Convección

La transferencia de calor implica el transporte de calor en un volumen y la mezcla de elementos macroscópicos de porciones calientes y frías de un gas o un líquido. Se incluye también el intercambio de energía entre una superficie sólida y un fluido o por medio de una bomba, un ventilador u otro dispositivo mecánico (convección mecánica, forzada o asistida).

Movimiento por convección

La convección es una de las tres formas de transferencia de calor y se caracteriza porque se produce por medio de un fluido (líquido o gas) que transporta el calor entre zonas con diferentes temperaturas. La convección se produce únicamente por medio de materiales fluidos. Lo que se llama convección en sí, es el transporte de calor por medio del movimiento del fluido, por ejemplo: al trasegar el fluido por medio de bombas o al calentar agua en una cacerola, la que está en contacto con la parte de abajo de la cacerola se mueve hacia arriba, mientras que el agua que está en la superficie, desciende, ocupando el lugar que dejó la caliente.

En la transferencia de calor libre o natural un fluido es más caliente o más frío y en contacto con una superficie sólida, causa una circulación debido a las diferencias de densidades que resultan del gradiente de temperaturas en el fluido.

La transferencia de calor por convección se expresa con la Ley del Enfriamiento de Newton:



Donde  es el coeficiente de convección (ó coeficiente de película),  es el área del cuerpo en contacto con el fluido,  es la temperatura en la superficie del cuerpo y  es la temperatura del fluido lejos del cuerpo.

El sonido viaja más rápido en...

¿Sólidos? ¿Líquidos? ¿Gases?

La velocidad del sonido depende del medio por donde viaja: 


*El sonido viaja más rápido a través de los sólidos y líquidos que por los gases. 

*En el aire, a una temperatura de 68°F, la velocidad del sonido es de 1130 pies por segundo. 

*En el agua, el sonido viaja casi cinco veces más rápido que en el aire. 

*Y en el acero la velocidad del sonido alcanza los 20,000 pies/seg. 


¿Sabías qué?
Los indios americanos cuando cazaban, colocaban su oreja en la tierra para escuchar si había caballos cerca. El ruido de los caballos llegaba más rápido por la tierra que por el aire. Sabían de física los indios.


En conclusión

La velocidad del sonido es mayor en los sólidos que en los líquidos y en los líquidos es mayor que en los gases. Esto se debe al mayor grado de cohesión que tienen los enlaces atómicos o moleculares conforme más sólida es la materia.

Fuerza elástica

Resortes: Los resortes reales se comportan según la siguiente ecuación, conocida como laLey de Hooke:las tensiones son proporcionales a las elongaciones. Los materiales que responden a esta ley sonperfectamente elásticos.

F = k.Δx

k: magnitud de la fuerza por unidad de elongación, que depende de cada resorte [N/m].

Δx = x_f - x_o [m]

Tensión o esfuerzo: es la relación entre una carga y la superficie sobre la que actúa. Se considera como tal a la reacción que opone el material de un cuerpo frente a una solicitación externa (de tensión, compresión, cortante) que tiende a producir un cambio en su tamaño o forma.

σ = F/A ⇒ σ = ε .E

E: módulo de elasticidad del material. [N/m²; kg/cm²]

A: sección del material [m²; cm²]

Elongaciones: un cuerpo sometido a la acción de fuerzas externas sufre alargamientos o acortamientos en una dirección dada que reciben el nombre de deformaciones.

Deformación específica:

ε = Δl/l Δl: elongación

l: longitud origina

acortamiento ε < 0

alargamiento ε > 0

Dentro del límite de proporcionalidad (σ _p), el módulo de elasticidad de un material dado es constante, dependiendo solo de la naturaleza del material.

De 0 hasta a,se llama recta de Hooke. Sin embargo hasta b inclusive, cuando descargamos la pieza recupera su longitud original (entre 0 y b, el material es elástico).

Modulo de Young: es la constancia de la relación entre tensiones y deformación específica.

E = σ / ε = constante

Esta relación es la expresión analítica de la ley de Hooke.

Elasticidad: una deformación se llama elástica cuando desaparece completamente (recuperable) una vez que cesa la causa que la produjo.

