DILATACION

Se denomina dilatación térmica al aumento de longitud, volumen o alguna otra dimensión métrica que sufre un cuerpo físico debido al cambio de temperatura que se provoca en ella por cualquier medio.

DILTACION LINEAL

El coeficiente de dilatación lineal, designado por αL, para una dimensión lineal cualquiera, se puede medir experimentalmente comparando el valor de dicha magnitud antes y después de cierto cambio de temperatura como:


Donde ΔL, es el incremento de su integridad física cuando se aplica un pequeño cambio global y uniforme de temperatura ΔT a todo el cuerpo. El cambio total de longitud de la dimensión lineal que se considere, puede despejarse de la ecuación anterior:


Donde:

α=coeficiente de dilatación lineal [°C-1]
L0 = Longitud inicial
Lf = Longitud final
T0 = Temperatura inicial.
Tf = Temperatura final

Dilatación volumétrica
Es el coeficiente de dilatación volumétrico, designado por αV, se mide experimentalmente comparando el valor del volumen total de un cuerpo antes y después de cierto cambio de temperatura como, y se encuentra que en primera aproximación viene dado por:


Experimentalmente se encuentra que un sólido isótropo tiene un coeficiente de dilatación volumétrico que es aproximadamente tres veces el coeficiente de dilatación lineal. Esto puede probarse a partir de la teoría de la elasticidad lineal. Por ejemplo si se considera un pequeño prisma rectangular (de dimensiones: Lx, Ly y Lz), y se somete a un incremento uniforme de temperatura, el cambio de volumen vendrá dado por el cambio de dimensiones lineales en cada dirección:


Esta última relación prueba que , es decir, el coeficiente de dilatación volumétrico es numéricamente unas 3 veces el coeficiente de dilatación lineal de una barra del mismo material.

[editar] Causa de la dilataciónEn un sólido las moléculas tienen una posición razonablemente fija dentro de él. Cada átomo de la red cristalina vibra sometido a una fuerza asociada a un pozo de potencial, la amplitud del movimiento dentro de dicho pozo dependerá de la energía total de átomo o molécula. Al absorber calor, la energía cinética promedio de las moléculas aumenta y con ella la amplitud media del movimiento vibracional (ya que la energía total será mayor tras la absorción de calor). El efecto combinado de este incremento es lo que da el aumento de volumen del cuerpo.

En los gases el fenómeno es diferente, ya que la absorción de calor aumenta la energía cinética media de las moléculas lo cual hace que la presión sobre las paredes del recipiente aumente. El volumen final por tanto dependerá en mucha mayor medida del comportamiento de las paredes.

LA IMPORTANCIA DEL CALCIO EN EL CUERPO HUMANO

El calcio es un mineral esencial muy importante para tener unos huesos y dientes fuertes. Hay varios minerales que son esenciales para el cuerpo humano y que se obtienen a través de la alimentación. Los minerales más importantes (calcio, magnesio, fósforo, sodio, cloruro y potasio) se necesitan en grandes cantidades o se encuentran en grandes cantidades en el cuerpo. Las tres funciones más importantes de los minerales son como constituyentes del esqueleto, como sales solubles que ayudan a controlar la composición de los fluidos corporales y como complementos esenciales para la actuación de muchas enzimas y otras proteínas.

Dosis de Calcio

El Departamento de Sanidad del Reino Unido recomendaba la Ingestión de Nutrientes de Referencia (RNI en inglés) para el calcio como sigue. La RNI es la cantidad diaria que es suficiente, o más que suficiente para el 97% de la población. La RNI es similar a la Cantidad Diaria Recomendada que se usaba con anterioridad en el Reino Unido.

