UNIDAD N 4

ORGANIZACIN Y EVOLUCIN DEL UNIVERSOTeora del Big BangEl Universo se inici a partir de la explosin de un tomo supe caliente y superdenso, que de esta forma se comenz a expandir hasta nuestros das. Esta teora postula el origen del Universo hace unos 14.600 a 20.000 millones de aos. Es una de las teoras ms conocidas para explicar el origen del Universo es la del Big Bang, en que supuestamente un supe tomo contena toda la materia del Universo en ese momento (masa y energa), por lo que este tomo de volumen diminuto era extremadamente denso y caliente. A una temperatura de millones de grados que mantena este supe tomo no era posible la masa; slo poda existir la energa en forma de radiacin electromagntica, como la luz. En algn momento este supe tomo estall, lanzando una gran masa de energa en masa (electrones, protones, neutrones). Esta primera expansin del Universo se realizaba a una velocidad increble, puesto que un segundo despus de la explosin el Universo ya se haba expandido unas 10.000 veces su tamao original. La gran nube concntrica, a causa de las fuerzas gravitatorias, se dividi en gran cantidad de nebulosas que despus dieron lugar a las primeras galaxias y, posteriormente, a las primeras estrellas.

Teora evolucionista del universoLa evolucin es el proceso por el que una especie cambia con el de las generaciones. Dado que se lleva a cabo demanera muy lenta han de sucederse muchas generaciones antes de que empiece ahacerse evidente alguna variacin. Bajo la accin de la gravedad, cualquier irregularidad lo suficientemente grande que exista en el Cosmos, tiende a aumentar de tamao y a volverse ms pronunciada. Esto sucede por la accin atractiva de la gravedad que aumenta al crecer la masa. Por lo tanto, cuando una regin del Universo rene materia, la fuerza de gravedad crece, lo que ocasiona que se acumule ms materia, el proceso as tiende a incrementar su velocidad naturalmente.

Teora del estado invariable del universo

Es una teora cosmolgica formulada en 1948 por Hermann Bondi y Thomas Gold, y sucesivamente ampliada por Fred Hoyle, segn la cual el Universo siempre ha existito y siempre existir.Punto bsico de esta teora es el hecho de que el Universo, a pesar de su proceso de expansin. Siempre mantiene la misma densidad gracias a la creacin continua de nueva materia.

Teora creacionista Se denomina creacionismo al conjunto de creencias, inspiradas en doctrinas religiosas, segn las cuales la Tierra y cada ser vivo que existe actualmente proviene de un acto de creacin por uno o varios seres divinos, cuyo acto de creacin fue llevado a cabo de acuerdo con un propsito divino. Por extensin a esa definicin, el adjetivo creacionista se ha aplicado a cualquier opinin o doctrina filosfica o religiosa que defienda una explicacin del origen del mundo basada en uno o ms actos de creacin por un dios personal, como lo hacen, por ejemplo, las religiones del Libro. Por ello, igualmente se denomina creacionismo a los movimientos pseudocientficos y religiosos que militan en contra del hecho evolutivo. El creacionismo se destaca principalmente por los movimientos antievolucionistas, tales como el diseo inteligente, cuyos partidarios buscan obstaculizar o impedir la enseanza de la evolucin biolgica en las escuelas y universidades, arguyendo que existe un debate cientfico sobre la cuestin. Segn estos movimientos creacionistas, los contenidos educativos sobre biologa evolutiva han de sustituirse, o al menos contrarrestarse, con sus creencias y mitos religiosos o con la creacin de los seres vivos por parte de un ser inteligente. En contraste con esta posicin, la comunidad cientfica sostiene la conveniencia de diferenciar entre lo natural y lo sobrenatural, de forma que no se obstaculice el desarrollo de aquellos elementos que hacen al bienestar de los seres humanos. Las cosmogonas y mitos de carcter creacionista han estado y permanecen presentes en muy distintos sistemas de creencias, tanto monotestas, como politestas o animistas. El movimiento creacionista polticamente ms activo y conocido es de origen cristiano protestante y est implantado, principalmente, en los Estados Unidos.

Teoria cosmozoicaLa Teora cosmozoica o Panspermia es la hiptesis que sugiere que las semillas o la esencia de la vida prevalecen diseminadas por todo el universo y que la vida comenz en la Tierra gracias a la llegada de tales semillas a nuestro planeta. Estas ideas tienen su origen en algunas de las consideraciones del filsofo griego Anaxgoras. El astrnomo Sir Fred Hoyle tambin apoy la idea de la panspermia.Una posible consecuencia de la panspermia sera que la vida en todo el universo poseera una base bioqumica similar, a menos que hubiera ms de una fuente original de vida.El mayor inconveniente de esta teora es que no resuelve el problema inicial de cmo surgi la vida, si no que se limita a mover la responsabilidad del origen a otro lugar.

