Origen Del Universo
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UNIDAD 4 ORIGEN DEL UNIVERSO – VIDA ORGANIZACIÓN Y EVOLUCIÓN DEL UNIVERSO. (QUÉ EDAD TIENE EL UNIVERSO) La teoría del Big Bang o gran explosión. Teoría evolucionista del universo. Teoría del estado invariable del universo. Teorías del origen de la tierra argumento religioso, filosófico y científico. Origen y evolución del universo, galaxias, sistema solar, planetas y sus satélites. Edad y estructura de la tierra. Materia y energía, Materia: propiedades generales y específicas; estados de la materia. Energía: leyes de la conservación y degradación de la energía. Teoría de la relatividad. 1. ORIGEN Y EVOLUCIÓN DE LA VIDA Y DE LOS ORGANISMOS. Creacionismo Generación espontánea (abiogenistas). Biogénesis (proviene de otro ser vivo). Exogénesis (panspermia)(surgió la vida en otros lugares del universo u otros planetas y han llegado a través de meteoritos etc.) Evolucionismo y pruebas de la evolución. Teorías de Oparin-Haldane. (físico-químicas) Condiciones que permitieron la vida. Evolución prebiótica. Origen del oxígeno en la tierra. Nutrición de los primeros organismos. Fotosíntesis y reproducción primigenia. UNIDAD 4
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UNIDAD 4
ORIGEN DEL UNIVERSO – VIDA ORGANIZACIÓN Y EVOLUCIÓN DEL
UNIVERSO. (QUÉ EDAD TIENE EL UNIVERSO)
La teoría del Big Bang o gran explosión.
Teoría evolucionista del universo.
Teoría del estado invariable del universo.
Teorías del origen de la tierra argumento religioso, filosófico y
científico.
Origen y evolución del universo, galaxias, sistema solar, planetas y
sus satélites.
Edad y estructura de la tierra.
Materia y energía,
Materia: propiedades generales y específicas; estados de la
materia.
Energía: leyes de la conservación y degradación de la energía.
Teoría de la relatividad.
1. ORIGEN Y EVOLUCIÓN DE LA VIDA Y DE LOS ORGANISMOS.
Creacionismo
Generación espontánea (abiogenistas).
Biogénesis (proviene de otro ser vivo).
Exogénesis (panspermia)(surgió la vida en otros lugares del
universo u otros planetas y han llegado a través de meteoritos
etc.)
Evolucionismo y pruebas de la evolución.
Teorías de Oparin-Haldane. (físico-químicas)
Condiciones que permitieron la vida.
Evolución prebiótica.
Origen del oxígeno en la tierra.
Nutrición de los primeros organismos.
Fotosíntesis y reproducción primigenia.
UNIDAD 4
UNIDAD 4
Teoría Creacionista.
Se denomina creacionismo al conjunto de
creencias, inspiradas en doctrinas religiosas,
según las cuales la tierra y cada ser vivo que
existe actualmente proviene de un acto de
creación por uno o varios seres divinos , cuyo
acto de creación fue llevado a cabo de
acuerdo con un propósito divino.
Creación de Adán, de Miguel Ángel, en la
Capilla Sixtina.
El creacionismo se destaca principalmente por los «movimientos
antievolucionistas», tales como el diseño inteligente cuyos partidarios buscan
obstaculizar o impedir la enseñanza de la evolución biológica en las escuelas y
universidades. Según estos movimientos creacionistas, los contenidos educativos
sobre biología evolutiva han de sustituirse, o al menos contrarrestarse, con sus
creencias y mitos religiosos o con la creación de los seres vivos por parte de un ser
inteligente.Por extensión a esa definición, el adjetivo «creacionista» se ha
aplicado a cualquier opinión o doctrina filosófica o religiosa que defienda una
explicación del origen del mundo basada en uno o más actos de creación por un
dios personal, como lo hacen, por ejemplo, las religiones. Por ello, igualmente se
denomina creacionismo a los movimientos pseudocientíficos y religiosos que
militan en contra del hecho evolutivo.
La teoría del Big Bang o gran
explosión, supone que, hace
entre 13.700 y 13.900 millones
de años, toda la materia del
Universo estaba concentrada
en una zona
extraordinariamente pequeña
UNIDAD 4 del espacio, un único punto, y explotó. La materia salió impulsada con
gran energía en todas direcciones.
Los choques que inevitablemente de sprodujeron y un cierto desorden
hicieron que la materia se agrupara y se concentrase más en algunos
lugares del espacio, y se formaron las primeras estrellas y las primeras
galaxias. Desde entonces, el Universo continúa en constante movimiento y
evolución.
Esta teoría sobre el origen del Universo se basa en observaciones rigurosas y
es matemáticamente correcta desde un instante después de la explosión,
pero no tiene una explicación para el momento cero del origen del
Universo, llamado "singularidad".
La
teoría inflacionaria de Alan Guth intenta explicar el origen y los primeros
instantes del Universo. Se basa en estudios sobre campos gravitatorios
fortísimos, como los que hay cerca de un agujero negro.
La teoría inflacionaria supone que una fuerza única se dividió en las cuatro
que ahora conocemos, produciendo el origen al Universo.
El empuje inicial duró un tiempo prácticamente inapreciable, pero la
explosión fue tan violenta que, a pesar de que la atracción de la
gravedad frena las galaxias, el Universo todavía crece, se expande.
UNIDAD 4
Momento Suceso
Big Bang Densidad infinita, volumen cero.