Plasticidad: una deformación plástica es aquella que no desaparece (irreversible) con la anulación de la causa. La plasticidad de los materiales esta dada por su capacidad de poder deformarse sin por ello sufrir fractura. Un material es tanto más dúctil cuanto más extendido es su diagrama σ - ε en el sentido del eje ε.

A medida que aumenta la resistencia de los materiales disminuye la deformación específica y por lo tanto su ductilidad. Se dice entonces que el material va ganando en fragilidad.

La maleabilidad como propiedad de los materiales, específicamente metálicos, constituye en realidad una fase de la ductilidad.

Tenacidad: es la capacidad de un material para absorber simultáneamente esfuerzos y deformaciones de consideración sin llegar a la fractura.

Rigidez: es la capacidad de resistir una deformación elástica por efecto de una tensión.

Fluencia: en los materiales tenaces el período plástico comienza teóricamente a partir del punto a (límite de proporcionalidad), que constituye el final del período de proporcionalidad (recta de Hooke). En realidad,el material suele ser elástico, un poco más allá de dicho punto, hasta el punto b (límite de elasticidad).

Minas

Mina de Bingham Canyon (EE.UU.) 

Gracias a sus 4 kilometros de anchura y 1.200 metros de profundidad, esta mina es considerada la más grande del mundo. Su aprovechamiento comenzó en 1863 y hasta ahora se han obtenido más de 15 millones de toneladas de cobre y 700 toneladas de oro, a un ritmo de 50.000 toneladas de material removido diariamente. En esta mina de elevada rentabilidad se necesitan extraer dos toneladas de material para conseguir cinco kilogramos de cobre puro. Para obtenerlo, anualmente se agujerean un millón de metros de barrenas. 


Los desechos que se generan en las excavaciones, como pirita y otros minerales sulfurosos, al interactuar con los agentes ambientales liberan metales pesados, sulfatos y ácidos, todos ellos altamente contaminantes. 

 



La extracción minera tiene graves consecuencia medioambientales… 



Minas de Mirny (Rusia) 

La mina de diamante más grande del mundo se encuentra en Mirny (Siberia), con más de 525 metros de profundidad y 1250 metros de diámetro. Produce el 23% de los diamantes del mundo gracias a su elevado rendimiento: por cada diez toneladas que se extraen de kimberlita, sólo se puede procesar un quilate de diamante, es decir, 200 gramos. 



El espacio aéreo sobre ese tremendo agujero está cerrado a los helicópteros porque pueden ser “absorbidos” por las corrientes de aire que fluyen hacia el interior del agujero. Los camiones gigantes Dumpers de 320 toneladas de carga tardan dos horas en llegar al fondo de la mina. 

 

 

Mina de Berkeley (EEUU.) 
Esta mina estuvo en funcionamiento entre los años 1955 y 1982, produciendo oro, plata e ingentes cantidades de cobre. Tras su abandono, la filtración de numerosos manantiales y riachuelos ha hecho que se forme un gran estanque, equivalente a 200.000 piscinas olímpicas (0’9x1’8x0’3 km3), con agua de una gran acidez. Contiene una gran variedad de metales pesados y sustancias químicas peligrosas como el arsénico, el cadmio, el zinc y el ácido sulfúrico, entre otros, lo que le confiere un potencial peligro por los gases tóxicos que se generan y la contaminación de los suelos circundantes, donde sólo los organismos extremófilos pueden proliferar. 








link: http://www.youtube.com/watch?v=NOrL1Uh58_8 

La contaminación del agua de acuíferos y ríos es uno de los problemas de la minería... 



Mina de Escondida (Chile) 
Considerada como la mina de cobre con mayor productividad, 1’2 millones de toneladas métricas en 2008, supone sólo el 9’5 % de la extracción mundial. La falta de estudios de impacto medioambiental en la zona anteriores a la actividad minera hace imposible determinar con exactitud el impacto sobre los ecosistemas aunque según agrupaciones locales, agua residual se está filtrándo al mar y contaminando con metales pesados la costa sur de Antofagasta. A su vez, dado que la mina se encuentra en el desierto del Atacama (Chile), una zona extremadamente árida, ha surgido un conflicto con los campesinos locales dada la gran cantidad de agua que requieren los trabajos en la mina. 



