ECOLOGÍA
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TEMARIO CONFORME AL PROSPECTO DE LA UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERÚ
SEMANA 3
LUZ Y CALOR
I. DEFINICIÓN
La luz es una radiación que se propaga en forma de ondas. Las ondas que se pueden propagar en el vacío se llaman ONDAS ELECTROMAGNÉTICAS. La luz es una radiación electromagnética.
* Propiedades de las ondas electromagnéticas.- Las ondas electromagnéticas se propagan en el vacío a la velocidad de 300000 km/s, que se conoce como "velocidad de la luz en el vacío" y se simboliza con la letra c (c = 300000 km/s).
II. TEORÍAS SOBRE LA NATURALEZA DE LA LUZ
Los antiguos filósofos ya conocían algunos hechos sobre la propagación de la luz. Es a mediados del XVII cuando aparecen casi conjuntamente dos teorías acerca de la naturaleza de la luz.
A . TEORÍA CORPUSCULAR (NEWTON -1666)
Supone que la luz está compuesta por una serie de corpúsculos o partículas emitidos por los manantiales luminosos, los cuales se propagan en línea recta y que pueden atravesar medios transparentes, y pueden ser reflejados por materias opacas. Esta teoría explica: La propagación rectilínea de la luz, la refracción y reflexión.
B. TEORÍA ONDULATORIA
1. MECÁNICA (HUYGENS 1678)
Esta teoría define la luz como un movimiento ondulatorio del mismo tipo que el sonido. Como las ondas no se trasmiten en el vacío, supone que las ondas luminosas necesitan para propagarse un medio ideal, el ETER, presente tanto en el vacío como en los cuerpos materiales.
2.ELECTROMAGNÉTICA (MAXWELL 1865)
Descubre que la perturbación del campo electromagnético puede propagarse en el espacio a una velocidad que coincide con la de la luz en el vacío, equiparando por tanto las ondas electromagnéticas con las ondas luminosas
D. TEORÍA DE LOS CUANTOS (MAX PLANCK 1900)
Esta teoría establece que los intercambios de energía entre la materia y la luz solo son posibles por cantidades finitas o cuántos de luz, que posteriormente se denominan fotones.
La teoría tropieza con el inconveniente de no poder explicar los fe nómen os de tipo ondulatorio, como son l as interferencias, las difracciones, entre otros.
Posteriormente, basándose en la teoría cuántica de Planck, en 1905 el físico de origen alemán Albert Einstein explicó el efecto fotoeléctrico por medio de los corpúsculos de luz, a los que llamó fotones. Con esto propuso que la luz se comporta como onda en determinadas condiciones.
III. CUERPOS SEGÚN LA LUZ
La materia se comporta de distintas formas cuando interacciona con la luz, tales como:
- Transparentes. Permiten que la luz se propague en su interior en una misma dirección, de modo que vuelve a salir. Así, se ven imágenes nítidas. Ejm.: vidrio, aire, agua, alcohol, etc.
- Translúcidos. Absorben o reflejan parcialmente la luz y permiten que se propague parte de ella, pero la difunden en distintas direcciones. Por esta razón, no se ven imágenes nítidas a su través. Ejm.: folio, tela fina, papel cebolla, etc.
- Opacos. Estos materiales absorben la luz o la reflejan, pero No permiten que los atraviese. Por tanto, no se ven imágenes a través. Ejm: madera, metales, cartón, cerámica, etc.
IV. FENÓMENOS ONDULATORIOS DE LA LUZ
A . REFLEXIÓN
La reflexión de la luz es el cambio de dirección que experimenta un rayo luminoso al chocar contra la superficie de los cuerpos. La luz reflejada sigue propagándose por el mismo medio que la incidente.
B. REFRACCIÓN
La refracción de la luz es el cambio de dirección que experimentan los rayos luminosos al pasar de un medio a otro en el que se propagan con distinta velocidad. Por ejemplo, al pasar del aire al agua, la luz se desvía, es decir, se refracta. Los elementos fundamentales de la refracción son:
Rayo incidente.
Rayo refractado
El plano
n1=índice de refracción del aire
n2=índice de refracción del agua 6. Superficie de separación
Ángulo de incidencia 8. Ángulo de refracción
La normal
C. DISPERSIÓN
La dispersión de la luz, una manifestación de la refracción. La luz blanca es una mezcla de colores: si un haz de luz blanca atraviesa un medio dispersor, como por ejemplo, un prisma, los colores se separan debido a que tienen diferentes índices de refracción.
D. DIFRACCIÓN
Es la desviación de los rayos luminosos cuando inciden sobre el borde de un objeto opaco. El fenómeno es más intenso cuando el borde es afilado.
V. EL ESPECTRO ELECTROMAGNÉTICO
CALOR
I. FORMAS DE PROPAGACIÓN DEL CALOR
Existen tres maneras en las que la energía térmica se propaga de un cuerpo a otro, de tres formas:
Conducción: por contacto y sin movimiento de materia.
Convección: con movimiento de materia.
Radiación: sin necesidad de materia.
II. EFECTOS DEL CALOR
A . DILATACIÓN
Se trata del aumento de tamaño de un cuerpo cuando se aplica calor. La dilatación se presenta cualquiera que sea el estado físico del cuerpo: sólido, líquido o gaseoso.
Clases de dilatación
a. Dilatación lineal: aumento de longitud. La dilatación lineal es directamente proporcional al aumento de temperatura.
b. Dilatación superficial: aumento de superficie. En lugar de una barra fina es una lámina y entonces lo que aumenta es su superficie.
c. Dilatación cúbica o volumétrica: aumento de volumen. Cuando un cuerpo experimenta dilatación en todas sus dimensiones.
B. CAMBIOS DE ESTADO
C. VARIACIÓN DE LA TEMPERATURA
La temperatura es una manifestación de la energía calorífica.
Una caloría es la cantidad de calor necesario para pasar un gramo de agua de 14,5 ºC a 15,5 ºC a una atmósfera de presión. 1 cal = (4,1855 J) = (4,1855 · 10 (7) ergios).
La fusión de un gramo de hielo a 0ºC y una atmósfera se produce a 79,7 cal ( Tº constante). Un gramo de agua a 100 ºC y una atm se convierte en vapor absorbiendo 540 cal a Tº constante.
D. LA TEMPERATURA AMBIENTAL Y LOS ORGANISMOS VIVOS
En base a la producción de calor y a la velocidad de intercambio entre el organismo y el medio, se distinguen animales:
Poiquilotermos o Ectotermos: integran la temperatura que les llega del exterior, poseen un control sobre su tº interna menos eficaz que los homeotermos.
Homeotermos o Endotermos: regulan su temperatura mediante la producción de calor, son capaces de mantener una temperatura corporal constante, necesitan consumir mucha energía y por tanto mucho alimento.
Estenotermos: seleccionan mucho la temperatura a la que viven, viven en rangos muy pequeños a los que están muy bien adaptados.
Euritermos: Seleccionan muy poco la temperatura, son capaces de vivir en un amplio rango de temperaturas.
* Estivación: estado fisiológico de algunos animales consistente en el letargo, inactividad o torpor que se produce por un descenso en la actividad metabólica como respuesta a las condiciones extremas y periódicas acaecidas durante el verano o estación seca.
* Hibernación: capacidad que tienen ciertos animales para adaptarse a condiciones climáticas extremadamente frías, durante algunos días, semanas o meses, lo cual les permite conservar su energía durante el invierno.
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