidad de la energía
    necesaria para realizar un trabajo.

33
Evitar desperdicio de energía
  • Utilizamos la energía para llevar a cabo ciertas
    tareas, cada una de las cuales precisa de un
    mínimo de calidad de energía.
  • Tiene pues cierta lógica emparejar la calidad de
    una fuente de energía con la calidad de la
    energía necesaria para realizar una tarea en
    particular, porque al hacerlo así ahorramos
    energía y, generalmente, dinero.

34
Cambio físico y cambio químico
  • Un cambio físico no trae consigo un cambio en la
    composición química. Ejemplos
  • Cortar un trozo de papel aluminio en pedazos
    pequeños.
  • El cambio de estado de una sustancia cuando el
    agua sólida (hielo) se funde o el agua líquida
    hierve, ninguna de las moléculas de H2O se
    altera, sino que se organizan según distintos
    patrones espaciales
  • Un cambio químico o reacción química, por otra
    parte, las composiciones químicas de los
    elementos o los compuestos se ven alteradas.
  • Ejemplo cuando el carbón se quema
    completamente, el carbono sólido (C) se combina
    con el oxígeno (O2) para formar el compuesto
    gaseoso dióxido de carbono (CO2). Podemos
    representar esta reacción química de la
    siguiente forma abreviada
  • C 02 CO2 energía.
  • En esta reacción se produce energía, lo que hace
    del carbón un combustible útil y también muestra
    cómo la combustión completa del carbón suelta
    dióxido de carbono a la atmósfera.

35
Ley de conservación de la materia
  • La gente suele hablar de consumir o agotar
    recursos materiales, pero la verdad es que
    nosotros no consumimos materia, sólo utilizamos
    algunos de los recursos de la tierra durante un
    tiempo.
  • Tomamos materiales de la tierra, los llevamos a
    otra parte del globo y los procesamos para
    convertirlos en productos que se utilizan y luego
    se desechan, se queman, se entierran, se vuelven
    a utilizar o se reciclan.
  • Al hacer esto, podemos cambiar varios elementos y
    compuestos de un estado físico o químico a otro,
    pero no hay ningún proceso físico o químico por
    medio del cual podamos crear o destruir ninguno
    de los átomos que entran en juego.
  • Lo único que podemos hacer es organizarlos en
    distintos patrones espaciales (cambios físicos) o
    en diferentes combinaciones (cambios químicos),
    lo que se conoce como ley de conservación de la
    materia.
  • La ley de conservación de la materia significa
    que en realidad no se tira nada. Todo lo que
    creemos haber tirado sigue aquí con nosotros de
    una forma u otra.
  • Aunque pudiéramos hacer que el medio ambiente
    estuviera más limpio y convertir algunos
    productos químicos potencialmente dañinos en
    otros formas físicas o químicas menos
    perjudiciales,

36
Primera ley de la energía
  • No se puede conseguir algo a cambio de nada.
  • Los científicos han observado que la energía
    cambia de una forma a otra en millones de cambios
    físicos y químicos, pero nunca han podido
    detectar la creación o destrucción de ninguna
    clase de energía
  • Los resultados de sus experimentos se han
    resumido en la ley de conservación de la energía,
    también conocida como primera ley de la energía o
    primera ley de la termodinámica
  • Esta ley científica nos dice que cuando una forma
    de energía se convierte en otra por medio de
    cualquier cambio físico o químico, la entrada de
    energía es siempre igual a la salida de energía.
  • No importa lo mucho que lo intentemos ni lo
    listos que seamos no podemos sacar más energía
    de un sistema que la que ponemos, dicho de otra
    manera, no se puede conseguir algo a cambio de
    nada en términos de cantidad de energía.

37
Segunda ley de la energía
  • Nunca se acaba a la par.
  • Como la primera ley de la energía establece que
    la energía ni se crea ni se destruye, existe la
    tentación de pensar que siempre habrá suficiente
    energía y, sin embargo, si llenamos un depósito
    de gasolina de un coche y nos movemos en él, o
    utilizamos una batería de linterna hasta que se
    agota, hay algo que se ha perdido. Si no es la
    energía, qué es? La respuesta es calidad de
    energía , es decir la cantidad de energía
    disponible para realizar un trabajo útil.
  • Innumerables experimentos han demostrado que
    cuando la energía se transforma siempre se
    produce una reducción de la calidad de dicha
    energía.
  • Los resultados de estos experimentos se han
    resumido en lo que se denomina segunda ley de la
    energía o segunda ley de la termodinámica

38
Degradación de la Energía
  • Cuando la energía cambia de una forma a otra, una
    parte de la energía útil siempre se degrada a
    energía de inferior calidad, más dispersa, menos
    útil.
  • Básicamente, esta ley dice que en cualquier
    conversión de energía siempre terminamos con
    menos energía utilizable que cuando empezamos.
  • Por tanto, no sólo no se puede conseguir algo a
    cambio de nada con respecto a la cantidad de
    energía, no podemos acabar a la par en términos
    de calidad de energía, porque la energía siempre
    va de una forma más útil a otra menos útil.
  • Cuanta más energía usemos, más energía de baja
    calidad (calor) añadiremos al medio ambiente. No
    se ha encontrado una sola excepción a esta ley
    científica.