MATERIA Y ENERGIATodo lo que nos rodea, incluidos nosotros mismos, est formado por un componente comn: la materia. Normalmente, para referinos a los objetos usamos trminos como materia, masa, peso, volumen. Para clarificar los conceptos, digamos que:Materia es todo lo que tiiene masa y ocupa un lugar en el espacio;Masa es la cantidad de materia que tiene un cuerpo;Volumen es el espacio ocupado por la masaCuerpo es una porcin limitada de materia Estados fsicos de la materiaEn trminos conceptuales, 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 presin y la temperatura, manifestndose en tres estados:Gaseoso.Lquido.Slido.Estos estados obedecen fundamentalmente a la energa cintica o energa de movimiento de las molculas que conforman dicha materia y a la forma de agregacin de las mismas. Los estados de la materia dependen de Factores del ambiente como presin y temperatura.

Estados de la materia en relacin a cambios de la temperatura del ambiente Los diferentes estados de la materia se caracterizan por la energa cintica de las molculas y los espacios existentes entre estas.

Estados de la materia en relacin a cambios de la energa cintica de las molculasCada uno de los estados le confiere a la materia caractersticas propias, a pesar de no cambiar su composicin.La figura siguiente complementa los conceptos aqu formulados, obsrvelo haciendo nfasis en las relaciones y diferentes vas existentes:

Los estados de la materia: efecto de las condiciones del medioAunque la materia en sus diferentes estados, no vara en su composicin, puede variar en sus caractersticasPrincipales Caractersticas de los estados de la materiaSLIDOSLQUIDOSGASES

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.Compresin limitada.Alta Compresibilidad.

Cambios fsicos y cambios qumicosLas modificaciones en la presin, la temperatura o las interrelaciones de las sustancias, pueden originar cambios fsicos o qumicos en la materia.Cambios fsicos de la materia: Son aquellos cambios que no generan la creacin de nuevas sustancias, lo que significa que no existen cambios en la composicin de la materia, como se ve en la figura siguiente.El cambio fsico se caracteriza por la no existencia de reacciones qumicas y de cambios en la composicin de la materia.

Cambio fsico de la materia: cambio de estado slido (hielo) a estado lquido del agua, mediante el aumento en la temperatura del sistema.

Cambios qumicos:Son aquellos cambios en la materia que originan la formacin de nuevas sustancias, lo que indica que existieron reacciones qumicas.El cambio Qumico de la materia se caracteriza por la existencia de reacciones qumicas, de cambios en la composicin de la materia y la formacin de nuevas sustancias.

Cambio Qumico de la materia: Formacin de cido Clorhdrico, mediante la reaccin de Cloro e Hidrgeno.Observe que en los cambios qumicos la materia sometida al cambio posee unas caractersticas diferentes a la materia inicial.Composicin y propiedades de la materiaComo se vio anteriormente, la materia presenta tres estados fsicos, dependiendo de factores ambientales como la presin y la temperatura; independiente de ello, el aspecto de la materia est determinado por las propiedades fsico-qumicas de sus componentes, encontrndose materia homognea y materia heterognea.Materia homogneaEs aquella que es uniforme en su composicin y en sus propiedades y presenta una sola fase, ejemplo de ello sera un refresco gaseoso, la solucin salina, el Cloruro de Sodio o sal de cocina; este tipo de materia se presenta en formas homogneas, soluciones y sustancias puras.Materia heterogneaEs aquella que carece de uniformidad en su composicin y en sus propiedades y presenta dos o ms fases, ejemplo de ello sera la arena, el agua con aceite; este tipo de materia es tambin 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 mtodos fsicos.Sustancias puras, elementos y compuestosSustancia puraUna sustancia es pura cuando se encuentra compuesta por uno o ms elementos en proporciones definidas y constantes y cualquier parte de ella posee caractersticas similares, definidas y constantes; podramos 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 seran la sacarosa, el agua, el oro.Elemento: Sustancia pura imposible de descomponer mediante mtodos qumicos ordinarios, en dos o ms sustancias, ejemplo: el Hidrgeno (H), el Oxgeno (O), el Hierro (Fe), el Cobre (Cu).Compuesto: Sustancia pura posible de descomponer mediante mtodos qumicos ordinarios, en dos o ms sustancias, ejemplos: El agua (H2O), la sal (NaCl), el cido Sulfrico (H2SO4).