10 e-43 segs. Fuerzas no diferenciadas
10 e-34 segs. Sopa de partículas elementales
10 e-10 segs. Se forman protones y neutrones
1 seg. 10.000.000.000 º. Universo tamaño Sol
3 minutos 1.000.000.000 º. Nucleos de átomos
30 minutos 300.000.000 º. Plasma
300.000 años Átomos. Universo transparente
1.000.000 años Gérmenes de galaxias
100 millones de años Primeras galaxias
1.000 millones de años Estrellas. El resto, se enfría
5.000 millones de años Formación de la Vía Láctea
10.000 millones de años Sistema Solar y Tierra
No se puede imaginar el Big Bang como la explosión de un punto de
materia en el vacío, porque en este punto se concentraban toda la
materia, la energía, el espacio y el tiempo. No había ni "fuera" ni "antes". El
espacio y el tiempo también se expanden con el Universo.
Teoría del origen de los seres vivos (Cossmozoica)
Teoría propuesta por
arrhenius, a inicio del
siglo xx (1908), Que
habla sobre el origen
de los seres vivos a
partir de la llegada de
un meteorito que
inoculó formas de vida
similares a las bacterias
que posteriormente
fueron evolucionando
UNIDAD 4 hasta las formas actuales.A ésta teoría también se le conoce como teoría
panspérmica ó de la panspermia..
La teoría de la generación espontánea es una
antigua teoría biológica de abiogénesis que
defiende que podía surgir vida compleja
(animal y vegetal), de manera espontánea a
partir de la materia inorgánica. Para referirse a
la "generación espontánea", también se utiliza
el término abiogénesis, acuñado por Thomas
Huxley en 1870, para ser usado originalmente
para referirse a esta teoría en oposición al origen de la generación por
otros organismos vivos (biogénesis).
La generación espontánea antiguamente era una creencia
profundamente arraigada descrita por Aristóteles. La observación
superficial indicaba que surgían gusanos del fango, moscas de la carne
podrida, organismos de los lugares húmedos, etc. Así, la idea de que la
vida se estaba originando continuamente a partir de esos restos de
materia inorgánica se estableció como lugar común en la ciencia. Hoy en
día la comunidad científica considera que esta teoría está plenamente
refutada.
La abiogénesis se sustentaba en procesos como la putrefacción. Es así que
de un trozo de carne podían generarse larvas de mosca.
UNIDAD 4
EDAD DE LA TIERRA
Los geólogos y geofísicos modernos consideran que la edad de la Tierra es
de unos 4470 millones de años ± 1%. Esta datación, basada en el
decaimiento de hafnio 182 en tungsteno 182, fue determinada por el Dr.
John Rudge del Departamento de Ciencias de la Tierra de la Universidad
de Cambridge en el año 20101 2 , y redujo la datación anterior de 4540
millones de años ± 1%3 en 70 millones de años. Esta edad había sido
determinada mediante técnicas de fechado radiométrico de material
proveniente de meteoritos4 y es consistente con la edad de las muestras
más antiguas de material de la Tierra y de la Luna.
Estructura de la Tierra
La corteza del planeta Tierra está formada por
placas que flotan sobre el manto, una capa
de materiales calientes y pastosos que, a
veces, salen por una grieta formando volcanes.
La densidad y la
presión aumentan
hacia el centro de la
Tierra. En el núcleo
están los materiales
más pesados, los metales. El calor los mantiene en
estado líquido, con fuertes movimientos. El núcleo
interno es sólido.
Las fuerzas internas de la Tierra se notan en el
exterior. Los movimientos rápidos originan
terremotos. Los lentos forman plegamientos, como
los que crearon las montañas.
Litosfera: Compuesta sobre todo por la corteza
terrestre, se extiende hasta los 100 km de
EDAD Y ESTRUCTURA DE LA TIERRA
UNIDAD 4 profundidad. Las rocas de la litosfera tienen una densidad media de 2,7
veces la del agua y se componen casi por completo de 11 elementos, que
juntos forman el 99,5% de su masa. El más abundante es el oxígeno,
seguido por el silicio, aluminio, hierro, calcio, sodio, potasio, magnesio,
titanio, hidrógeno y fósforo. Además, aparecen otros 11 elementos en
cantidades menores del 0,1: carbono, manganeso, azufre, bario, cloro,
cromo, flúor, circonio, níquel, estroncio y vanadio. Los elementos están
presentes en la litosfera casi por completo en forma de compuestos más
que en su estado libre.
La litosfera comprende dos capas, la corteza y el manto superior, que se
dividen en unas doce placas tectónicas rígidas. El manto superior está
separado de la corteza por una discontinuidad sísmica, la discontinuidad
de Mohorovicic, y del manto inferior por una zona débil conocida como
astenosfera. Las rocas plásticas y parcialmente fundidas de la astenosfera,
de 100 km de grosor, permiten a los continentes trasladarse por la superficie
terrestre y a los océanos abrirse y cerrarse.
Manto: Se extiende desde la base de la corteza hasta una profundidad de
unos 2.900 km. Excepto en la zona conocida como astenosfera, es sólido y
su densidad, que aumenta con la profundidad, oscila de 3,3 a 6. El manto
superior se compone de hierro y silicatos de magnesio como el olivino y el
inferior de una mezcla de óxidos de magnesio, hierro y silicio.
Núcleo: Tiene una capa exterior de unos 2.225 km de grosor con una
densidad relativa media de 10 Kg por metro cúbico. Esta capa es
probablemente rígida, su superficie exterior tiene depresiones y picos. Por el
contrario, el núcleo interior, cuyo radio es de unos 1.275 km, es sólido.
Ambas capas del núcleo se componen de hierro con un pequeño
porcentaje de níquel y de otros elementos. Las temperaturas del núcleo
interior pueden llegar a los 6.650 °C y su densidad media es de 13. Su
presión (medida en GigaPascal, GPa) es millones de veces la presión en la
superficie.
El núcleo interno irradia continuamente un calor intenso hacia afuera, a
través de las diversas capas concéntricas que forman la porción sólida del
planeta. La fuente de este calor es la energía liberada por la
desintegración del uranio y otros elementos radiactivos. Las corrientes de
convección dentro del manto trasladan la mayor parte de la energía
térmica de la Tierra hasta la superficie.