Tipo de persona (Dosis necesaria)

bebés y niños, dependiendo de la edad (350 – 550 mg/día)
chicas (800 mg/dia)
chicos (1000 mg/día)
adultos (hombres y mujeres) (700 mg/ día)
mujeres en periodo de lactancia (550 mg/día extra)
En EE.UU. en 1989 se recomendaban dosis generalmente un poco más altas. En 1994, la dosis recomendada en EE.UU. para niños de 1 a 10 años aumentó de 800 mg a 1200 mg diarios, y para los adolescentes de 11 a 24 años aumentó de 1200 mg a 1500 mg. Durante el embarazo y el periodo de lactancia se recomienda a las mujeres norteamericanas ingerir 1400 mg diarios de calcio, y a los hombres y mujeres de más de 50 años se les recomienda aumentar la dosis de calcio a unos 1500 mg porque la absorción intestinal del calcio disminuye con la edad.

Fuentes veganas de Calcio

Las mejores fuentes de calcio que provienen de las plantas son el tofú (si se prepara usando sulfato de calcio, contiene más de cuatro veces la cantidad de calcio que la leche de vaca entera), las hortalizas de hojas verdes, las semillas y las nueces. El calcio que se encuentra en la verdura, que no es rica en oxalato, por ejemplo, la col rizada, se absorbe tan bien o incluso mejor que el calcio que hay en la leche entera. Algunas leches de soja, como Provamel, Plamil o Granovita están enriquecidas con calcio. Beber agua dura puede proporcionar 200 mg de calcio diarios, sin embargo el agua blanda apenas contiene calcio. Otros alimentos ricos en calcio son: las melazas negras, las algas marinas comestibles, los berros, el perejil y los higos secos.

Ejemplos de cantidades de alimento que aportan 100 mg de calcio

Tipo de alimento (cantidad)

Almendras (42 gr)
Nueces del Brasil (59 gr)
Harina de soja (44 gr)
Harina de avena (192 gr)
Pan integral (185 gr)
Melazas negras (20 gr)
Higos secos (40 gr)
Perejil (50 gr)
Col rizada (67 gr)
Proteínas y Calcio

Una dieta rica en proteínas, sobre todo las de origen animal, provoca una pérdida de calcio en el cuerpo. La relación más alta de azufre-calcio que se encuentra en la carne aumenta la pérdida de calcio por la orina, y una dieta rica en carne puede causar la desmineralización de los huesos. Un informe publicado en 1988 (1) en el que se comparaban las cantidades de calcio expulsadas en la orina de 15 sujetos probaba que una dieta de proteínas de origen animal causaba una mayor pérdida de calcio de los huesos por la orina (150 mg/día) que en una dieta de proteínas de origen vegetal (103 mg/día). Estos descubrimientos sugieren que las dietas que aportan proteínas de origen vegetal, y no las que aportan proteínas de origen animal, pueden realmente proteger contra la pérdida de hueso, y por lo tanto la osteoporosis. En un estudio, adultos con una dieta baja en proteínas mantenían el calcio equilibrado independientemente de si su ingestión de calcio era de 500 mg, 800 mg ó 1400 mg diarios (2). Es interesante que la Asociación Dietética Americana, en su declaración sobre dietas vegetarianas de 1993, afirmara que las dosis de calcio recomendadas en EE.UU. se aumentaron para compensar la pérdida de calcio causada por el alto consumo de proteínas típico de este país.

Absorción del calcio

Sólo del 20 al 30 % del calcio de la dieta se absorbe. La absorción del calcio puede verse reducida, ya que éste se mezcla con la fibra, el fitato o el oxalato en el intestino. Las dietas veganas contienen más que la media de estas sustancias. Ya no se piensa que la fibra limite la disponibilidad del calcio presente en la comida. El fitato o ácido fítico se encuentra en cereales, frutos secos y semillas y puede combinarse con el calcio haciéndolo menos absorbible. Sin embargo, el cuerpo se adapta a los niveles más bajos de calcio disponible y la Asociación Dietética Americana y el Ministerio de Agricultura, Pesca y Alimentación del Reino Unido, así como el Departamento de Sanidad, creen que la fibra, el fitato y el oxalato no tienen un efecto significativo sobre la ingesta total de calcio.

Aunque la ingestión de calcio en adultos veganos tiende a ser más baja que la recomendada, se acerca a la Necesidad Media Estimada. No se conocen casos de deficiencia de calcio en veganos adultos.