EnergaEl movimiento de los constituyentes de la materia, los cambios qumicos y fsicos y la formacin de nuevas sustancias se originan gracias a cambios en la energa del sistema; conceptualmente, la energa es la capacidad para realizar un trabajo o transferir calor; la energa a su vez se presenta como energa calrica, energa mecnica, energa qumica, energa elctrica y energa radiante; estos tipos de energa pueden ser adems potencial o cintica. La energa potencial es la que posee una sustancia debido a su posicin espacial o composicin qumica y la energa cintica es la que posee una sustancia debido a su movimiento.

Tipos de energaManifestaciones de la energa Energa Mecnica: El movimiento de las hlices del molino de viento es transferido a un sistema mecnico de piones, para producir energa elctrica o lograr la ascensin de agua de un pozo subterrneo

Energa Calrica o radiante: El calor o la luz emitida desde el sol es aprovechada por las plantas para producir energa qumica en forma de carbohidratos.

Energa Elctrica: El movimiento de electrones libres, produce la energa elctrica, usada para hacer funcionar electrodomsticos, trenes, y artefactos industriales.

Energa Qumica: La combustin de hidrocarburos como el petrleo, liberan gran cantidad de energa.

Formas de medicin de la energaPoseer un referente de la cantidad de energa que se intercambia en las diferentes interacciones de la materia requiere de patrones de medicin. Como la forma de energa que tiene mayor expresin es la energa calrica, entendida sta como la energa que se intercambia entre dos sustancias cuando existe diferencias de temperatura entre ambas, trataremos las unidades de medida de esta.La cantidad de energa cedida o ganada por una sustancia se mide en caloras o joules. Una calora (cal) es igual a la cantidad de calor necesario para elevar de 14,5o C a 15,5o C 1 gramo de agua. Como factor de conversin diremos que una calora equivale a 4,184 joules.1 cal = 4,184 J

Es necesario diferenciar la calora utilizada como herramienta de medicin de la energa calrica en qumica, de la calora utilizada en nutricin, ya que la calora contenida en los alimentos (Cal) o gran calora, equivale a 1.000 caloras o 1 Kilocalora (Kcal).2 cubos de azcar ( 10 g), contienen 37,5 Cal nutricionales, lo que equivale a 37,5 Kcal, 37.500 cal qumicas y 156.900 j.

Calor especificoHas sentido que unas sustancias se calientan con mayor rapidez que otras?, el calor especifico se relaciona con ello; conceptualmente, el calor especfico es la cantidad de calor necesario para elevar la temperatura de una sustancia determinada; desde el punto de vista qumico, es la cantidad de caloras requeridas para elevar en un grado centgrado la temperatura de un gramo de una sustancia, o es el nmero de joules requeridos para elevar en un grado kelvin la temperatura de un kg de una sustancia.Calor Especfico del agua: 1 cal/g o CEste valor significa que para elevar 1 grado centgrado la temperatura de 1 g de agua, se requiere 1 calora.

Calor Especifico del Aluminio: 0,217 cal/g o CEste valor significa que para elevar 1 grado centgrado la temperatura de 1 g de Aluminio se requieren 0,217 caloras.

Valores comparativos del calor especifico del agua en estado lquido y el aluminio en estado slido.Ley de la conservacin de Masa-EnergaPara concluir esta parte temtica, abordemos una pregunta: en el momento de ocurrir un cambio fsico o qumico (reaccin qumica) en una sustancia, existe perdida de masa y/o energa? Antoine Laurent Lavoiser (743-1749) y James Prescott Joule (1818-1889), dedicaron parte de su trabajo cientfico en la solucin de este problema, llegando a la conclusin de que en las reacciones qumicas y en los cambios fsicos las masas de las sustancias participantes no se crean ni destruyen, solo se transforman; esta conclusin se conoce con el nombre de Ley de la conservacin de la masa.En este ejemplo de reaccin qumica, 4.032 g de Hidrgeno gaseoso, reaccionan con 141.812 g de cloro gaseoso, para formar 145.844 g de cido clorhdrico.La suma de los reactivos es igual a la suma de los productos. La masa de los reactivos no se destruy, estos se combinaron y se transformaron en una nueva sustancia.

Ejemplo de la ley de la conservacin de la materia: formacin del cido clorhdrico, mediante la reaccin del Hidrgeno con el Cloro.