 


Mina de Kalgoorlie (Australia) 

La mina de oro a cielo abierto más grande del mundo, con 3’5 kilómetros de longitud, 1’5 km de anchura y 360 metros de profundidad, se encuentra en Kalgoorlie (Australia). Produce 30 toneladas de oro anualmente, concluyendo su vida útil en el 2017. En 2004, el gobierno australiano confirmó las alegaciones de las comunidades circundantes por la contaminación las aguas subterráneas por las filtraciones de cianuro de las presas de relaves. 







Mina de Grasberg (Papúa Nueva Guinea) 

La mina Grasberg está situada en Papua, en la isla de Nueva Guinea, siendo considerada la mayor mina en producción de oro del mundo y la tercera de cobre. Nueva Guinea es conocida por sus ecosistemas de gran diversidad biológica y especies endémicas, así como por su diversidad étnical (1,5 millones de personas indígenas que hablan más de 250 idiomas diferentes). Sin embargo, se encuentran en peligro ante la explotación de la mina mediante dañinas técnicas mineras donde se amontonan los escombros tóxicos en los sistemas fluviales, con las consiguientes filtraciones de agua y la contaminación de las cuencas. 



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LA HISTORIA DEL AZUFRE

Azufre

El azufre (del latín sulphur, sulfŭris, vinculado con el sánscrito śulbāri) es conocido desde laAntigüedad, y ya los egipcios lo utilizaban para purificar los templos.

En el Génesis (19,24), los hebreos decían que Dios (Yahvé) hizo llover sobre Sodoma y Gomorraazufre y fuego desde el cielo.

Homero recomendaba, en el siglo IX aec, evitar la pestilencia mediante la quema de azufre (zeio engriego, relacionado con zeos-Zeus).

Y Odiseo entonces le habló a la nodriza Euriclea, diciendo: Trae azufre (zéeion), ¡oh anciana!, remedio del aire malsano, y trae fuego, pues quiero azufrar (zeeoso) el palacio.

Homero, Odisea (22, 480-483)

Según el Diccionario sánscrito-inglés (1899) de Monier Monier-Williams, en sánscrito al azufre se lo llamaba śulbāri (pronunciado /shulbári/), siendo śulba o śulva: ‘cobre’, y a-rí o a-rís: ‘enemigo, envidioso’ (lit. ‘no liberal’).

En el Apocalipsis (20, 10) se dice que el diablo será lanzado a un lago de fuego y azufre.

Durante toda la Edad Media se vinculó a Satanás con los olores sulfurosos (relacionados con los volcanes, que se suponían eran entradas a los infiernossubterráneos).

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Electrólisis

¿Qué es?

Es el proceso que separa los elementos de un compuesto por medio de la electricidad. En ella ocurre la captura de electrones por los cationes en el cátodo (una reducción) y la liberación de electrones por los aniones en el ánodo (una oxidación).

¿Quién lo descubrió?

Fue descubierta accidentalmente en 1800 por William Nicholson mientras estudiaba el funcionamiento de las baterías. Entre los años 1833 y 1836 el físico y químico inglés Michael Faraday desarrolló las leyes de la electrólisis que llevan su nombre y acuñó los términos.

¿Cómo funciona?