UNIDAD 4
MATERIA Y ENERGÍA
El rápido movimiento rotatorio y el núcleo metálico generan un campo
magnético que, junto a la atmosfera, nos protege de las radiaciones
nocivas del Sol y de las otras estrellas.
Capas de la Tierra
Desde el exterior hacia el interior podemos dividir la Tierra en cinco partes:
Atmósfera: Es la cubierta gaseosa que rodea el cuerpo sólido del planeta.
Tiene un grosor de más de 1.100 km, aunque la mitad de su masa se
concentra en los 5,6 km más bajos.
Hidrosfera: Se compone principalmente de océanos, pero en sentido
estricto comprende todas las superficies acuáticas del mundo, como
mares interiores, lagos, ríos y aguas subterráneas. La profundidad media de
los océanos es de 3.794 m, más de cinco veces la altura media de los
continentes.
Materia: se puede definir como cualquier sustancia que posee masa y
ocupa un lugar en el espacio (volumen); la cual como cualquier otro
componente de la naturaleza reacciona a factores ambientales como la
presión y la temperatura, manifestándose en tres estados:
Gaseoso.
Líquido.
Estos estados obedecen fundamentalmente a la energía cinética o
energía de movimiento de las moléculas que conforman dicha materia y a
la forma de agregación de las mismas.
UNIDAD 4 Los estados de la
materia
dependen de
Factores del
ambiente como
presión y
temperatura.
Principales Características de los estados de la materia
SÓLIDOS LÍQUIDOS GASES
Poseen forma definida.
No poseen forma
definida, por lo tanto
adoptan la forma del
recipiente que los
contiene.
No poseen forma
definida, por lo tanto
adoptan la forma del
recipiente que los
contiene.
Poseen volumen fijo. Poseen volumen fijo. Poseen volumen
variable.
Baja compresibilidad. Compresión limitada. Alta Compresibilidad.
Cambios físicos y cambios químicos
Las modificaciones en la presión, la temperatura o las interrelaciones de las
sustancias, pueden originar cambios físicos o químicos en la materia.
Son aquellos cambios que no generan la creación de nuevas sustancias, lo
que significa que no existen cambios en la composición de la materia,
como se ve en la figura siguiente.
UNIDAD 4
El cambio físico se caracteriza por
la no existencia de reacciones
químicas y de cambios en la
composición de la materia.
Cambio físico de la materia: cambio de estado sólido (hielo) a estado
líquido del agua, mediante el aumento en la temperatura del sistema.
Cambios químicos:
Son aquellos cambios en la materia que originan la formación de nuevas
sustancias, lo que indica que existieron reacciones químicas.
El cambio Químico de
la materia se
caracteriza por la
existencia de
reacciones químicas, de
cambios en la
composición de la
materia y la formación
de nuevas sustancias.
Cambio Químico de la materia: Formación de Ácido Clorhídrico, mediante
la reacción de Cloro e Hidrógeno.
Observe que en los cambios químicos la materia sometida al cambio
posee unas características diferentes a la materia inicial.
UNIDAD 4 Composición y propiedades de la materia
Como se vio anteriormente, la materia presenta tres estados físicos,
dependiendo de factores ambientales como la presión y la temperatura;
independiente de ello, el aspecto de la materia está determinado por las
propiedades físico-químicas de sus componentes, encontrándose materia
homogénea y materia heterogénea.
Materia homogénea
Es aquella que es uniforme en su composición y en sus propiedades y
presenta una sola fase, ejemplo de ello sería un refresco gaseoso, la
solución salina, el Cloruro de Sodio o sal de cocina; este tipo de materia se
presenta en formas homogéneas, soluciones y sustancias puras.
Materia heterogénea
Es aquella que carece de uniformidad en su composición y en sus
propiedades y presenta dos o más fases, ejemplo de ello sería la arena, el
agua con aceite; este tipo de materia es también conocida como mezcla
y se caracteriza por el mantenimiento de las propiedades de los
componentes y la posibilidad que existe de separarlos por medio de
métodos físicos.
Sustancias puras, elementos y compuestos
Sustancia pura
Una sustancia es pura cuando se encuentra compuesta por uno o más
elementos en proporciones definidas y constantes y cualquier parte de ella
posee características similares, definidas y constantes; podríamos decir que
una sustancia es pura cuando se encuentra compuesta en su totalidad por
ella y no contiene cantidades de otras sustancias; ejemplos de ello serían la
sacarosa, el agua, el oro.
Elemento:
Sustancia pura imposible de descomponer mediante métodos químicos
ordinarios, en dos o más sustancias, ejemplo: el Hidrógeno (H), el Oxígeno
(O), el Hierro (Fe), el Cobre (Cu).
Compuesto:
UNIDAD 4 Sustancia pura posible de descomponer mediante métodos químicos
ordinarios, en dos o más sustancias, ejemplos: El agua (H2O), la sal (NaCl),
el ácido Sulfúrico (H2SO4).
materia se puede definir como cualquier sustancia que
posee masa y ocupa un lugar en el espacio (volumen); la cual como
cualquier otro componente de la naturaleza reacciona a factores
ambientales como la presión y la temperatura.
Energía eléctrica
Se denomina energía eléctrica a la forma de energía
que resulta de la existencia de una diferencia de
potencial entre dos puntos, lo que permite establecer
una corriente eléctrica entre ambos (cuando se les
coloca en contacto por medio de un conductor
eléctrico) para obtener trabajo.
Energía luminosa
La energía lumínica o luminosa es la energía fracción
percibida de la energía transportada por la luz y que se
manifiesta sobre la materia de distintas maneras, una de
ellas es arrancar los electrones de los metales, puede
comportarse como una onda o como si fuera materia,
pero lo más normal es que se desplace como una onda e
interactúe con la materia de forma material o física.
