1.Trabajo Teorico
13.1
1. Resuma las semejanzas y diferencias entre los tres estados de la materia:
1. Resuma las semejanzas y diferencias entre los tres estados de la materia:
2. Explique algunas aplicaciones, tanto en la naturaleza como en la industria, del agua como agente refrigerante.
-El agua refrigerante ayuda a disminuir la temperatura del cuerpo humano así enfriándolo, esto se puede demostrar en ocasiones como la fiebre o cuando tomamos una ducha en un día caluroso.
-El efecto refrigerante en las costas de la tierra es producido en, el océano, en los ríos, en los lagos y en demás lugares que contienen agua.
-Uno de sus usos mas comunes es cuando el agua refrigerante se aplica en los sistemas de aire acondicionado y en algunos ventiladores
-Es usado en las industrias de plantas nucleares se usa para enfriar el núcleo del reactor y para enfriar los motores de los carros.
3. El comportamiento del agua es anormal ya que en su forma solida es menos densa que en su forma liquida. Analice algunas de las consecuencias de este hecho.
Normalmente los líquidos se dilatan cuando la temperatura aumenta, pero esto no sucede en el agua. La máxima densidad del agua es 4ºC con un valor de 1000 kg/m3 . En otras temperaturas la densidad es menor. Esto produce que el agua liquida tena mayor densidad que el hielo y esto produce que el hielo flote.
Las consecuencias que este aspecto tiene son:
-En los lagos la superficie es lo primero en congelarse haciéndola flotar, esto hace posible que haya vida debajo del agua. Esto permite que se desarrollen ecosistemas de fauna y flora, en caso que estos se congelaran, morirían.
-Esto también permite que animales tales como las focas, los osos polares, los manatíes y los pingüinos puedan no solo sobrevivir pero desplazarse por los glaciares a través de diferentes montículos de hielo, así pudiendo vivir de una buena manera.
4. Describa algunas implicaciones de que a diferencia de la mayoría de las sustancias, el volumen del agua se expanda al congelarse.
Al agua congelarse se expande y esto produces una serie de accidentes negativos y positivos como.
-En el invierno cuando el agua que se encuentra en tuberías se congela, hace que se expande y rompe las tuberías.
-El hielo al flotar en el agua hace que toda la vida marina, en glaciares y ártica se posible. Porque animas como los pingüinos, osos polares y focas dependen del volumen del agua congelada para poder vivir.
5. Describa, a escala microscópica y macroscópica, lo que ocurre con una muestra de agua que se calienta de temperatura ambiente hace 50ºC por encima de su punto de ebullición normal.
-A escala macroscópica, cuando el agua se calienta por 50 grados por encima de su punto de ebullición, esta se empieza a evaporar y el liquido pasa a ser gas.
-A escala microscópica, se puede observar con cuidado que la energía interna de las partículas del agua, están en constante movimiento, esto se puede evidenciar en pocos casos tales como:
Al calentar el agua, porque las moléculas obtienen grandes cantidades en energía cinética, por esto se empiezan a mover a tan grandes velocidades que logran desplazarse fuera del liquido y así convirtiendose en gas.
6. La figura 13.2 presenta la curva de enfriamiento para el agua. Analice el significado de las distintas secciones de esta cuva.
-La curva de enfriamiento del agua muestra el resultado de los estados del agua cuando la temperatura aumenta o disminuye.
-Principalmente el agua con temperaturas -20ºC hasta los 0ºC estaba en estado solido (hielo).
-Cuando alcanza los 0ºC esta en el punto de fusión normal.
-Cuando la temperatura es mayor a 0ºC ya no se encuentra en estado solido sino en estado liquido, se encuentra en este estado desde los 0ºC hasta alcanzar la temperatura de 100ºC.
Este proceso puede ser observado cuando se cambia de temperaturas altas a bajas, siendo vista de forma inversa.
Conocimientos científicos aplicados a la calidad del agua para el consumo:
- pH: Es una medida que indica el grado de acidez o basicidad de una solución o substancia. Se mide debido a la concentración del ión del hidrogeno. El pH indica la concentración del ión hidronio que se encuentra en una solución, por esto se puede decir que son el valor del pH y la concentración del hidrogeno son inversamente proporcional, ya que a mayor valor del pH menor concentración del hidrogeno y menor acidez en la solución.
- Escala de pH: La escala del pH es del 0 al 14, el valor de una solución neutra es de 7, si el valor es menor de 7 esto indica que las soluciones son acidas y si el valor se encuentra por encima de 7 esto indica que la solución es básica o alcalina.
- pH-metro: Es conocido como potenciómetro o pH-metro, con este artefacto se puede conocer el valor de pH. Este mide la inferencia potencial entre el electrodo de referencia y el electrodo de vidrio.