39
La segunda ley de la energía en acción en los
sistemas vivientes
  • . Cada vez que la energía cambia de una forma a
    otra, parte de la entrada inicial de energía de
    alta calidad se degrada, generalmente en forma de
    calor de baja calidad que se dispersa en el medio
    ambiente.

40
Mantenimiento de la vida en la tierra
  • La ecología
  • Es el estudio de cómo
  • los organismos se
  • relacionan entre sí y
  • con el medio no
  • viviente, incluyendo
  • factores como la luz
  • solar, la temperatura, la humedad y los
  • principios nutritivos
  • vitales.
  • La ecología trata principalmente sobre la
    interacción de los organismos, poblaciones,
    comunidades, ecosistemas y la ecosfera

41
Estructura general de la tierra
  • La atmósfera es una delgada capa de aire que
    rodea el planeta. Su capa más interna, la
  • La tropósfera, hasta unos 17 km sobre el nivel
    del mar, contiene la mayor parte del aire del
    planeta, principalmente nitrógeno (78) y oxígeno
    (21).
  • La estratósfera. entre los 17 y los 48 km sobre
    la superficie de la tierra y contiene suficiente
    ozono (O3) para filtrar las dañinas radiaciones
    UV del sol, permitiendo así la existencia de la
    vida sobre la tierra y sus masas de agua.
  • La hidrósfera está formada por el agua solida,
    líquida y gaseosa de la Tierra
  • La litósfera es la corteza terrestre y el manto
    superior
  • La corteza contiene combustibles fósiles no
    renovables y minerales que utilizamos, así como
    compuestos químicos del suelo (nutrientes)
    potencialmente renovables, necesarios para la
    vida de las plantas.

La ecósfera o biósfera es la porción de la tierra
en la que los organismos vivos existen y ejercen
una acción recíproca los unos sobre los otros y
con el entorno no viviente. La ecósfera alcanza
desde la sima más profunda de los océanos, unos
20 kilómetros por debajo del nivel del mar,
hasta las cumbres de las más altas montañas.
42
Mantención de la vida en la tierra
  • La vida en la tierra depende de 3 factores
  • 1.- del flujo de energía unidireccional (líneas
    de trazos) proveniente del sol a través de la
    ecosfera,
  • 2.- los ciclos de los elementos esenciales
    (líneas continuas de los círculos) y
  • 3.- la gravedad que impide que los gases
    atmosféricos escapen al espacio y atrae hacia
    abajo a los compuestos químicos de los ciclos de
    la materia.
  • Este modelo simplificado muestra solamente
    algunos de los muchos elementos cíclicos.

43
principios de sostenibilidad derivados de la
observación de la naturaleza
  • Aprendiendo de la naturaleza
  • La mayoría de los ecosistemas utilizan
    energía solar renovable como fuente primaría de
    energía. Así pues, una sociedad sostenible
    debería ser impulsada principalmente por la
    actual luz del sol, no por la rancia luz solar
    almacenada como combustibles fósiles
    contaminantes.
  • Los ecosistemas reponen nutrientes y eliminan
    desechos reciclando sustancias químicas. La
    naturaleza prácticamente no produce desechos. Los
    desechos y restos descompuestos de un organismo
    son recursos alimentarios para otros organismos.
  • La biodiversidad ayuda a mantener la
    sostenibilidad y el funcionamiento ecológico de
    los ecosistemas, y sirve como fuente de
    adaptaciones ante las cambiantes condiciones
    medioambientales.
  • La naturaleza siempre pone límites al
    crecimiento de las poblaciones. El tamaño de la
    población y la tasa de crecimiento de todas las
    especies están controlados por sus interacciones
    con otras especies y con su entorno inerte. La
    lección evolucionista que hay que aprender de la
    naturaleza es que ninguna especie puede crecer
    tanto que no quepa en sus pantalones, al menos
    durante mucho tiempo.

44
Fin
  • Modulo 4

Ciencia, materia, energía y ecología conexiones
en la naturaleza
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