Energía mecánica
La energía mecánica es la energía que se debe a la
posición y al movimiento de un cuerpo, por lo tanto, es la
suma de las energías potencial, cinética y la energía
elástica de un cuerpo en movimiento. Expresa la
capacidad que poseen los cuerpos con masa de efectuar
un trabajo.
UNIDAD 4 Energía térmica
Se denomina energía térmica a la energía liberada en
forma de calor. Puede ser obtenida de la naturaleza, a
partir de la energía térmica, mediante una reacción
exotérmica, como la combustión de algún combustible;
por una reacción nuclear de fisión o de fusión; mediante
energía eléctrica por efecto Joule o por efecto
termoeléctrico; o por rozamiento, como residuo de otros
procesos mecánicos o químicos. Asimismo, es posible aprovechar energía
de la naturaleza que se encuentra en forma de energía térmica, como la
energía geotérmica o la energía solar fotovoltaica.
La energía térmica se puede transformar utilizando un motor térmico, ya
sea en energía eléctrica, en una central termoeléctrica; o en trabajo
mecánico, como en un motor de automóvil, avión o barco.
La obtención de energía térmica implica un impacto ambiental. La
combustión libera dióxido de carbono (CO2) y emisiones contaminantes.
La tecnología actual en energía nuclear da lugar a residuos radiactivos
que deben ser controlados. Además deben tenerse en cuenta la utilización
de terreno de las plantas generadoras de energía y los riesgos de
contaminación por accidentes en el uso de los materiales implicados,
como los derrames de petróleo o de productos petroquímicos derivados.
Energía eólica
Energía eólica es la energía obtenida del viento,
es decir, la energía cinética generada por efecto
de las corrientes de aire, y que es transformada
en otras formas útiles para las actividades
humanas.
El término eólico viene del latín Aeolicus,
perteneciente o relativo a Eolo, dios de los
vientos en la mitología griega. La energía eólica
ha sido aprovechada desde la antigüedad para mover los barcos
impulsados por velas o hacer funcionar la maquinaria de molinos al mover
sus aspas.
UNIDAD 4 En la actualidad, la energía eólica es utilizada principalmente para
producir energía eléctrica mediante aerogeneradores. A finales de 2007, la
capacidad mundial de los generadores eólicos fue de 94.1 gigavatios.1
Mientras la eólica genera alrededor del 1% del consumo de electricidad
mundial,2 representa alrededor del 19% de la producción eléctrica en
Dinamarca, 9% en España y Portugal, y un 6% en Alemania e Irlanda (Datos
del 2007). En el año 2008 el porcentaje aportado por la energía eólica en
España aumentó hasta el 11%.3
La energía eólica es un recurso abundante, renovable, limpio y ayuda a
disminuir las emisiones de gases de efecto invernadero al reemplazar
termoeléctricas a base de combustibles fósiles, lo que la convierte en un
tipo de energía verde. Sin embargo, el principal inconveniente es su
intermitencia.
Energía solar
La energía solar es la energía obtenida mediante la captación de la luz y
el calor emitidos por el Sol.
La radiación solar que alcanza la Tierra puede aprovecharse por medio del
calor que produce a través de la absorción de la radiación, por ejemplo
en dispositivos ópticos o de otro tipo. Es una de las llamadas energías
renovables, particularmente del grupo no contaminante, conocido como
energía limpia o energía verde. Si bien, al final de su vida útil, los paneles
fotovoltaicos pueden suponer un residuo contaminante difícilmente
reciclable al día de hoy.
La potencia de la radiación varía según el momento del día, las
condiciones atmosféricas que la amortiguan y la latitud. Se puede asumir
que en buenas condiciones de irradiación el valor es de
aproximadamente 1000 W/m² en la superficie terrestre. A esta potencia se
la conoce como irradiancia.
UNIDAD 4
La radiación es aprovechable en sus componentes directa y difusa, o en la
suma de ambas. La radiación directa es la que llega directamente del
foco solar, sin reflexiones o refracciones intermedias. La difusa es la emitida
por la bóveda celeste diurna gracias a los múltiples fenómenos de reflexión
y refracción solar en la atmósfera, en las nubes y el resto de elementos
atmosféricos y terrestres. La radiación directa puede reflejarse y
concentrarse para su utilización, mientras que no es posible concentrar la
luz difusa que proviene de todas las direcciones.
La irradiancia directa normal fuera de la atmósfera, recibe el nombre de
constante solar y tiene un valor medio de 1354 W/m² (que corresponde a
un valor máximo en el perihelio de 1395 W/m² y un valor mínimo en el afelio
de 1308 W/m²).
Según informes de Greenpeace, la energía solar fotovoltaica podría
suministrar electricidad a dos tercios de la población mundial en 2030.1
Energía nuclear
La energía nuclear es aquella que se
libera como resultado de una reacción
nuclear. Se puede obtener por el
proceso de Fisión Nuclear (división de
núcleos atómicos pesados) o bien por
Fusión Nuclear (unión de núcleos
atómicos muy livianos). En las reacciones
nucleares se libera una gran cantidad de
energía debido a que parte de la masa
de las partículas involucradas en el
proceso, se transforma directamente en
energía. Lo anterior se puede explicar basándose en la relación Masa-
Energía producto de la genialidad del gran físico Albert Einstein.
UNIDAD 4 Energía cinética
Energía que un objeto posee debido a su
movimiento. La energía cinética
depende de la masa y la velocidad del
objeto según la ecuación E = 1mv2,
donde m es la masa del objeto y v2 la
velocidad del mismo elevada al
cuadrado. La energía asociada a un
objeto situado a determinada altura
sobre una superficie se denomina
energía potencial. Si se deja caer el
objeto, la energía potencial se convierte
en energía cinética.
Energía potencial
La energía potencial es la
capacidad que tienen los
cuerpos para realizar un
trabajo, dependiendo de la
configuración que tengan
en un sistema de cuerpos
que ejercen fuerzas entre sí.
