El Universo: Materia y Energía

El universo es todo lo que existe. Todo lo que existe en el universo solo puede ser materia o energía.

• Materia: Es todo lo que ocupa espacio y tiene masa.
• Energía: Es todo aquello capaz de efectuar trabajo.

Ciencia y Método Científico

Ciencia: Es el conjunto ordenado de conocimientos basados en observaciones, experimentos y razonamientos lógicos.

Método científico: Es el modo que tiene la ciencia de hacer las cosas. Los científicos observan la naturaleza o realizan en los laboratorios experimentos minuciosamente controlados.

Medición y Magnitudes

¿Qué es medir? Una propiedad es cualquier hecho distintivo propio de un cuerpo o un fenómeno. Las propiedades que se pueden medir se conocen como magnitudes.

• Magnitudes fundamentales: Son aquellas que se definen por sí mismas, por ejemplo: longitud, masa y tiempo.
• Magnitud derivada: Son las que se definen en función de otras, por ejemplo: la velocidad.
• Magnitudes extensivas: Su valor depende de la cantidad de la materia, por ejemplo: la masa, el volumen o la energía.
• Magnitudes intensivas: Su valor no depende de la cantidad de materia, por ejemplo: la densidad o la temperatura.

Medir: Es comparar una propiedad de un cuerpo o de un fenómeno con un valor de referencia o patrón.

Unidad de medida: Es una referencia o patrón de medida, por ejemplo: metro para medir longitudes.

Instrumento medidor: Es el que permite contar cuántas veces la unidad patrón está contenida en la magnitud que se mide.

Tabla de Magnitudes Fundamentales

Propiedades de la Materia

• Masa: Es la medida de la cantidad de materia que posee un cuerpo. La materia no se crea ni se destruye, solo se transforma.
• Peso: Es la fuerza con que la Tierra atrae a un cuerpo.
• Volumen: Es la medida del espacio ocupado por un cuerpo.
• Superficie: Es el área que un cuerpo ofrece a su exterior.
• Densidad: Es una magnitud derivada de dos magnitudes fundamentales: la masa y el volumen. d = m/v

Metales y No Metales

• Metales: De un color gris brillante, excepto el cobre y el oro. Son buenos conductores de electricidad y calor. Ejemplos: hierro, aluminio, zinc, níquel, plomo, uranio, mercurio, cobre, plata, platino.
• No metales: Destacan el hidrógeno y el helio, que constituyen estrellas. También el oxígeno y el nitrógeno, que forman la mayor parte de la atmósfera y el agua.

Estados de la Materia y sus Conversiones

Estados de la Materia

• Sólido: Tiene forma y volumen propios. Son rígidos. Pueden cambiar a una nueva forma (plasticidad) o romperse (fragilidad).
• Líquido: No tiene forma propia, pero sí volumen propio.
• Gas: No tiene forma propia y ocupa todo el volumen disponible.
• Plasma: Es un estado no agregado de la materia formado por un elevado porcentaje de partículas cargadas eléctricamente.

Conversiones entre Estados

• Sólido a Líquido:
  • Fusión: Es el paso de sólido a líquido. Se produce a una temperatura fija llamada temperatura de fusión. Cuando se calienta el hielo, su temperatura se mantiene en 0ºC.
• Líquido a Sólido:
  • Solidificación: Es el paso de líquido a sólido. Se produce a una temperatura fija.
• Líquido a Gas:
  • Evaporación: Es el paso de líquido a gas que se produce en la superficie del líquido.
  • Ebullición: Es el paso de líquido a gas en la superficie y en el interior del líquido a la vez.
• Gas a Líquido:
  • Condensación: Es el paso de gas a líquido a cualquier temperatura.
  • Licuación: Es el paso de gas a líquido a una temperatura fija.
• Sólido a Gas:
  • Sublimación: Es el paso directo de sólido a gas sin pasar por el estado intermedio de líquido.

Mezclas Homogéneas y Heterogéneas

• Mezcla homogénea: No se observa cambio de propiedades de un punto a otro de la mezcla. Tienen un aspecto claro y transparente, excepto las sólidas. Las partículas dispersas son moléculas, átomos o iones. Las mezclas homogéneas líquidas no pueden separarse ni por filtración ni por sedimentación.
• Mezclas homogéneas (aleaciones):
  • Bronce: Cobre, zinc y estaño.
  • Latón: Cobre y zinc.
• Mezclas heterogéneas: Formadas por la unión de partículas sólidas de distinto tamaño.

El Universo: Galaxias, Estrellas y Planetas

El universo: Es todo aquello que existe, toda la materia y el espacio en el que está.

Galaxias y estrellas: Una galaxia está formada por millones de estrellas unidas por la fuerza de la gravedad y por una cierta cantidad de gas y polvo interestelar.

Nuestra galaxia es la Vía Láctea: La Vía Láctea es una galaxia espiral de tamaño grande que tiene más de cien mil años-luz de diámetro y que contiene unos cuatrocientos mil millones de estrellas.

