Conceptos Fundamentales de la Ciencia: Materia, Energía y Método Científico

Fundamentos del Conocimiento Científico

El conocimiento científico es aquel que surge de estudiar los fenómenos utilizando el método científico.

Es una construcción del ser humano que se debe a la contribución de muchas personas a lo largo de la historia.

Características del Conocimiento Científico

• Se desarrolla mediante rigurosos métodos de trabajo englobados en el método científico.
• Se basa en pruebas; nunca en creencias, intuiciones o suposiciones.
• Debe ser acorde con la realidad y se ha de poder comprobar las veces que se necesite.

Cambios y Magnitudes Físicas

Tipos de Cambios

• Cambios Físicos: Son aquellos en los que, después de que se produzca el cambio, se mantienen las mismas sustancias.
• Cambios Químicos: Son aquellos en los que, después del cambio, se obtienen sustancias diferentes a las iniciales.

Conceptos de Medición

• La Magnitud Física es toda propiedad de los fenómenos que se puede medir de forma objetiva.
• La Unidad de una magnitud física es una cantidad estándar de ella que se utiliza para medir dicha magnitud.
• Medir consiste en comparar la magnitud que se mide con la unidad establecida.

Relaciones Matemáticas en Física

Una ecuación física es una expresión matemática que relaciona magnitudes físicas.

• Magnitudes Directamente Proporcionales: Cuando al multiplicar una por un número, la otra queda multiplicada por dicho número.
• Magnitudes Inversamente Proporcionales: Cuando al multiplicar una por un número, la otra queda dividida por el mismo número.

Materia y Clasificación de Sustancias

Propiedades Fundamentales de la Materia

• La Materia (o sistema material) es todo lo que posee una propiedad fundamental llamada masa y que ocupa un espacio (es decir, un volumen).
• La Masa está relacionada con la cantidad de materia que posee un cuerpo o sistema material. Se trata de una magnitud fundamental.
• El Volumen es el espacio ocupado por un cuerpo o sistema material.
• La Densidad es la relación entre la masa de un cuerpo o sistema material y el volumen que ocupa.

Clasificación de Sustancias

• Sustancias Puras: Es un tipo de materia que tiene un valor constante en cada una de sus propiedades características.
  • Sustancias Simples: Aquellas que no pueden descomponerse en otras mediante cambios químicos.
  • Compuestos: Sustancias puras que pueden descomponerse en otras más simples mediante cambios químicos.
• Mezclas Homogéneas: (Estamos ante una disolución).

Si estamos ante una disolución o una mezcla, debemos provocar de alguna manera la separación entre las sustancias que forman la mezcla o bien conocer su composición de antemano.

Conceptos de Energía

La Energía es la capacidad que tiene un sistema material para producir cambios en otro sistema material o sobre sí mismo.

Leyes y Tipos de Energía

En cualquier cambio físico o químico, la energía ni se crea ni se destruye; solo se transfiere, se transforma y se conserva (Principio de Conservación de la Energía).

• Energía Cinética (Ec): La que tiene un cuerpo por estar en movimiento.
• Energía Potencial Gravitatoria: La energía que tiene un cuerpo por estar bajo la acción de la fuerza de atracción gravitatoria.
• Energía Eléctrica: La que lleva asociada una corriente eléctrica.

Otras Formas de Energía

• Energía Química: La energía asociada a los enlaces químicos que mantienen unidos los átomos en una sustancia pura.
• Energía Nuclear: La energía asociada a los cambios que experimentan los núcleos de algunos átomos.
• Energía Térmica: La que posee un cuerpo o sistema material debido al movimiento u agitación desordenada de las partículas que lo constituyen.

Calor, Trabajo y Fuerzas Disipativas

El Calor y el Trabajo no son formas de energía, sino energía en tránsito entre sistemas materiales.

La fuerza de rozamiento (o fricción) son fuerzas disipativas, pues tienen como efecto que parte de la energía mecánica del sistema se transforma en energía térmica del propio sistema y del medio que lo rodea. En ausencia de fuerzas disipativas, la energía mecánica permanece constante.

Termodinámica: Temperatura y Calor

• La Temperatura es la magnitud física que indica el grado de agitación térmica de las partículas (átomos o moléculas) que componen un sistema material.
• Decimos que dos cuerpos (A y B) tienen equilibrio térmico si ambos están a la misma temperatura.
• Llamamos Calor a la energía térmica que se transfiere entre dos sistemas materiales que están a diferente temperatura.

Importante: Calor y temperatura son dos magnitudes físicas distintas.