Puede pensarse como la
energía almacenada en un
sistema, o como una medida
del trabajo que un sistema
puede entregar. Más
rigurosamente, la energía potencial es una magnitud escalar asociada a
un campo de fuerzas (o como en elasticidad un campo tensorial de
tensiones). Cuando la energía potencial está asociada a un campo de
fuerzas, la diferencia entre los valores del campo en dos puntos A y B es
igual al trabajo realizado por la fuerza para cualquier recorrido entre B y A.
Energía química
UNIDAD 4 La energía química es la energía
acumulada en los alimentos y en los
combustibles. Se produce por la
transformación de sustancias químicas que
contienen los alimentos o
elementos, posibilita mover objetos
o generar otro tipo de energía.
Energía hidráulica
Se denomina energía hidráulica o energía
hídrica a aquella que se obtiene del
aprovechamiento de las energías cinética
y potencial de la corriente de ríos, saltos de
agua o mareas. Es un tipo de energía
verde cuando su impacto ambiental es
mínimo y usa la fuerza hídrica sin represarla,
en caso contrario es considerada sólo una
forma de energía renovable.
Energía sonora
La energía sonora es aquella que se produce
con la vibración o el movimiento de un objeto,
que hace vibrar también el aire que lo rodea y
esa vibración se transforma en impulsos
eléctricos que en el cerebro se interpretan
como sonidos.
Energía radiante
Es la energía que poseen las ondas
electromagnéticas como la luz visible, las ondas
de radio, los rayos ultravioletas (UV), los rayos
infrarrojos (IR), etc. La característica principal de
UNIDAD 4 esta energía es que se propaga en el vacío sin necesidad de soporte
material alguno. Se transmite por unidades llamadas fotones, estas
unidades llamadas fotones actúan también como partículas, debe ser
como lo plantease el físico Albert Einstein en su teoría de la relatividad
general.
Energía fotovoltaica
Los sistemas de energía fotovoltaica permiten
la transformación de la luz solar en energía
eléctrica, es decir, la conversión de una
partícula luminosa con energía (fotón) en una
energía electromotriz (voltaica).
El elemento principal de un sistema de
energía fotovoltaica es la célula fotoeléctrica, un dispositivo construido de
silicio (extraído de la arena común).
Energía de reacción
En una reacción química el contenido
energético de los productos es, en
general, diferente del correspondiente a
los reactivos. Este defecto o exceso de
energía es el que se pone en juego en la
reacción. La energía desprendida o
absorbida puede ser en forma de energía
luminosa, eléctrica, mecánica, etc.. pero
habitualmente se manifiesta en forma de
calor. El calor intercambiado en una reacción química se llama calor de
reacción y tiene un valor característico para cada reacción. Las
reacciones pueden entonces clasificarse en exotérmicas o endotérmicas,
según que haya desprendimiento o absorción de calor.
Energía iónica
UNIDAD 4 La energía de ionización es la cantidad de energía que se necesita para
separar el electrón menos fuertemente unido de un átomo neutro gaseoso
en su estado fundamental.
Energía geotérmica
La energía geotérmica es aquella energía que puede
ser obtenida por el hombre mediante el
aprovechamiento del calor del interior de la Tierra. El
calor del interior de la Tierra se debe a varios factores,
entre los que caben destacar el gradiente geotérmico, el calor
radiogénico, etc. Geotérmico viene del griego geo, "Tierra", y thermos,
"calor"; literalmente "calor de la Tierra".
Energía mareomotriz
Es la que resulta de aprovechar las mareas, es decir,
la diferencia de altura media de los mares según la
posición relativa de la Tierra y la Luna, y que resulta
de la atracción gravitatoria de esta última y del Sol
sobre las masas de agua de los mares. Esta
diferencia de alturas puede aprovecharse
interponiendo partes móviles al movimiento natural
de ascenso o descenso de las aguas, junto con
mecanismos de canalización y depósito, para
obtener movimiento en un eje.
Energía electromagnética
La energía electromagnética es la cantidad de
energía almacenada en una región del espacio que
podemos atribuir a la presencia de un campo
electromagnético, y que se expresará en función de
las intensidades de campo magnético y campo
eléctrico. En un punto del espacio la densidad de
energía electromagnética depende de una suma
de dos términos proporcionales al cuadrado de las
intensidades de campo.
UNIDAD 4 Energía metabólica
La energía metabólica o metabolismo es
el conjunto de reacciones y procesos
físico-químicos que ocurren en una célula.
Estos complejos procesos
interrelacionados son la base de la vida a
nivel molecular, y permiten las diversas
actividades de las células: crecer,
reproducirse, mantener sus estructuras,
responder a estímulos, etc.
Energía hidroeléctrica
La energía hidroeléctrica es la que se
obtiene de la caída del agua desde cierta
altura a un nivel inferior lo que provoca el
movimiento de ruedas hidráulicas o turbinas.
La hidroelectricidad es un recurso natural
disponible en las zonas que presentan
suficiente cantidad de agua. Su desarrollo
requiere construir pantanos, presas, canales
de derivación, y la instalación de grandes
turbinas y equipamiento para generar
electricidad. Todo ello implica la inversión de grandes sumas de dinero, por
lo que no resulta competitiva en regiones donde el carbón o el petróleo
son baratos, aunque el coste de mantenimiento de una central térmica,
debido al combustible, sea más caro que el de una central hidroeléctrica.
Sin embargo, el peso de las consideraciones medioambientales centra la
atención en estas fuentes de energía renovables.
Energía biovegetal
Un producto Biovegetal es la
madera, y la energía
desprendida en su combustión
ha sido utilizada por el hombre
desde hace siglos para
calentarse y para cocinar sus
alimentos. Pero actualmente
UNIDAD 4 existen otros productos en grandes cantidades, los desechos, de los cuáles,
como resultado de su combustión, se obtendría una cantidad no poco
importante de energía.