La Necesidad Media Estimada (Reino Unido) de un nutriente en la dieta, es una estimación de las necesidades medias de un grupo de personas. Del que la mitad puede necesitar más, y la otra mitad menos.

Osteoporosis

La osteoporosis es la principal causa de fracturas de huesos en la tercera edad. Una de cada cuatro mujeres británicas está afectada por esta enfermedad. Es mejor prevenir que curar, y para prevenir hay que tomar una dosis adecuada de calcio a lo largo de toda la vida, pero especialmente en la niñez y en la adolescencia; así como minimizar los factores de riesgo más importantes: fumar, abusar del alcohol y la falta de ejercicio físico. Las dietas ricas en proteínas y sal (cloruro sódico) también aumentan la pérdida de calcio del cuerpo y pueden provocar osteoporosis. Las mujeres post-menopáusicas son propensas a sufrir osteoporosis porque producen menos estrógenos que protegen el esqueleto de mujeres más jóvenes.

Ha habido mucha publicidad sobre el papel del calcio de la dieta para prevenir la osteoporosis, pero se da el hecho de que esta enfermedad es más común en los países occidentales donde el consumo de calcio y de productos lácteos es más alto que en el resto del mundo. La osteoporosis es menos frecuente en culturas rurales, incluso cuando el consumo de calcio es mucho menor. Algunos factores del estilo de vida, como la actividad física, una menor ingesta de proteínas, un menor consumo de alcohol y fumar menos, pueden servir como protección para la gente de estas poblaciones.

Leche de vaca y salud

La publicidad que rodea a la leche de vaca, podría hacer creer a cualquiera que es un producto absolutamente esencial y natural para los humanos. La mayoría de la gente, cuando piensa en aumentar su dosis de calcio, piensa inmediatamente en tomar un vaso de leche o un trozo de queso. Sin embargo, hay varias razones para no usar estos productos como fuente de nutrientes. La leche de vaca entera está adaptada a las necesidades nutricionales de los terneros, que doblan su peso en 47 días y alcanzan un peso de 300 libras en un año. De hecho, los seres humanos son la única especie que bebe leche procedente de otra especie, y la única especie que bebe leche después de la infancia. Además, un 90 % de la población adulta del mundo (en Gran Bretaña la cifra es probablemente del 25 %) carece de la enzima necesaria para digerir la leche adecuadamente. La enzima lactasa se encuentra en los bebés para poder digerir la leche materna, pero los niveles disminuyen después de los cinco años. Los adultos que carecen de esta enzima sufren de hinchazón, calambres, gases y diarrea si toman leche.

La conexión más importante entre la leche y la mala salud es probablemente su contribución a las enfermedades cardíacas. Demasiada grasa saturada en la dieta puede conducir a la aterosclerosis, donde las arterias están saturadas con depósitos de colesterol y no pueden llevar sangre suficiente a los órganos vitales. El corazón es especialmente sensible. La leche y otros productos lácteos suponen casi la mitad de las grasas saturadas que se consumen en este país. La carne es el resto. El Reino Unido tiene los niveles más altos de enfermedades cardíacas del mundo.

El doctor Benjamin Spock, experto pediatra, antes defensor del consumo de leche de vaca, se ha unido a varios doctores que cuestionan su valor nutricional y advierten de una posible relación con los ataques juveniles de diabetes y alergias. “La leche materna es la mejor leche para alimentar a los bebés”, dice el doctor Spock. El doctor Frank Oski, director de pediatría de la Universidad John Hopkins y el doctor Neal Barnard, presidente del Comité de Médicos por una Medicina Responsable (de 2000 miembros) le apoyan. El doctor Oski afirma que la leche de vaca está sobreestimada como fuente de calcio, que está a menudo contaminada con residuos de antibióticos y puede causar alergias y problemas digestivos, y se la ha relacionado con la diabetes juvenil (3).

