UNIVERSIDAD TÉCNICA DE MACHALA FACULTAD CIENCIAS QUÍMICAS Y DE LA SALUD ÁREA DE ESTUDIO: ING. QUÍMICA PARALELO: “A” MODULO FÍSICA BÁSICA PERTENECE A: TATIANA GUANOQUIZA PROFESOR Dr. FREDDY PEREIRA GUANUCHE MACHALA-ECUADOR AÑO 2013-2014 1.-¿ Cuantos Kw consume cada electrodoméstico ? electrodomésticos refrigeradora Samsung Marca Refrigeradora Mabe Refrigeradora Acex Televisor LG 170 Kw Anual Televisor LCD 200 kw Anual Televisor Computadora Kw 298 Kw anual 0,78 Kw diarios 850 Kw Anual 38 Kw diarios 398 Kw Anual 0,98 Kw DIARIOS 150 kw Anual LG 360 kw Anual Plancha 1200 Kw Anual DvD 25 Kw Licuadora Oster 65 Kw 2.-¿ Dualidad de la Luz? Desde sus inicios, la física ha sido utilizada como herramienta para lograr predecir fenómenos cuyos efectos puedan ser utilizados posteriormente en el uso de nuevas tecnologías. El comportamiento de la luz, fenómeno familiar para la humanidad desde siempre, ha podido ser explicado tan solo hasta hace poco tiempo atrás, y es que en nuestra lógica nos es difícil comprender lo complejo (de nuevo, en nuestra lógica) que puede llegar a ser el comportamiento de aquellas partículas que todo constituyen. El comienzo de su estudio, denominaría la luz como onda, pues la experiencia humana indicaba la incapacidad de ver aquello como un algo con masa aunque posiblemente si con un lugar en el espacio. Sin embargo entraría en la historia Newton en el siglo XVII definiendo este fenómeno como corpuscular, con el principal argumento de que su propagación se llevaba a cabo en línea recta, además explicaba fácilmente el fenómeno de reflexión de la luz. En sus comienzos, muchos serían los contradictores, sin embargo, dicha teoría perduraría hasta comienzos del siglo XIX, en donde un importante experimento conduciría a nuevas conclusiones, el experimento de Young, se apreciaba como la luz presentaba interferencia y difracción, fenómenos característicos de las ondas. Sería tan solo hasta comienzos del siglo XX en donde se definiría lo que hoy se conoce como dualidad onda-corpúsculo gracias a la inventiva, creatividad y análisis del científico alemán Albert Einstein, quien por medio de la explicación del efecto fotoeléctrico llegaría a esta conclusión. El efecto fotoeléctrico consiste en la aparición de corriente sobre un material conductor cuando sobre su superficie incide un rayo de luz cuya frecuencia debe ser superior a cierto valor característico para cada material. Lo que ocurre en este caso se explica comprendiendo la luz como un “algo” compuesto por diminutas partículas llamadas fotones, aunque con frecuencia y longitud de onda. Dichas partículas al estar en movimiento producían cierto valor de energía. En el efecto fotoeléctrico dicha energía incide sobre los átomos haciendo que los electrones que necesitan menos energía para salir, salgan del átomo, produciéndose por tanto la corriente mencionada. Lo curioso en esta experiencia era que a mayor intensidad de luz, la corriente no variaba, en cambio al aplicarse luz con una mayor frecuencia, la corriente era de mayor valor, lo que hacía notar que eran más los electrones liberados y por tanto más la energía que portaban los fotones constituyentes de dicha luz. Científicos que habían trabajado sobre el tema pasaron por alto este hecho, sin embargo Einstein no lo hizo logrando así conseguir llevarse el premio Nobel en 1921. Esto nos lleva a plantearnos algunos interrogantes, ¿es posible que toda onda tenga propiedades de partícula? y si es así ¿cómo definimos las diferencias entre onda y partícula?, ¿es realmente la energía transmitida por las distintas formas de ondas independiente de algún tipo materia que la porte?. Las ondas como tales, se producen gracias al movimiento armónico oscilatorio de partículas al interior de una material. Entonces, así como la luz posee partículas que se encargan de “llevar” la energía producida, el resto de aquellos comportamientos que relacionamos más con comportamientos ondulatorios pueden igualmente poseer partículas diminutas parecidas a los fotones. Según lo planteado por Einstein, la energía es directamente proporcional a la frecuencia de onda, con la característica de que dicha onda es considerada electromagnética. ¿Podrán ondas como las mecánicas, por poner un ejemplo, de igual manera poseer partículas que se encarguen de portar esa energía producida internamente en la vibración de aquellas partículas del material de donde se originó la onda?. El hecho de haber deducido que la luz actúa como un corpúsculo y a la vez como una onda, de igual manera como lo hacen el resto de ondas electromagnéticas, nos lleva a pensar en que posiblemente se tenga una relación más estrecha entre ondas y partículas. Todo esto apunta a una sola tendencia, unificar el concepto de onda y partícula. Entonces podemos pensar en las ondas como un conjunto de un tipo de partículas especiales derivadas de la perturbación de un medio en el que se ven involucradas varias partículas de mayor tamaño. La experiencia nos muestra que las ondas son productos del cambio de condiciones dentro