Energía marina
Cuando algo se mueve, está realizando un trabajo, y para realizar un
trabajo es necesaria una energía. Si hay algo que esté en continuo
movimiento, ese algo es el mar. Observando desde lejos puede parecer
muy tranquilo, pero cuando nos acercamos a él comprobamos que su
superficie se mueve continuamente mediante ondulaciones que pueden
ser muy suaves o pueden convertirse en grandes olas que rompen
estruendosamente al chocar contra los acantilados. Los cuerpos que flotan
son arrastrados de aquí para allá por corrientes marinas. El nivel del mar
tampoco está quieto, sino que sube y baja dos veces al cabo del día,
constituyendo así el fenómeno de las mareas, que en ciertas zonas son tan
acusadas que pueden cubrir y descubrir en pocas horas grandes
extensiones de terreno.
Así, todo este movimiento es reflejo de la energía almacenada en el agua,
y en ciertos lugares donde el movimiento es
mucho mayor, lógicamente, el contenido en
energía también será muy grande y tal vez se
pueda aprovechar utilizando dispositivos o
aparatos ingeniosos y eficaces.
Los movimientos más importantes del mar
podemos clasificarlos en tres grupos: corrientes
marinas, ondas y olas y mareas.
Lan ondas y olas y las corrientes marinas tienen
origen en la energía solar, mientras que las mareas
son producidas por las atracciones del Sol y de la Luna.
Energía libre
Parte de la energía total de un cuerpo susceptible de
transformarse produciendo trabajo.
UNIDAD 4
Energía magnética
Es la energía que desarrollan la tierra y los imanes
naturales. La energía magnética terrestre es la
consecuencia de las corrientes eléctricas telúricas
producidas en la tierra como resultado de la
diferente actividad calorífica solar sobre la
superficie terrestre, y deja sentir su acción en el
espacio que rodea la tierra con intensidad variable
en cada punto.
Energía calorífica
Se transmite de los cuerpos calientes a los fríos.
CONSERVACIÓN Y DEGRADACIÓN DE LA ENERGÍA
-La degradación de la energía hace necesario el fomento de los hábitos
de ahorro energético.
Cuando la pila de una linterna se agota, ¿adónde ha ido a parar la
energía química proporcionada por la pila? Esta energía se ha
transformado en luz y en calor. Así pues, la energía no se pierde, sino que
se transforma en otras formas de energía; es decir, la energía globalmente
LEY DE LA CONSERVACIÓN Y DEGRADACIÓN DE LA
ENERGIA
UNIDAD 4 se conserva.
El principio de conservación de la energía fue enunciado por el médico y
físico alemán J. R. Mayer (1814-1878) en 1842 y dice que:
La energía ni se crea ni se destruye, solo se transforma. La energía se
conserva, porque se transforma en otras formas de energía, y a la vez se
degrada, porque se obtienen formas de energía de menor calidad; es
decir, menos aprovechables.
CONSERVACIÓN DE LA ENERGÍA Y TERMODINÁMICA
Dentro de los sistemas termodinámicos, una consecuencia de la ley de
conservación de la energía es la llamada primera ley de la termodinámica,
la cual establece que, al suministrar una determinada cantidad de energía
térmica (Q) a un sistema, esta cantidad de energía será igual a la
diferencia del incremento de la energía interna del sistema (ΔU) menos el
trabajo (W) efectuado por el sistema sobre sus alrededores:
(ver Criterio de signos termodinámico)
Aunque la energía no se pierde, se degrada de acuerdo con la segunda
ley de la termodinámica. En un proceso irreversible, la entropía de un
sistema aislado aumenta y no es posible devolverlo al estado
termodinámico físico anterior. Así un sistema físico aislado puede cambiar
su estado a otro con la misma energía pero con dicha energía en una
forma menos aprovechable. Por ejemplo, un movimiento con fricción es un
proceso irreversible por el cual se convierte energía mecánica en energía
térmica. Esa energía térmica no puede convertirse en su totalidad en
energía mecánica de nuevo ya que, como el proceso opuesto no es
espontáneo, es necesario aportar energía extra para que se produzca en
el sentido contrario.
Desde un punto de vista cotidiano, las máquinas y los procesos
desarrollados por el hombre funcionan con un rendimiento menor al 100%,
lo que se traduce en pérdidas de energía y por lo tanto también de
recursos económicos o materiales. Como se decía anteriormente, esto no
debe interpretarse como un incumplimiento del principio enunciado sino
como una transformación "irremediable" de la energía.
UNIDAD 4
La teoría de la relatividad está compuesta a grandes rasgos por dos
grandes teorías (la de la relatividad especial y la de la relatividad general)
formuladas por Albert Einstein a principios del siglo XX, que pretendían
resolver la incompatibilidad existente entre la mecánica newtoniana y el
electromagnetismo.
Artículo principal: Teoría de la relatividad especial.
La teoría de la relatividad especial, también llamada teoría de la
relatividad restringida, publicada por Albert Einstein en 1905, describe la
física del movimiento en el marco de un espacio-tiempo plano, describe
correctamente el movimiento de los cuerpos incluso a grandes
velocidades y sus interacciones electromagnéticas y se usa básicamente
para estudiar sistemas de referencia inerciales. Estos conceptos fueron
presentados anteriormente por Poincaré y Lorentz, que son considerados
como originadores de la teoría. Si bien la teoría resolvía un buen número
de problemas del electromagnetismo y daba una explicación del
experimento de Michelson-Morley, esta teoría no proporciona una
descripción relativista del campo gravitatorio.
Artículo principal: Teoría de la relatividad
general.
Teoría de la relatividad.
UNIDAD 4 Esquema de la curvatura del espacio-tiempo alrededor de una masa con
simetría esférica.