Conclusiones

La dosis de calcio en veganos tiende a ser ligeramente inferior a las cantidades óptimas recomendadas, el cuerpo se adapta a estas dosis inferiores y no hay informes sobre deficiencia de calcio en veganos. El hecho de que los veganos consuman una dosis ligeramente inferior de proteínas y excluyan la carne de su dieta, hace que sus cuerpos retengan el calcio así que sus necesidades dietéticas son menores que las de los omnívoros. Los estudios sobre los huesos de los veganos sugieren que la probabilidad de que sufran osteoporosis no es mayor que la de cualquier omnívoro.

CALOR

El calor puede transferirse de tres formas: por conducción, por convección y por radiación. La conducción es la transferencia de calor a través de un objeto sólido: es lo que hace que el asa de un atizador se caliente aunque sólo la punta esté en el fuego. La convección transfiere calor por el intercambio de moléculas frías y calientes: es la causa de que el aguade una tetera se caliente uniformemente aunque sólo su parte inferior esté en contacto con la llama. La radiación es la transferencia de calor por radiación electromagnética (generalmente infrarroja): es el principal mecanismo por el que un fuego calienta la habitación.

CONDUCCIÓN

En los sólidos, la única forma de transferencia de calor es la conducción. Si se calienta un extremo de una varilla metálica, de forma que aumente su temperatura, el calor se transmite hasta el extremo más frío por conducción. No se comprende en su totalidad el mecanismo exacto de la conducción de calor en los sólidos, pero se cree que se debe, en parte, al movimientode los electrones libres que transportan energía cuando existe una diferencia de temperatura. Esta teoríaexplica por qué los buenos conductores eléctricos también tienden a ser buenos conductores del calor. En 1822, el matemático francés Joseph Fourier dio una expresión matemáticaprecisa que hoy se conoce como ley de Fourier de la conducción del calor. Esta ley afirma que la velocidadde conducción de calor a través de un cuerpo por unidad de sección transversal es proporcional al gradiente de temperatura que existe en el cuerpo (con el signo cambiado).

El factor de proporcionalidad se denomina conductividad térmica del material. Los materiales como el oro, la plata o el cobretienen conductividades térmicas elevadas y conducen bien el calor, mientras que materiales como el vidrio o el amianto tienen conductividades cientos e incluso miles de veces menores; conducen muy mal el calor, y se conocen como aislantes. En ingenieríaresulta necesario conocer la velocidad de conducción del calor a través de un sólido en el que existe una diferencia de temperatura conocida. Para averiguarlo se requieren técnicas matemáticas muy complejas, sobre todo si el proceso varía con el tiempo; en este caso, se habla de conducción térmica transitoria. Con la ayuda de ordenadores (computadoras) analógicos y digitales, estos problemaspueden resolverse en la actualidad incluso para cuerpos de geometría complicada.

CONVECCIÓN

Si existe una diferencia de temperatura en el interior de un líquido o un gas, es casi seguro que se producirá un movimiento del fluido. Este movimiento transfiere calor de una parte del fluido a otra por un proceso llamado convección. El movimiento del fluido puede ser natural o forzado. Si se calienta un líquido o un gas, su densidad (masa por unidad de volumen) suele disminuir. Si el líquido o gas se encuentra en el campo gravitatorio, el fluido más caliente y menos denso asciende, mientras que el fluido más frío y más denso desciende. Este tipo de movimiento, debido exclusivamente a la no uniformidad de la temperatura del fluido, se denomina convección natural. La convección forzada se logra sometiendo el fluido a un gradiente de presiones, con lo que se fuerza su movimiento de acuerdo a las leyes de la mecánica de fluidos.

Supongamos, por ejemplo, que calentamos desde abajo una cacerola llena de agua. El líquido más próximo al fondo se calienta por el calor que se ha transmitido por conducción a través de la cacerola. Al expandirse, su densidad disminuye y como resultado de ello el agua caliente asciende y parte del fluido más frío baja hacia el fondo, con lo que se inicia un movimiento de circulación. El líquido más frío vuelve a calentarse por conducción, mientras que el líquido más caliente situado arriba pierde parte de su calor por radiación y lo cede al airesituado por encima. De forma similar, en una cámara vertical llena de gas, como la cámara de aire situada entre los dos paneles de una ventana con doble vidrio, el aire situado junto al panel exterior —que está más frío— desciende, mientras que al aire cercano al panel interior —más caliente— asciende, lo que produce un movimiento de circulación.