- Conductividad eléctrica del agua:
Conductividad es la capacidad de un material para dejar circular la corriente eléctrica libremente. Esto tiene varios factores que afectan como el propio material y la temperatura. La conductividad eléctrica en el agua es posible debido al movimiento de las partículas que están cargadas eléctricamente, esto genera iones capaces de transportar energía eléctrica con cargas positivas y negativas cuyo nombre es electrolitos.
- Temperatura: Es una magnitud física que demuestra la cantidad de calor en un cuerpo, objeto o ambiente. Esta magnitud da a conocer el frio que es menor temperatura y el calor que es mayor temperatura. Esto varia dependiendo del movimiento de las moléculas y los átomos hallados en una sustancia. La temperatura es responsable por los cambios de estado en la materia dado a que si la temperatura en una solución liquida es muy alta puede hacerla llegar al punto de ebullición y el resultado seria hacerla evaporar si llega a su punto de ebullición. También pasa inversamente pues si en una solución liquida la temperatura disminuye notablemente puede hacerla pasar de liquido a solido.
¿Qué parámetros de conductividad y pH debe tener el agua para poder ser destinada para el consumo humano?
El agua que es apta para se consumida por los humanos es conocida como agua potable debido a que esta puede ser bebida y no es perjudicial para la salud, esto se logro después de intentar diferentes métodos de purificación y limpieza que se le hace al agua y se considera que el agua no es potable cuando no cumple con algunos requisitos de calidad que el ministerio de salud plantea.
El agua potable tiene muy poca conductividad, debido a que por el proceso que tiene que pasar para ser potable, los materiales que se encuentran disueltos en ella son removidos, como por ejemplo la sal. Es de gran importancia que los niveles de conductividad se mantengan controlados, pues estos son quienes indican la cantidad de gases, polvo, sal que están disueltos en el agua.
El pH recomendado para el agua potable se encuentra entre 6.5 y 8.5, ya que la contaminación en el agua se demuestra alterado el pH, porque la puede convertir muy acida con un pH alrededor de 2.
2.Trabajo De Campo
En el grafico se puede evidenciar el pH y la conductividad eléctrica que se toman en diferentes lugares de la Región de la Guajira. También se demuestra que cuando se aumenta el pH también se aumenta el numero de sustancias que se disuelven en el agua, esto se comprueba a través de la conducción de la electricidad, ya que de esta forma tiene mas medios para desplazarse. Se puede identificar:
El lugar con el pH más alto fue el de la Rancheria Utta (9.13), el pH de playa camarones y la ranchería de Vanessa tuvieron un pH muy similar. Por ultimo el pH mas bajo fue el del Eco hotel en Palomino (6.8). Sin embargo analizando los datos se puede decir que el único lugar en el que no hacia parte del rango de agua potable fue el Eco hotel en Palomino, debido a que su pH era tan bajo que el agua era muy básica. Los otros lugares en los que se midió este pH estuvieron en el rango de agua potable que va desde 6.5 hasta 8.5.
En términos de la conductividad eléctrica se puede concluir que la ranchería Utta(25.4 c/mv) y Playa Camarones(4.7 c/mv) se encontraban con niveles muy bajos de conductividad saliéndose del rango, por sus niveles tan bajos. A diferencia de La Rancheria de Vanessa (30.08 c/mv) y el Eco hotel en Palomino (25.4 c/mv) que si estaban dentro de los parámetros indicados de pH y conductividad. No se encontró ninguna relación la entre la temperatura y el pH, ya que ninguno tiene mayor influencia sobre el otro.
El lugar con el pH más alto fue el de la Rancheria Utta (9.13), el pH de playa camarones y la ranchería de Vanessa tuvieron un pH muy similar. Por ultimo el pH mas bajo fue el del Eco hotel en Palomino (6.8). Sin embargo analizando los datos se puede decir que el único lugar en el que no hacia parte del rango de agua potable fue el Eco hotel en Palomino, debido a que su pH era tan bajo que el agua era muy básica. Los otros lugares en los que se midió este pH estuvieron en el rango de agua potable que va desde 6.5 hasta 8.5.
En términos de la conductividad eléctrica se puede concluir que la ranchería Utta(25.4 c/mv) y Playa Camarones(4.7 c/mv) se encontraban con niveles muy bajos de conductividad saliéndose del rango, por sus niveles tan bajos. A diferencia de La Rancheria de Vanessa (30.08 c/mv) y el Eco hotel en Palomino (25.4 c/mv) que si estaban dentro de los parámetros indicados de pH y conductividad. No se encontró ninguna relación la entre la temperatura y el pH, ya que ninguno tiene mayor influencia sobre el otro.
