Imprimeix el llibre sencerImprimeix el llibre sencer

LLIURAMENT 4: Recursos i materials

lloc: Cursos IOC - Batxillerat
Curs: Ciències per al món contemporani ~ gener 2020
Llibre: LLIURAMENT 4: Recursos i materials
Imprès per: Usuari convidat
Data: dissabte, 27 d’abril 2024, 09:48

Taula de continguts

1. Recursos

Els recursos naturals són aquells elements presents en el medi natural que permeten cobrir les necessitats (biològiques i socials) de les societats humanes.
  • Alguns d'ells són essencials per a la supervivència mentre que la majoria es fan servir per satisfer les necessitats humanes.
  • Alguns dels recursos naturals com la llum solar i l'aire es poden trobar a tot arreu, i es coneixen com a recursos omnipresents. No obstant això, la majoria de recursos només es produeixen en petites àrees esporàdiques, i es coneixen com a recursos localitzats.
  • Hi ha molt pocs recursos que es consideren inesgotables (no s'esgotarà en el futur previsible) - es tracta de la radiació solar, l'energia geotèrmica, i l'aire. La gran majoria dels recursos són esgotables, cosa que significa que tenen una quantitat finita, i es poden esgotar si es gestionen inadequadament.
Es poden classificar de diferents maneres. En veurem dues.
  • Segons l'origen:
    • BIÒTICS:
      • s'obtenen de la biosfera
      • exemples: plantes i animals, i els materials que es poden obtenir a partir d'ells. Els combustibles fòssils -carbó i petroli- també s'inclouen en aquesta categoria ja que es formen a partir de matèria orgànica en descomposició
    • ABIÒTICS:
      • provenen de material no orgànic
      • exemples: la terra, l'aigua, l'aire, les roques, els minerals...
  • Segons el temps que necessiten per formar-se o renovar-se:
    • RENOVABLES:
      • la taxa de reposició / recuperació és superior a la taxa de consum
      • exemples: llum del sol, aire, vent...
    • NO RENOVABLES:
      • a taxa de reposició / recuperació és inferior a la taxa de consum
      • exemples: minerals, combustibles fòssils (petroli, carbó)

2. Fonts d'energia

Les fonts d’energia són els recursos naturals dels quals es pot obtenir energia per produir calor, llum i potència.
Seguint amb la classificació anterior podem classificar-les en renovables i no renovables.
RENOVABLES   AVANTATGES INCONVENIENTS
Energia hidràulica  
  • A les centrals hidroelèctriques s'aprofita l'energia potencial de l'aigua dels rius per posar en funcionament unes turbines que mouen un generador elèctric.
  • Aquesta energia es considera renovable perquè no consumeix l'aigua sinó que només n'aprofita el seu moviment.
  • És indispensable vetllar per què la temperatura i la composició de l'aigua sigui igual abans que després del salt, i així i tot, el fet d'acumular aigua modifica l'ecosistema del riu.
+INFO		  
Gratuïta
Neta
Impacte mediambiental ja que trenca el paisatge.
No és una energia constant (quan baixa poca aigua no es pot aprofitar)
Energia eòlica
  • És l'energia obtinguda mitjançant el vent.
  • El vent, s'usava des d'antic per moure les aspes dels molins i moldre el gra o bombejar l'aigua.
  • Actualment, els aerogeneradors són molins que mouen una turbina connectada a un generador que produeix energia elèctrica.
  • Els aerogeneradors poden agrupar-se en parcs eòlics.
  • N'hi ha a terra ferma i també sobre plataformes fondejades en la mar.
+INFO 		 
Neta
Inesgotable
Cada cop és més barata
impacte ambiental
No és constant
Energia solar
  • La radiació solar varia amb l'altitud, el clima, la latitud i segons les condicions atmosfèriques i el moment del dia i de les estacions.
  • Es pot diferenciar:
    • energia solar fotovoltaica:
      • transformació directa de l’energia solar lumínica en energia elèctrica
    • energia solar tèrmica:
      • de forma passiva____destinat principalment a l’aprofitament del Sol en els edificis, tenint en compte el disseny i els materials utilitzats
      • de forma activa_____producció d’aigua calenta o calefacció mitjançant unes plaques que capten la radiació solar
Gratuïta
Neta
 

intermitent (no sempre dóna energia: nit, cel nuvolat...)

Difícil d’aprofitar.

Es necessiten molts recursos tecnològics (costosa)
Energia geotèrmica
  • Aprofita la calor de l'interior de la terra
  • Es pot usar per a obtenir:
    • aigua calenta (calefacció, rentar roba, etc.)
    • per a produir electricitat a partir del vapor calent que es fa passar per una turbina
+INFO		 Estable al llarg de les estacions de l'any
Es troba en qualsevol lloc de la Terra
Es pot utilitzar de manera particular
No requereix combustió de cap material
Residus mínims
Impacte visual mínim		 S'ha de perforar la superfície

El calor no espot transportar
Energia mareomotriu
  • Es produeix energia elèctrica a partir de les marees i onades

