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Apuntes de cátedra ex-Famá FÍSICA APLICADA a la ARQUITECTURA 2020 Arq. Víctor Leo Arq. Graciela La Spina Página 2 de 33 ELECTRICIDAD El ÁTOMO. El átomo es la unidad mínima de una sustancia, lo que compone toda la materia común y ordinaria. Si los átomos de una sustancia se dividen, la identidad de esa sustancia puede destruirse . Cada sustancia tiene diferentes cantidades de átomos que la componen. Aunque el origen de la palabra átomo proviene del griego, que significa indivisible, los átomos están formados por partículas aún más pequeñas, las partículas subatómicas. Generalmente, estas partículas subatómicas con las que están formados los átomos son tres: Los electrones, los protones y los neutrones. Lo que diferencia a un átomo de otro del mismo cuerpo, es la relación que se establecen entre ellas y la cantidad de los mismos. Los electrones tienen una carga negativa y son las partículas subatómicas más livianas que tienen los átomos. La carga de los protones es positiva y pesan unas 1.836 veces más que los electrones. Los únicos que no tienen carga eléctrica son los neutrones que pesan aproximadamente lo mismo que los protones. Los protones y neutrones se encuentran agrupados en el centro del átomo formado el núcleo atómico. Por este motivo también se les llama nucleones. Los electrones en cambio, aparecen orbitando alrededor del núcleo del átomo. Los átomos se clasifican de acuerdo al número de protones y neutrones que contenga su núcleo. El número de protones o número atómico determina su elemento químico, y el número de neutrones determina su isótopo. Un átomo con el mismo número de protones que de electrones es eléctricamente neutro. Si por el contrario posee un exceso de protones o de electrones, su carga neta es positiva o negativa, y se denomina ion.
Apuntes de cátedra ex-Famá FÍSICA APLICADA a la ARQUITECTURA 2020 Arq. Víctor Leo Arq. Graciela La Spina Página 3 de 33 Propiedades Las unidades básicas de la química son los átomos. Durante las reacciones químicas los átomos se conservan como tales, no se crean ni se destruyen, pero se organizan de manera diferente creando enlaces diferentes entre un átomo y otro. Los átomos se agrupan formando moléculas y otros tipos de materiales. Cada tipo de molécula es la combinación de un cierto número de átomos enlazados entre ellos de una manera específica. Los primeros descubrimientos de los cuales se tiene noticia en relación con los fenómenos eléctricos, fueron realizados por los griegos en la antigüedad. El filósofo y matemático Tales de Mileto en el siglo V antes de Cristo observó que un trozo de ámbar, después de ser frotado con una piel de animal, adquiría la propiedad de atraer cuerpos ligeros (como trozos de paja y pequeñas semillas). Pasaron varios siglos para que William Gilbert realizara el primer estudio científico del magnetismo. Este científico observó que algunos otros cuerpos se comportan como el ámbar al frotarlos, y que la atracción que ejercen se manifiesta sobre cualquier otro cuerpo, aún cuando no sea ligero. Como la designación griega que corresponde al ámbar es elektron, Gilbert comenzó a usar el término “eléctrico” para referirse a todo cuerpo que se comportaba como el ámbar, con lo cual surgieron las expresiones “Electricidad”, “Electrizar”, Electrización” , etc... Éste fue el punto de partida de la historia de la electricidad, cuyo estudio y desarrollo durante los siglos XVII y XVIII se limitó únicamente a los fenómenos electrostáticos. Ya en la época moderna surgieron los gabinetes de física y con ellos los primeros modelos de máquinas eléctricas, fuentes productoras de grandes cantidades de carga eléctrica.  La electricidad es una propiedad física manifestada a través de la atracción o de repulsión que ejercen entre sí las distintas partes de la materia. GENERACIÓN DE LA ELECTRICIDAD El gran consumo ha traído consigo graves consecuencias. En concreto, nos referimos al hecho de la necesidad que tenemos de la misma para desarrollar nuestro día a día; lo que ha supuesto que se tenga que producir masivamente para satisfacer la demanda que existe en todo el mundo, un hecho que perjudica notablemente el medio ambiente.
Apuntes de cátedra ex-Famá FÍSICA APLICADA a la ARQUITECTURA 2020 Arq. Víctor Leo Arq. Graciela La Spina Página 4 de 33 Por ello, en la actualidad se está desarrollando una serie de proyectos e iniciativas de diversa índole con el claro objetivo de utilizar los recursos naturales existentes para generar dicha electricidad sin necesidad de dañar nuestro entorno. Veremos entonces en el siguiente cuadro las diferentes formas de generación de la electricidad: a) Térmica: las centrales llamadas térmicas o termoeléctricas alimentan sus calderas con carbón, petróleo o gas. La generación térmica de avanzada tecnología, tiene alto rendimiento, utiliza gas natural, fuel oil o gas oil. El sistema más convencional de generar así electricidad es utilizar los combustibles para calentar el agua de una caldera para produce vapor. Ese vapor hace girar las paletas de las turbinas, que transmiten ese movimiento giratorio a un generador de electricidad. b) Hidráulica: la generación hidráulica utiliza el agua como fuente de energía . El concepto es similar al que vimos en la generación térmica, pero en lugar de girar la turbina por el paso de vapor, gira por el paso de agua que proviene del embalse. Los embalses, formados por una represa que contiene y acumula el agua de un río, almacenan una gran cantidad de agua, existiendo una diferencia de altura importante entre el nivel superior y la turbina hidráulica. Esa diferencia de nivel es la que determina la potencia que se obtendrá al hacer girar la turbina. Una de las pocas formas de guardar energía eléctrica es a través del almacenamiento del agua en grandes embalses, como los de Chocón, Piedra del Águila, Yacyretá, Salto Grande entre otros tantos que hay en nuestro país. Los embalses, además de usarse para generar energía eléctrica, permiten regular el caudal de los ríos, controlar inundaciones, almacenar agua en períodos húmedos para utilizarlos en períodos secos y crear espacios para esparcimiento y para prácticas de deportes náuticos. c) Nuclear: el funcionamiento de una central nuclear es similar al de una central térmica. Consta de una turbina que gira impulsada por vapor de agua producido en un generador de vapor, haciendo girar a su vez a un generador eléctrico. En el caso de las centrales nucleares hay un gran tanque llamado reactor, similar a una caldera, donde se coloca uranio y “agua pesada” (ésta pesa 1,1 Kg. por litro, mientras el “agua común” pesa 1 kg. por litro).