3. ¿Cómo aplicaría los conocimientos y la comprensión científicas para resolver la problemática del agua en la Guajira si usted habitara en una ranchería?
Teniendo en cuenta la problemática en la que se encuentra la región de la Guajira acerca de lo difícil que es obtener agua y las enfermedades que se generan por obtener agua que no es potable, si yo habitara en una ranchería planteara varias opciones para mejorar la situación y poder obtener agua para el uso humano. Hay que tener en cuenta que esto es una problemática que afecta a todo el país por ende el Gobierno Colombiano también deberá contribuir haciendo uso del presupuesto nacional.
La primera alternativa que yo usaría seria investigar la existencia de aguas subterráneas, esto se lograría con sondeos geofísicos y perforaciones en la tierra, para descubrir si debajo de la ranchería se encuentra agua. Si se encuentra agua subterránea esta saldría a la tierra. Una vez se encontrara el agua mediría el pH para identificar si esta puede ser usada para el consumo humano si el pH se encuentra cerca al rango adecuado (pH 6.5-8), usaría una variedad de métodos para potabilizar el agua como:
Hervirla, ya que cuando el agua alcanza su punto de ebullición aproximadamente en los 100ºC, las bacterias que una vez fueron encontradas en el agua se vuelven inactivas o simplemente mueren. Debo tener mucho cuidado porque es de suma facilidad que el agua se vuelva a contaminar con el simple hecho de que mis manos sucias estén en contacto directo con el agua ya hervida, también con los utensilios en los que depositaria el agua una vez potabilizada, por ultimo mantendría el agua potable en recipientes desinfectados y tapados para evitar posibles contaminaciones de partículas que se encuentran en el aire.
El cloro también es una muy buena alternativa para desinfectar el agua y volverla potable. Para empezar el cloro no es muy costoso, sin embargo es muy efectivo, pues corta directamente las bacterias que se encuentran en el agua. Para evitar que virus que se encuentren en el agua transiten, filtraría el agua antes de ponerle el cloro, después la mezclaría lo suficientemente bien y la dejaría reposar el tiempo necesario para que el cloro logre entrar en contacto con los microorganismos y acabe con ellos, volviendo así el agua potable.
Otro gran desinfectante para el agua es el Yodo, a diferencia del cloro este logra acabar incluso con los virus que se transmiten por el agua. Desafortunadamente es mas difícil conseguirlo y su precio es mucho mas alto en comparación al del Cloro. Con dos gotas de este elemento será suficiente para un litro de agua. De igual manera filtraría el agua antes de hacer la yodación y después de este proceso la mezclaría y la dejaría reposar. Mi ultima opción seria la ebullición por su precio ser tan elevado, sin dejar atrás que es un método muy efectivo también y con tan solo 10 minutos bastara.
Finalmente tomaría de nuevo el pH del agua y si se encuentra entre los rangos 6,5 y 8,5. La consideraría potable y haría uso de ella. Si en mi ranchería no encontrara agua subterránea como fue anteriormente mencionado pediría ayuda al Gobierno Colombiano, requiriendo que se hiciera uso del presupuesto nacional para invertir en una planta desalinizadora para tratar el agua de mar y potabilizarla. La región de la Guajira tiene acceso directo a agua salada, pero esta agua sin antes tratarla es nociva para la salud y no puede ser consumida, ya que su salinidad es de 35. Esto es aun peor que no consumir agua en absoluto, ya que nuestro cuerpo requiere de sal pero esta cantidad sobresale los limites.
Con ayuda de la desalinización del agua de mar se logra obtener agua dulce potable, desde hace ya varios años que se ha aplicado la desalinización del agua en muchas partes del mundo, el proceso es bastante costoso y requiere de mucha energía debido a que para producir 1000 litro de agua potable se requieren de un mínimo de 3000 watts por hora. Este proceso funciona dividiendo el agua en dos partes, la de mayor concentración y la de menor a diferentes partes. Después esta agua se filtra y se separan las partículas, al pasar estas etapas se llega a la parte mas importante de este proceso la cual es la osmosis inversa. Esta etapa funciona por medio de una bomba a presión que hace pasar el agua salada a un tubo con otras membranas que hacen salir las moléculas del agua, dejando solamente la sal. Por ultimo el agua se remineraliza usando cal y dióxido de carbono (CO2), terminando con el proceso de potabilización y volviendo el agua salada potable. Considero que este proceso por mas costoso que resulte es algo que seria de mucha ayuda para producir agua no solo en mi ranchería pero en muchas partes de la región de la Guajira, ya que fue inventado para condiciones extremas como lo que sucede en esta parte donde no se puede contar ni siquiera con el agua de lluvia debido a que hace mas de dos años no llueve.