Neta i silenciosa

Inesgotable

Impacte mediambiental

En llos molt concrets

Efecte negatiu en fauna i flora marina
Biomassa  
  • Matèria orgànica d’origen vegetal o animal (llenya, restes de fruits, excrements d'animals)
  • La llenya dels boscos:
    • per a calefacció i per a la cocció dels aliments
    • encara és fonamental en alguns països en vies de desenvolupament.
    • amb una gestió inadequada pot  portar a la desforestació
  • La biomassa residual:
    • residus agrícoles i ramaders, i fins i tot als residus sòlids urbans (escombraries)
    • al cremar-los, es genera energia en forma de calor i també es pot generar electricitat
  • Conreus energètics:
    • canya de sucre, la bleda-rave sucrera o el blat de moro: amb ells s'obté etanol que pot substituir la gasolina
    • soja, gira-sol o colza: es poden obtenir olis vegetals per fabricar biodièsel
Neta
No és cara
Neteja els boscos i elimina molts residus
 
Rendeix poc (dóna poca energia)
Alguns processos poden contameinar

 
NO RENOVABLES    AVANTATGES INCONVENIENTS
Combustibles fòssils  
  • Provenen de matèria orgànica que es va descompondre parcialment amb manca d'oxigen i sota l'acció de l'alta temperatura i pressió i de determinats bacteris:
    • Carbó:
      • acumulacions de restes d'éssers vius que van viure fa milions d'anys i es van fossilitzar
    • Petroli i gas natural:
      • a partir de grans masses de plàncton marí acumulades en el fons del mar
  • És l'energia més utilitzada i és important saber quines són les reserves del planeta
+ INFO		 Donen molta energia

Es poden utilitzar quan es vulguin (no hi ha el problema de no ser constants)		 Contaminen

També generen residus sòlids que cal tractar
Combustibles nuclears  
  • S'obté energia amb la desintegració del nucli d'alguns elements com l'urani
  • A les centrals s'aprofita aquesta energia i es produeix electricitat

+ INFO
Potent
Contínua
Barata
Neta amb l’atmosfera.
Produeix molts residus tòxics.
Si hi ha un accident, els residus es poden escapar i això és molt perillós.

3. L'aigua, un bé escàs

Per tal de prendre consciència que l'aigua és un bé escàs visualitzeu:

    • Busqueu la diferència entre depuració i potabilització al web:

    4. Tipus de materials

    Un material és una substància sòlida amb estructura i propietats homogènies que s'utilitza per a la fabricació de productes: habitatge, transport, vestits, comunicacions, alimentació, oci i altres.

    Hi ha materials:

    • naturals: pedra, la fusta, l'argila, el cuir, el cotó, el coure...
    • sintètics: creats per l'ésser humà a partir de materials naturals. Formigó,  vidre, paper, plàstics...

    Però els estudiarem en aquests grans grups:

    • els àtoms ocupen posicions ordenades i fixes formant una xarxa cristal·lina
    • són bons conductors de la calor i l'electricitat
    • tenen densitat  alta
    • tenen lluentor (brillen)
    • són opacs, deformables i resistents
    • alguns són magnètics
    • exemples de metalls: ferro, níquel, cobalt, or, plata, coure, alumini...
    • també cal tenir en compte els aliatges:
      • són barreges en què almenys un element és un metall: bronze = coure + estany
      • actualment es treballa amb els aliatges amb memòria de forma: després de ser deformats, recorden la forma original
    • són compostos orgànics formats per molècules grans en que es va repetint una molècula més petita -els monòmers-
    • són flexibles i de poca densitat
    • tenen baixa conductivitat elèctrica i tèrmica
    • exemples de polímers: seda, cautxú, plàstics...
    • és un grup molt divers:
      • tradicionalment compostos de silicats i usats com a terrissa, porcellana, totxanes, rajoles, vidre, ciment...
      • les ceràmiques avançades també tenen elements metàl·lics i s'usen com a recobriment de transbordadors espacials, components d'ossos i dents artificials, en sensors (vidres que canvien de color amb la calor)...
    • són refractaris i no metàl·lics
    • amb baixa conductivitat elèctrica i calorífica
    • són materials durs, difícilment deformables, i fràgils, que es trenquen amb facilitat
    • vegeu a l'enllaç alguns exemples de materials ceràmics

    5. Nanotecnologia

    La nanotecnologia és una ciència que estudia i manipula la matèria a una escala menor que un micròmetre: habitualment entre 1 i 100 nanòmetres.

    Un nanòmetre (nm) és la mil milionèsima part d'un metre:

    • 1 m = 1.000.000.000 nm = 109 nm
    • 1mm = 1.000.000 nm = 106 nm

    S'estudien aplicacions mèdiques, mediambientals, de nous materials...

    Visualitzeu el vídeo per conèixer algunes de les aplicacions:

      6. Així doncs, què cal saber?

      Al final del lliurament hauríeu de ser capaços de:

      • Saber què són els recursos naturals i com es poden classificar
      • Saber, de cada tipus d’energia, si és o no renovable, com s’obté, avantatges i inconvenients
      • Prendre consciència que l'aigua és un bé escàs
      • Definir els conceptes de depuració i potabilització
      • Conèixer els principals tipus de materials
      • Relacionar les propietats físiques i químiques dels materials amb les necessitats que satisfan
      • Saber què és la nanotecnologia i l’etimologia de la paraula
      • Conèixer algunes aplicacions de la nanotecnologia