UNIDAD 4

Origen del Universo-Vida.

1. ORGANIZACIÓN Y EVOLUCIÓN DEL UNIVERSO (QUE 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.

2. 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

ORIGEN DEL UNIVERSO - VIDA.

LAS TEORÍAS DE LA CREACIÓN.

TEORÌA 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 anti

evolucionistas», 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.

TEORÍA DE BING-BANG.

La teoría del Bing-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 del espacio, un único punto, y explotó.

La materia salió impulsada con gran energía en todas direcciones.

Los choques que inevitablemente de produjeron 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".

TEORÍA INFLACIONARIA.

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.

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. Núcleos 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 COSMOZÓICA.

Teoría del origen de los seres vivos (Cosmozoica) 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 hasta las formas

actuales. A ésta teoría también se le conoce como teoría panspérmica ó de la

panspermia.

.

TEORÍA DE LA GENERACIÓN ESPONTÁNEA.

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.

Aristóteles

EDAD Y ESTRUCTURA DE LA TIERRA.

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 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

astenósfera. Las rocas plásticas y parcialmente fundidas de la astenósfera, 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 Giga Pascal,

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.

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 Y ENERGÍA.

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.

Sólido.

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.

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.

Cambios Físicos de 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.

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 de la Materia: 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.

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: 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).

ENERGÍA: 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.

- 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.

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.

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.

- 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

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 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

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.

- 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

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, olas y mareas.

Las ondas, 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.

- 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.

LEY DE LA CONSERVACIÓN Y DEGRADACIÓN DE LA

ENERGIA.

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 se

conserva.

El principio de conservación de la energía fue anunciado 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.

TEORÍA DE LA RELATIVIDAD.

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.

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.

RELATIVIDAD GENERAL: 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.

ORIGEN Y EVOLUCIÓN DE LA VIDA Y DE LOS ORGANISMOS.

¿QUÉ ES BIOGÉNESIS?

Biogénesis simula de una 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 algunos 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 está 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 científicamente 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 interactuarán 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:

Evolución

Mutación

Código genético

Metabolismo

Fotosíntesis

Respiración

Ciclo del carbono

Ciclo del oxígeno

Factor limitante

Ecosistema

¿QUÉ ES LA EXOGÉNESIS?

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.

EVOLUCIONISMO Y PRUEBAS DELA EVOLUCIÓN.

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.

Pruebas embriológicas

Las tres clases de cordados, reptiles, aves y mamíferos, respiran por pulmones

en todas sus fases de desarrollo. Ahora bien, los embriones de todas estas

clases de animales presentan, en diversos estadios, hendiduras faríngeas que

a lo largo del desarrollo del embrión, originarán diversos órganos que no tienen

que ver con la respiración; es como si todos los animales superiores pasaran,

en algún estadio de su desarrollo, por una fase pisciforme. Otros ejemplos

serían el del embrión humano que tiene un rudimento de cola como los demás

mamíferos; las ballenas, que carecen de dientes en estado adulto, los

presentan durante las fases embrionarias. Los reptiles, aves y mamíferos

poseen hendiduras faríngeas porque todos estos grupos proceden de los peces

a lo largo de la evolución; de la misma manera que los esbozos de dientes de

los embriones de las ballenas nos indican claramente que proceden de

antecesores provistos de dientes, como corresponde al tipo normal de

mamíferos. Por último, la cola de nuestras primeras fases atestigua nuestro

parentesco con los simios y demás mamíferos.

Registro fósil

La palabra fósil no se refiere únicamente al estudio de huesos, dientes,

conchas y otros tejidos duros conservados de animales y vegetales, sino de

toda huella o señal dejada por un organismo que vivió en otro tiempo. Las

pisadas y rastros dejados en el barro, endurecido luego, son ejemplos

corrientes de fósiles, de los cuales pueden deducirse datos sobre la

conformación y proporciones de los animales que dejaron estas impresiones.

Muchos de los fósiles de vertebrados son proporcionales a su esqueleto, de los

cuales es posible deducir la postura y el modo de locomoción. De las

rugosidades en los huesos, indicadoras de la inserción de los músculos, los

paleontólogos pueden deducir la posición y tamaño de los músculos, y de aquí

el contorno del cuerpo. Gracias a esos datos se han logrado reconstrucciones

de cómo eran estos animales en vida.

Pruebas Taxonómicas

Las especies se agrupan en categorías superiores, los géneros, y estos, a su

vez, muestran semejanzas y se agrupan en familias, etc. Estas agrupaciones

cada vez más amplias son las categorías taxonómicas. La clasificación natural

condujo de manera casi inevitable al planteamiento de la evolución, pues la

explicación más clara que se podía dar a las semejanzas entre los diversos

organismos era suponer que procedían de antepasados comunes a partir de

los cuales han ido diferenciándose. Todos los cordados son semejantes porque

descienden de los mismos antepasados y conservan su tipo de organización. A

partir de estos antepasados fueron apareciendo las distintas categorías, como,

por ejemplo, las clases de las aves, reptiles, etc. A su vez, estos nuevos

individuos continúan diferenciándose y dan origen a las categorías inferiores

hasta llegar a la especie, en que las semejanzas de todos los individuos

agrupados en ella son máximas. Cada categoría taxonómica significa, por

tanto, un grado de parentesco.

Teorías de Oparin-Haldane. (físico-químicas)

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 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).