La relatividad general fue publicada por Einstein en 1915, y fue presentada
como conferencia en la Academia de Ciencias Prusiana el 25 de
noviembre. La teoría generaliza el principio de relatividad de Einstein para
un observador arbitrario. Esto implica que las ecuaciones de la teoría
deben tener una forma de covariancia más general que la covariancia de
Lorentz usada en la teoría de la relatividad especial. Además de esto, la
teoría de la relatividad general propone que la propia geometría del
espacio-tiempo se ve afectada por la presencia de materia, de lo cual
resulta una teoría relativista del campo gravitatorio.
UNIDAD 4
Biogénesis simula de un forma visual los procesos involucrados en la
evolución de los organismos unicelulares en la naturaleza. Intenta ser una
aproximación didáctica a las ideas de mutación o evolución y también se
puede disfrutar como entretenimiento. Pretende servir como soporte para
mostrar a los estudiantes algunes hechos biológicos básicos.
La idea de Biogénesis está tomada de Primordial Life pero es un proyecto
independiente.
A continuación hay algunos de los objetivos principales que este proyecto
esta intentando alcanzar:
La aplicación debe ser multiplataforma.
Deben existir traducción a muchos idiomas. En este momento, solo
hay traducciones al catalán, al español y al inglés.
La representación debe ser abstracta y simplificada, pero debe
permanecer cientificamente exacta.
Debe estar mantenido activamente.
La aplicación debe contener una buena documentación.
Debe ser divertido.
Toda la simulación se realiza a través de organismos formados por
segmentos de colores. Cada color tiene un significado, por lo tanto es fácil
saber qué hace un organismo solo con mirarlo. Los organismos se
reproducen y sus descendientes son similares pero tienen algunas
mutaciones que les hacen únicos. Solo aquellos que obtienen mutaciones
positivas serán capaces de sobrevivir y reproducirse, con lo que la
evolución ocurre.
Los organismos tienen distintos metabolismos, e interacuarán tanto con
otros organismos como con el ambiente, que a su vez se ve afectado por
los procesos biológicos que tienen lugar.
Algunos de los conceptos presentes en Biogénesis son:
UNIDAD 4 Evolución
Mutación
Código genético
Metabolismo
Fotosíntesis
Respiración
Ciclo del carbono
Ciclo del oxígeno
Factor limitante
Ecosistema
La idea de la diáspora de la vida fue denominada panspermia por el
químico sueco Svante Arrhenius (1859-1927) en 1903. Esta idea fue
secundada por el astrofísico inglés Fred Hoyle quien en su trabajo
“Astrochemistry, Organic molecules and the origin of life” (Astroquímica,
moléculas orgánicas y el origen de la vida) en 1978, planteó la posibilidad
que la vida fuese transportada en el Universo por los cometas.
UNIDAD 4
En 1859, con la teoría sobre el origen de las especies de Charles Darwin,
quedaron sentadas las bases de la evolución biológica. Darwin afirmaba
que los seres vivos que habitan nuestro planeta, son producto de un
proceso de descendencia en el que se introducen sucesivas
modificaciones, con origen en un antepasado común. Por tanto, todos
partieron de un antecesor común y a partir de él evolucionaron
gradualmente. El mecanismo por el cual se llevan a cabo estos cambios
evolutivos es la selección natural.
Muchos sucesos de la naturaleza sólo tienen explicación mediante la
teoría de la evolución; Darwin aportó numerosos hechos que encajan en
su teoría, y que posteriormente se vieron reforzados con nuevas evidencias,
constituyendo todos ellos lo que se llamó pruebas de la evolución. Entre
otras destacan las de tipo paleontológico, anatómica comparada,
bioquímica comparada, embriológica, adaptación/mimetismo,
distribución geográfica y domesticación.
Prueba paleontológica
Demuestra la existencia de un proceso de
cambio, mediante la presencia de restos
fósiles de flora y fauna extinguida y su
distribución en los estratos. Numerosas
formas indican puentes entre dos grupos
de seres, como es una forma intermedia
entre reptil y ave presentada por el
Archaeopteryx, verdadero ejemplo de la
evolución desde los pequeños dinosaurios
del Mesozoico y las aves actuales.Otro
ejemplo es la evolución de los caballos
para adaptarse a las grandes praderas
abiertas por las que corrían.
Archaeopteryx
UNIDAD 4
Evolución de los caballos
Prueba de anatomía comparada
Distintas especies presentan partes de su
organismo constituidas bajo un mismo
esquema estructural, apoyando una
homología entre órganos o similitud de
parentesco, y por tanto de un origen y
desarrollo común durante un periodo de
tiempo. Ejemplo: las extremidades
anteriores de los humanos, murciélagos o
ballenas, cuya estructura, tipo de
desarrollo embrionario o relación con
otros órganos, es básicamente la misma.
Existen órganos homólogos llamados
vestigiales, que se mantienen presentes
en cada generación y que sin embargo
no realizan función alguna; por ejemplo,
en los seres humanos el coxis es un
remanente de la cola; otros órganos
vestigiales son el apéndice o las muelas
del juicio.
Los órganos que desempeñan la misma
función, pero tienen una constitución
anatómica diferente se llaman ÓRGANOS
ANÁLOGOS, como el ala de un insecto y
el ala de un ave que ya hemos visto, y
representan un fenómeno llamado
CONVERGENCIA ADAPTATIVA, por el cual
los seres vivos repiten fórmulas y diseños
El estudio de la anatomía de distintas especies
nos enseña que existen muchas que se
parecen mucho, ya que son especies
evolutivamente próximas, separadas por una
diferente adaptación a medios distintos, es
decir, que poseen órganos y estructuras
orgánicas muy parecidas anatómicamente ya
que tienen el mismo origen evolutivo, son lo que
denominamos ÓRGANOS HOMÓLOGOS, como
por ejemplo, la aleta de un delfín y el ala de un
murciélago, son órganos con la misma
estructura interna, pero uno es para nadar y
otro para volar.