de cierta “materia”, como el movimiento de partículas en conjunto, causado por diversas situaciones como fuerzas o temperatura simplemente. No sería descabellado pensar en que existan partículas mucho más pequeñas que las hasta ahora conocidas, las cuales sean el producto del movimiento de las partículas de un material, las cuales a su vez sean características del tipo de material y la causa de la onda, y que a su vez cumplan estrictamente la función de desplazarse portando una energía dependiente de la vibración de las partículas de mayor tamaño. Se puede comparar esta situación con la de un choque de dos cuerpos, donde existe indudablemente una perturbación tanto en un cuerpo como en el otro, así como en el medio que los rodea, estos cuerpos, si la energía es suficientemente grande puede ocasionar desprendimientos pequeños de partes de ambos cuerpos, los cuales por estar en movimiento portarán energía. Entonces, la transformación de energía ya no queda como algo tan conceptual, sino como la acción de interacción directa de partículas supremamente diminutas. Las distintas “formas” que puedan formarse a partir de ello, conformarían los diferentes tipos de energía conocidos. 4.-¿ Efecto de Fotoeléctrico? Efecto fotoeléctrico consiste en la emisión de electrones por un material cuando se hace incidir sobre él una radiación electromagnética (luz visible o ultravioleta, en general).1 A veces se incluyen en el término otros tipos de interacción entre la luz y la materia: Fotoconductividad: es el aumento de la conductividad eléctrica de la materia o en diodos provocada por la luz. Descubierta por Willoughby Smith en el selenio hacia la mitad del siglo XIX. Efecto fotovoltaico: transformación parcial de la energía lumínica en energía eléctrica. La primera célula solar fue fabricada por Charles Fritts en 1884. Estaba formada por selenio recubierto de una fina capa de oro. El efecto fotoeléctrico fue descubierto y descrito por Heinrich Hertz en 1887, al observar que el arco que salta entre dos electrodos conectados a alta tensión alcanza distancias mayores cuando se ilumina con luz ultravioleta que cuando se deja en la oscuridad. La explicación teórica fue hecha por Albert Einstein, quien publicó en 1905 el revolucionario artículo “Heurística de la generación y conversión de la luz”, basando su formulación de la fotoelectricidad en una extensión del trabajo sobre los cuantos de Max Planck. Más tarde Robert Andrews Millikan pasó diez años experimentando para demostrar que la teoría de Einstein no era correcta, para finalmente concluir que sí lo era. Eso permitió que Einstein y Millikan fueran condecorados con premios Nobel en 1921 y 1923, respectivamente. Se podría decir que el efecto fotoeléctrico es lo opuesto a los rayos X, ya que el efecto fotoeléctrico indica que los fotones pueden transferir energía a los electrones. Los rayos X (no se sabía la naturaleza de su radiación, de ahí la incógnita "X") son la transformación en un fotón de toda o parte de la energía cinética de un electrón en movimiento. Esto se descubrió casualmente antes de que se dieran a conocer los trabajos de Planck y Einstein (aunque no se comprendió entonces). Formulación matemática Para analizar el efecto fotoeléctrico cuantitativamente utilizando el método derivado por Einstein es necesario plantear las siguientes ecuaciones: Energía de un fotón absorbido = Energía necesaria para liberar 1 electrón + energía cinética del electrón emitido. Algebraicamente: , que puede también escribirse como . donde h es la constante de Planck, f0 es la frecuencia de corte o frecuencia mínima de los fotones para que tenga lugar el efecto fotoeléctrico, Φ es la función trabajo, o mínima energía necesaria para llevar un electrón del nivel de Fermi al exterior del material y Ek es la máxima energía cinética de los electrones que se observa experimentalmente. Nota: Si la energía del fotón (hf) no es mayor que la función de trabajo (Φ), ningún electrón será emitido. Si los fotones de la radiación que inciden sobre el metal tienen una menor energía que la de función de trabajo, los electrones del material no obtienen suficiente energía como para emitirse de la superficie metálica. En algunos materiales esta ecuación describe el comportamiento del efecto fotoeléctrico de manera tan sólo aproximada. Esto es así porque el estado de las superficies no es perfecto (contaminación no uniforme de la superficie externa 4.-¿Movimiento Oscilatorio? El movimiento oscilatorio es un movimiento en torno a un punto de equilibrio estable.Este puede ser simple o completo. Los puntos de equilibrio mecánico son, en general, aquellos en los cuales la fuerza neta que actúa sobre la partícula es cero. Si el equilibrio es estable, un desplazamiento de la partícula con respecto a la posición de equilibrio (elongación) da lugar a la aparición de una fuerza restauradora que devolverá la partícula hacia el punto de equilibrio. En términos de la energía potencial, los puntos de equilibrio estable se corresponden con los mínimos de la misma