Planetas del Sistema Solar

• Mercurio: Carece de atmósfera. Es el más próximo al Sol, por ello su temperatura llega a los 430ºC.
• Venus: También recibe el nombre de Lucero del Alba, que brilla en el cielo al amanecer. Atmósfera muy densa de dióxido de carbono (CO2).
• Tierra: A nuestro planeta se lo conoce como planeta azul por el color que le dan los océanos.
• Marte: Se le conoce como planeta rojo por el color que ofrece a simple vista.
• Júpiter: Es el planeta de mayor tamaño. En su atmósfera pueden apreciarse bandas claras y oscuras en la que se observa la Gran Mancha Roja.
• Saturno: Es más ligero que el agua, ya que su mayor parte está constituida por gases. Titán es el más grande de sus satélites. Las sondas espaciales han enviado sorprendentes imágenes en la que pueden verse una superficie bañada por un mar de metano líquido.
• Urano: Este planeta es de color azul verdoso debido a las ligeras cantidades de metano.
• Neptuno: Es de color azul debido también al metano de su atmósfera. Presenta una Gran Mancha Oscura.

Otros Cuerpos Celestes

• Asteroides: Son cuerpos de tamaño muy variado. La mayoría se mueven entre Marte y Júpiter formando el cinturón de asteroides.
• Cometas: Son cuerpos de poco tamaño formados por hielo en los planetas más alejados. Su órbita es muy alargada.
• Meteoritos: Son los cuerpos del espacio que chocan contra algún planeta. Su huella es un cráter. La mayoría fueron asteroides, algunos proceden de la Luna o incluso de Marte.

Minerales y Rocas

Minerales

Mineral: Es un cuerpo sólido y homogéneo de composición inorgánica de origen natural, con estructura interna ordenada y con composición química definida.

Propiedades de los Minerales

• Dureza: Es la resistencia que opone un mineral a ser rayado. Para medirla se emplea la escala de Mohs.
• Fractura: El mineral se rompe en fragmentos cuyas formas pueden ser concoidea o astillosa (si la rotura es en fibras regulares).
• Exfoliación: El mineral se rompe siguiendo determinadas direcciones, en cubos como la galena.
• Color: El color de un mineral es el que apreciamos en su superficie.

Uso Industrial de los Minerales

Piedras Preciosas y Semipreciosas

• Piedras preciosas: Diamante, esmeralda, rubí y zafiro.
• Piedras semipreciosas: Cuarzo ahumado, cuarzo rosado, topacio, turquesa, aguamarina, lapislázuli.

Rocas

Roca: Es un agregado sólido constituido por un solo tipo de mineral o por varios y originado mediante un proceso natural.

• Rocas magmáticas: El magma es una masa fundida de materiales sólidos, líquidos y gaseosos originada en la base de la corteza o en la parte superior del manto.
• Rocas sedimentarias: Son rocas exógenas constituidas por la acumulación y compactación de pequeños fragmentos, divididas en detríticas y no detríticas.
• Rocas sedimentarias detríticas: Están formadas por la acumulación de fragmentos denominados granos o clastos.
• Rocas metamórficas: Se originan habitualmente en zonas profundas de la corteza a partir de rocas magmáticas, sedimentarias o metamórficas ya existentes.

La Atmósfera y los Fenómenos Meteorológicos

La atmósfera: Es una mezcla de gases que rodea la Tierra hasta una altura de unos 1000 kilómetros a medida que nos alejamos de la superficie.

Capas de la Atmósfera

• Exosfera: Es la última capa y se extiende desde los 600 km de altura.
• Termosfera: Abarca desde los 80 km de altura hasta los 600 km.
• Mesosfera: Comienza a los 50 km de altura y llega hasta los 80 km. Contiene muy poco aire.
• Estratosfera: Se extiende desde los 12 km hasta los 50 km de altura.
• Troposfera: Comienza en la superficie terrestre y llega a una altura de 12 km. En ella se producen los fenómenos meteorológicos: nubes, precipitaciones, tormentas, vientos.

Elementos y Fenómenos

• Oxígeno: Es un elemento muy importante para la vida en la Tierra, ya que la mayoría de los seres vivos lo utilizan en la respiración.
• Efecto invernadero: Un aumento de la temperatura que es beneficioso para la vida. El CO2 atmosférico produce efecto invernadero. La energía solar atraviesa la atmósfera y llega a la superficie terrestre.
• Humedad: La humedad del aire depende del vapor de agua que contiene. El aire caliente puede contener más vapor de agua que el aire frío.
• Formación de nubes: Depende de dos factores: la humedad del aire y la temperatura.
• Niebla: Es una nube en contacto con la superficie terrestre. Generalmente se forma durante las noches frías en las que la temperatura es tan baja que la humedad se condensa sin que el aire ascienda.
• Rocío: Si la humedad del aire condensa sobre las hojas de los vegetales u otras superficies, se forma el rocío. Si la temperatura baja por debajo de 0ºC, el rocío se congela y se transforma en escarcha.
• Viento: Es el aire que se mueve horizontalmente sobre la superficie terrestre.
• Arco iris: A veces podemos verlo cuando cesa la lluvia o después de una tormenta. Lo produce un curioso fenómeno óptico.
• Auroras: Se forman en la atmósfera y solo pueden verse en las proximidades de las regiones polares, por lo que se llaman boreales las del polo norte y australes las del polo sur.

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