El calentamiento de una habitación mediante un radiador no depende tanto de la radiación como de las corrientes naturales de convección, que hacen que el aire caliente suba hacia el techo y el aire frío del resto de la habitación se dirija hacia el radiador. Debido a que el aire caliente tiende a subir y el aire frío a bajar, los radiadores deben colocarse cerca del suelo (y los aparatos de aire acondicionado cerca del techo) para que la eficiencia sea máxima. De la misma forma, la convección natural es responsable de la ascensión del agua caliente y el vapor en las calderasde convección natural, y del tiro de las chimeneas. La convección también determina el movimiento de las grandes masas de aire sobre la superficie terrestre, la acción de los vientos, la formación de nubes, las corrientes oceánicas y la transferencia de calor desde el interior del Sol hasta su superficie.

RADIACIÓN

La radiación presenta una diferencia fundamental respecto a la conducción y la convección: las sustancias que intercambian calor no tienen que estar en contacto, sino que pueden estar separadas por un vacío. La radiación es un término que se aplica genéricamente a toda clase de fenómenos relacionados con ondaselectromagnéticas. Algunos fenómenos de la radiación pueden describirse mediante la teoría de ondas, pero la única explicación general satisfactoria de la radiación electromagnética es la teoría cuántica. En 1905, Albert Einstein sugirió que la radiación presenta a veces un comportamientocuantizado: en el efecto fotoeléctrico, la radiación se comporta como minúsculos proyectiles llamados fotones y no como ondas. La naturalezacuántica de la energía radiante se había postulado antes de la aparición del artículo de Einstein, y en 1900 el físico alemán Max Planck empleó la teoría cuántica y el formalismo matemático de la mecánica estadísticapara derivar una ley fundamental de la radiación. La expresión matemática de esta ley, llamada distribuciónde Planck, relaciona la intensidad de la energía radiante que emite un cuerpo en una longitud de onda determinada con la temperatura del cuerpo. Para cada temperatura y cada longitud de onda existe un máximo de energía radiante. Sólo un cuerpo ideal (cuerpo negro) emite radiación ajustándose exactamente a la ley de Planck. Los cuerpos reales emiten con una intensidad algo menor.

La contribución de todas las longitudes de onda a la energía radiante emitida se denomina poder emisor del cuerpo, y corresponde a la cantidad de energía emitida por unidad de superficie del cuerpo y por unidad de tiempo. Como puede demostrarse a partir de la ley de Planck, el poder emisor de una superficie es proporcional a la cuarta potenciade su temperatura absoluta. El factor de proporcionalidad se denomina constante de Stefan-Boltzmann en honor a dos físicos austriacos, Joseph Stefan y Ludwig Boltzmann que, en 1879 y 1884 respectivamente, descubrieron esta proporcionalidad entre el poder emisor y la temperatura. Según la ley de Planck, todas las sustancias emiten energía radiante sólo por tener una temperatura superior al cero absoluto. Cuanto mayor es la temperatura, mayor es la cantidad de energía emitida. Además de emitir radiación, todas las sustancias son capaces de absorberla. Por eso, aunque un cubito de hielo emite energía radiante de forma continua, se funde si se ilumina con una lámpara incandescente porque absorbe una cantidad de calor mayor de la que emite.

Las superficies opacas pueden absorber o reflejar la radiación incidente. Generalmente, las superficies mates y rugosas absorben más calor que las superficies brillantes y pulidas, y las superficies brillantes reflejan más energía radiante que las superficies mates. Además, las sustancias que absorben mucha radiación también son buenos emisores; las que reflejan mucha radiación y absorben poco son malos emisores. Por eso, los utensilios de cocina suelen tener fondos mates para una buena absorción y paredes pulidas para una emisión mínima, con lo que maximizan la transferencia total de calor al contenido de la cazuela.