• Se aplica una corriente eléctrica continua mediante un par de electrodos conectados a una fuente de alimentación eléctrica y sumergidos en la disolución. El electrodo conectado al polo positivo se conoce como ánodo, y el conectado al negativo como cátodo.
• Cada electrodo atrae a los iones de carga opuesta. Así, los iones negativos, o aniones, son atraídos y se desplazan hacia el ánodo (electrodo positivo), mientras que los iones positivos, o cationes, son atraídos y se desplazan hacia el cátodo (electrodo negativo).
• La manera más fácil de recordar toda esta terminología es fijándose en la raíz griega de las palabras.Odos significa camino. Electrodo es el camino por el que van los electrones. Catha significa hacia abajo (catacumba, catástrofe). Cátodo es el camino por donde caen los electrones. Anas significa hacia arriba. Ánodo es el camino por el que ascienden los electrones. Ion significa caminante. Anión se dirige al ánodo y catión se dirige al cátodo. La nomenclatura se utiliza también en pilas. Una forma fácil también de recordar la terminología es teniendo en cuenta la primer letra de cada electrodo y asociarla al proceso que en él ocurre; es decir: en el ánodo se produce la oxidación (las dos palabras empiezan con vocales) y en el cátodo la reducción (las dos palabras comienzan con consonantes).
• La energía necesaria para separar a los iones e incrementar su concentración en los electrodos es aportada por la fuente de alimentación eléctrica.
• En los electrodos se produce una transferencia de electrones entre estos y los iones, produciéndose nuevas sustancias. Los iones negativos o aniones ceden electrones al ánodo (+) y los iones positivos o cationes toman electrones del cátodo (-).

Aplicaciones

• Producción de aluminio, litio, sodio, potasio, y magnesio.
• Producción de hidróxido de sodio, ácido clorídrico, clorato de sodio y clorato de potasio.
• Producción de hidrógeno con múltiples usos en la industria: como combustible, en soldaduras, etc. Ver más en hidrógeno diatómico.
• La electrólisis de una solución salina permite producir hipoclorito (cloro): este método se emplea para conseguir una cloración ecológica del agua de las piscinas.
• La electrometalurgia es un proceso para separar el metal puro de compuestos usando la electrólisis. Por ejemplo, el hidróxido de sodio es separado en sodio puro, oxígeno puro e hidrógeno puro.
• La anodización es usada para proteger los metales de la corrosión.
• La galvanoplastia, también usada para evitar la corrosión de metales, crea una película delgada de un metal menos corrosible sobre otro metal.

Información consultada en wikipedia

¿Por qué no todas las sustancias conducen electricidad?

Porque no es suficiente tener partículas con carga eléctrica (como los electrones), sino que es a demás indispensable que éstas sean capaces de moverse a lo largo del material conductor.

Para saber si una sustancia conduce o no electricidad...

Se tienen que conocer muchos detalles de la estructura de las sustancias, dentro de las cuales se encuentran:

*tipo de átomos que la forma
*tipo de enlace que une a los átomos
*como se arreglan en el espacio
*la pureza e impureza de las sustancias

Un experimento...

Materiales

1. 2 boles o recipientes de pástico 2. Agua destilada 3. Azucar 4. Sal 5. Sulfato de cobre (II) 6. 1 bombilla 7. 1 Pila de petaca (9 v.) 8. Cable eléctrico 1. Sobre la mesa colocamos los bol y los llenamos del siguiente modo: uno con agua del grifo, y el otro con agua destilada 2. Conecta el cable a los electrodos, la pila y la bombilla e introduce los electrodos separados en uno de los recipientes 3. Añadimos sobre azucar sobre cada el recipiente y agitamos para disolverla. Observa si se enciende la bombilla. Prueba a añadir más. 4. Repetimos esta operación con la sal y el sulfato de cobre  La condución de la electricidad en el agua se produce como consecuencia de los iones que tiene en disolución. El agua destilada no tiene iones en disolución y no conduce la electricidad El agua del grifo tiene iones en disolución y conduce la electricidad Sustancias como el azucar tienen naturaleza covalente y son malos conductores de la electricidad Sustancias como la sal o el sulfato de cobre tienen naturaleza ionica y son buenos conductores de la electricidad. El sulfato de cobre es mejor conductor de la electricidad que la sal. Cuando aumentamos la cantidad de iones en disolución aumenta la conductividad del agua. En los laboratorios la conductividad se mide con unos aparatos llamados conductimetros. La medida de la conductividad del agua puede ser una medida indirecta de la contaminación del agua, cuanto mayor es su conductividad mayor son las sustancias disueltas que tiene el agua. El agua congelada no conduce la electricidad porque los iones se tienen que mover para conducir la electricidad y en estado sólido no se mueven.