UNIDAD 4 que han tenido éxito.
Si los órganos desempeñan funciones
distintas pero tienen la misma anatomía
interna se llaman ÓRGANOS
HOMÓLOGOS, como son el ala de un ave
o la aleta del delfín, y representan la
DIVERGENCIA ADAPTATIVA, por la cual los
seres vivos modelan sus órganos según su
modo de vida, el ambiente en que están,
etc.
Al mismo tiempo, existen también especies muy
separadas evolutivamente que se tienen que
adaptar al mismo medio, y por lo tanto
desarrollan estructuras similares, los llamados
ÓRGANOS ANÁLOGOS, que son patrones
anatómicos que han tenido éxito en un medio
concreto y por eso varias especies lo imitan.
UNIDAD 4 Prueba bioquímica comparada
Se han encontrado homologías de
carácter bioquímico que constituyen una
de las características más destacables de
la escala evolutiva. Ejemplo: la
hemoglobina de los eritrocitos sólo se
diferencia en 12 aminoácidos entre un
humano y un chimpancé; básicamente
presenta la misma estructura en todos los
vertebrados.
Prueba embriológica
En todas las especies se encuentran características ancestrales similares en el desarrollo
embrionario, y que desaparecen durante dicho proceso. Por este hecho, Ernst Haeckel
enunció en 1866 la teoría de la recapitulación que se resume en: la ontogenia es una
recapitulación de la filogenia, es decir, la ontogénesis o desarrollo individual, es un
UNIDAD 4 compendio de la filogénesis o desarrollo histórico de la especie.
Prueba de Adaptación / Mimetismo
En 1848 se descubrió en Manchester una
mariposa (Biston betularia) que mutó al
color negro, después de que se hubiese
adaptado al ennegrecimiento de los
troncos de abedul producido por los
humos de las fábricas. Estas mariposas
(originalmente de color blanco) se
posaban sobre los troncos con las alas
extendidas, siendo fácilmente detectadas
por las aves. El genetista H.B.D. Kettlewell
pudo verificar este hecho en 1955; tras
liberar mariposas marcadas con colores
claros y oscuros, recuperó el doble de
oscuras que de claras. Las aves actuaron
aquí como agentes de la selección
natural. El Mimetismo tiene un mecanismo
UNIDAD 4 similar al de la adaptación; mediante esta
característica los animales pueden
confundirse para no ser detectados, sea
mediante la adopción de ciertas formas, o
cambios momentáneos de color de la piel
acordes con el entorno.
Prueba de distribución geográfica
El hecho de que no exista una presencia
uniforme de especies en todo el planeta,
es una prueba de que las barreras
geográficas o los mecanismos de
locomoción o dispersión han impedido su
distribución, a pesar de que existen
hábitat apropiados para su desarrollo,
como es el caso de Australia, donde los
zorros y conejos han sido introducidos
artificialmente. Los pinzones que Darwin
observó en las Galápagos, por ejemplo,
son una prueba más de las adaptaciones
evolutivas independientes a partir de sus
antecesores locales, dada la
imposibilidad de migración de esas
especies.
Prueba de la domesticación
Son un claro ejemplo de cambios
evolutivos provocados en este caso por la
mano del hombre. Las actividades
agrícolas o ganaderas de los humanos,
han proporcionado campo de
experimentación en animales y vegetales;
así, se ha logrado una gran variabilidad
de formas muy diferentes de los
especimenes ancestrales; ejemplo: los
cruces entre razas de perros, caballos,
vacas, ovejas, gallinas, o plantas
UNIDAD 4 comestibles, sobre todo cereales. Todo
ello resultado de cambios evolutivos
controlados.
La teoría de Oparin- Haldane se basa en las condiciones físicas y químicas
que existieron en la Tierra primitiva y que permitieron el desarrollo de la vida.
De acuerdo con esta teoría, en la Tierra primitiva existieron determinadas
condiciones de temperatura, así como radiaciones del Sol que afectaron
las sustancias que existían entonces en los mares primitivos. Dichas
sustancias se combinaron dé tal manera que dieron origen a los seres vivos.
En 1924, el bioquímico Alexander I.
Oparin publico "el origen de la vida",
obra en que sugería que recién
formada la Tierra y cuando todavía
no había aparecido los primeros
organismos, la atmósfera era muy
diferente a la actual, según Oparin,
eta atmósfera primitiva carecía de
oxigeno libre, pero había sustancias
como el hidrógeno, metano y
amoniaco. Estos reaccionaron
entre sí debido a la energía de la
radiación solar, la actividad eléctrica de la atmósfera y a la de los
volcanes, dando origen a los primeros seres vivos.
Alexandr Ivánovich Oparin (1894-1980), bioquímico ruso, pionero en el
desarrollo de teorías bioquímicas acerca del origen de la vida en la Tierra.
Oparin se graduó en la Universidad de Moscú en 1917, donde fue
nombrado catedrático de bioquímica en 1927, y desde 1946 hasta su
muerte fue director del Instituto de Bioquímica A. N. Bakh de Moscú. Muy
Teorías de Oparin-Haldane. (físico-químicas)
UNIDAD 4 influido por la teoría evolutiva de Charles Darwin, intentó explicar el origen
de la vida en términos de procesos químicos y físicos. Planteó la hipótesis
de que la vida había surgido, a todos los efectos, por azar, a través de una
progresión de compuestos orgánicos simples a compuestos complejos
autorreplicantes. Su propuesta se enfrentó inicialmente a una fuerte
oposición, pero con el paso del tiempo ha recibido respaldo experimental
y ha sido aceptada como hipótesis legítima por la comunidad científica
(véase Vida). La principal obra de Oparin es El origen de la vida sobre la
Tierra (1936).