Algunas sustancias, entre ellas muchos gasesy el vidrio, son capaces de transmitir grandes cantidades de radiación. Se observa experimentalmente que las propiedades de absorción, reflexión y transmisión de una sustancia dependen de la longitud de onda de la radiación incidente. El vidrio, por ejemplo, transmite grandes cantidades de radiación ultravioleta, de baja longitud de onda, pero es un mal transmisor de los rayos infrarrojos, de alta longitud de onda. Una consecuencia de la distribución de Planck es que la longitud de onda a la que un cuerpo emite la cantidad máxima de energía radiante disminuye con la temperatura. La ley de desplazamiento de Wien, llamada así en honor al físico alemán Wilhelm Wien, es una expresión matemática de esta observación, y afirma que la longitud de onda que corresponde a la máxima energía, multiplicada por la temperatura absoluta del cuerpo, es igual a una constante, 2.878 micrómetros-Kelvin. Este hecho, junto con las propiedades de transmisión del vidrio antes mencionadas, explica el calentamiento de los invernaderos. La energía radiante del Sol, máxima en las longitudes de onda visibles, se transmite a través del vidrio y entra en el invernadero. En cambio, la energía emitida por los cuerpos del interior del invernadero, predominantemente de longitudes de onda mayores, correspondientes al infrarrojo, no se transmiten al exterior a través del vidrio. Así, aunque la temperatura del aire en el exterior del invernadero sea baja, la temperatura que hay dentro es mucho más alta porque se produce una considerable transferencia de calor neta hacia su interior.

Además de los procesos de transmisión de calor que aumentan o disminuyen las temperaturas de los cuerpos afectados, la transmisión de calor también puede producir cambios de fase, como la fusión del hielo o la ebullición del agua. En ingeniería, los procesos de transferencia de calor suelen diseñarse de forma que aprovechen estos fenómenos. Por ejemplo, las cápsulas espaciales que regresan a la atmósfera de la Tierra a velocidades muy altas están dotadas de un escudo térmico que se funde de forma controlada en un proceso llamado ablación para impedir un sobrecalentamiento del interior de la cápsula. La mayoría del calor producido por el rozamiento con la atmósfera se emplea en fundir el escudo térmico y no en aumentar la temperatura de la cápsula.

MODELO CINETICO- MOLECULAR

La teoría cinético-molecular
Uno de los objetivos fundamentales de la Química es explicar las propiedades de la materia por medio de un modelo o teoría.

El modelo nos da una descripción microscópica en contraste con la descripción macroscópica que se obtiene por medio de los sentidos.
De acuerdo con la teoría cinético-molecular o corpuscular toda la materia está formada por partículas en continuo movimiento, entre las que no hay nada, sólo espacio vacío. Pero, ¿cómo una misma sustancia puede presentar aspectos tan distintos como cuando se encuentra en estado sólido, líquido o gaseoso? Si las partículas son iguales la única explicación en que en cada estado las partículas se disponen de manera diferente:

Las partículas de los sólidos se encuentran muy próximas, y las fuerzas de atracción entre ellas son muy intensas. Su único movimiento es el de vibración.

Las partículas de los líquidos vibran y forman conglomerados que se desplazan unos respecto a otros.


Las partículas de los gases se encuentran muy separadas entre sí, y se mueven a grandes velocidades, prácticamente libres de fuerzas de atracción.
La temperatura es una medida de la energía cinética media de las partículas de un cuerpo.

LOS MODELOS Y LAS IDEAS QUE REPRESENTAN

¿Cómo se puede estudiar y entender algo tan formidablemente complejo como es la biosfera o una selva tropical o el clima?. Necesariamente tenemos que usar simplificaciones que tengan en cuenta sólo las propiedades más importantes y básicas. Estas versiones simplificadas de la realidad se llaman modelos.

Definición de modelo

Un modelo es una simplificación que imita los fenómenos del mundo real, de modo que se puedan comprender las situaciones complejas y podamos hacer predicciones.

ALUMNIFISICOS "2 C" OBTUVIERON 9 EN EL 3 BIMESTRE EN CIENCIAS II FISICA

ALUMNIFISICOS " 2C" OBTUVIERON 10 EN EL 3 BIMESTRE EN CIENCIAS II FISICA