Vida Media de un Isótopo

Biografia de Carlo Rubbia El Fisico de los Bosones

Biografia de Carlo Rubbia Fisico de los Bosones

Rubbia, Carlo. (Gorizia, 1934.) Físico italiano. Estudió Física en la Universidad de Pisa, doctorándose en 1957. Trabajó en dicha Universidad, en la de Columbia (Nueva York), en la de Roma (1960) y en la de Harvard (1970).

Desde 1962 ha trabajado en el Centro Europeo de Investigaciones Nucleares (C.E.R.N.), en Ginebra. También ha colaborado (1969-78) con el Laboratorio Acelerador Nacional Fermi de Chicago (Fermilab).

En 1973, un equipo dirigido por Rubbia en el C.E.R.N. y el Fermilab descubrió la existencia de interacciones débiles que no suponían intercambio de carga eléctrica, como todas las que hasta entonces se conocían.

Antes de continuar con la vida del físico, nos preguntamos: ¿Qué son los bosones?.

Desde que el átomo ha entrado con fuerza en el mundo de la física moderna y se ha introducido en los llamados aceleradores de partículas para ser estudiado, descompuesto y sometido a toda una larga serie de experimentos, ha revelado la existencia en su interior de una enorme cantidad de partículas con funciones energéticas bien definidas, si no para nosotros los profanos, al menos para los físicos que se ocupan de ellas.

En uno de estos experimentos, constituidos por la colisión de dos partículas de carga eléctrica opuesta (positiva y negativa), o sea, entre protones y antiprotones, aparecieron los bosones.

¿Por qué se llamaron bosones?… En honor del físico hindú que describió sus particularidades: Satyendranath Bose.

La observación de las partículas W y Z en 1983 por Rubbia y sus colegas les permitió predecir y posteriormente establecer la teoría electrodébil, que aúna las fuerzas electromagnética y nuclear débil. Recibió el premio Nobel de física en 1984, junto con el holandés Van der Meer.

Por entonces se estaba trabajando en la unificación de las fuerzas nuclear débil y electromagnética, y la existencia de estas interacciones débiles neutras exigía la existencia de una partícula fundamental para la interacción débil (un bosón) que no tuviera carga eléctrica.

Compartió en 1984 el Premio Nobel de Física con su colega holandés Simon van der Meer por su descubrimiento de las partículas subatómicas W y Z. Estas partículas transmiten la fuerza nuclear débil, una de las cuatro fuerzas fundamentales de la naturaleza (las otras tres son la fuerza gravitatoria, la electromagnética y la nuclear fuerte).

Steven Weinberg y Abdus Salam habían construído una teoría electrodébil unificada que predecía la existencia de tres bosones diferentes para la interacción débil, que recibieron los nombres de W+, W- y Z°.

Estos bosones tendrían una masa elevada, por lo que su detección estaba fuera del alcance de los aceleradores de partículas de la época.

Carlo Rubbia propuso, para localizarlos, transformar el acelerador de partículas del C.E.R.N. (un sincrotrón de protones), que permitía lanzar protones contra un objetivo fijo, en un acelerador de colisión de haces de partículas, que lanza un chorro de protones contra otro de antiprotones.

Las energías generadas en su desintegración mutua han permitido obtener partículas de masa elevada, entre ellas los tres bosones de la interacción débil.

En 1984, Carlo Rubbia recibió el premio Nobel de Física, que compartió con Simón van der Meer, por su contribución al descubrimiento de las partículas W y Z, mediadoras de la interacción débil.

¿Por qué obtuvieron ambos el galardón?: En el siglo XX, el personaje protagonista cede siempre paso al equipo, a la colaboración entre los individuos, entre distintos expertos en cada sector.

Esto es lo que ha hecho posible tanto la conquista del espacio —macrocosmos—, como la del mundo microscópico —microcosmos—. Los genios aislados, que han sido a lo largo de la historia los protagonistas de una época o una empresa, no pueden darse hoy debido a la complejidad de la tecnología.

Carlo Rubbia ha tenido la genialidad de intuir que algo venía al encuentro de las partículas; el holandés Van der Meer ha hecho posible que se realizara la experiencia.

¿Qué consecuencias trae consigo este descubrimiento?
De estas partículas, sólo se conocían los fotones, después fueron descubiertos los guiones y, por último, los bosones, que hacen presumible la existencia de otras fuerzas todavía «inexplicables».

En Ginebra, se está perfeccionado un acelerador de partículas, el LEP, que será instalado a cien metros de profundidad. Estamos ante una nueva época de desconcertantes descubrimientos.

Veáse también:
Teoría del Campo Unificado
Partículas Elementales
Bosón de Higgs

Fuente Consultada:
Grandes Científicos de la Humanidad Tomo II de la m a z de Manuel Alfonseca Editorial Espasa
¿Por que se hicieron Famosos? Editorial Susaeta

Conceptos Básicos de Electrostática:Cargas Eléctricas y Efectos

Conceptos Básicos de Electrostática

EXPERIMENTO CON CARGAS ELÉCTRICAS EN LA ELECTROSTÁTICA

La palabra electricidad, empleada para designar la causa desconocida que daba a los cuerpos frotados la propiedad de atraer a otros, deriva, justamente, de elektron, nombre que en griego significa ámbar.

Pero la voz electricidad, no usada por los griegos, fue introducida por Guillermo Gilbert (1540-1603), médico de cámara de la reina Isabel de Inglaterra.

La soberana le acordó una pensión permanente para que se dedicara a la investigación científica sin preocupaciones económicas.

Gilbert Guillermo

Gilbert Guillermo, Médico

William Gilbert (1544-1603), físico y médico inglés conocido sobre todo por sus experimentos originales sobre la naturaleza de la electricidad y el magnetismo. Nació en Colchester, Essex, y estudió en el Saint John’s College de la Universidad de Cambridge. Comenzó a practicar la medicina en Londres en 1573 y en 1601 fue nombrado médico de Isabel I.

Primeros Experimentos

El doctor Gilbert, que fue el primero en estudiar sistemáticamente los fenómenos eléctricos, descubrió que otras substancias, entre ellas el vidrio, también adquirían por frotamiento la propiedad de atraer trocitos de cuerpos muy livianos.

Esto puede comprobarse acercando pedacitos de papel a los dientes de un peine de material resinoso, seco, después de peinarse con él repetidas veces.

Si a una esferita de corcho, de médula de saúco o de girasol, suspendida de un hilo de seda, se acerca una barra de vidrio frotada, la esferita, por ebfenómeno de inducción electrostática, es atraída por la barra y repelida después del contacto.

Lo mismo ocurre si se hace el experimento con una barra de ebonita.

Si se carga la esferita de un péndulo eléctrico o electrostático, así se llama el aparatito descripto más arriba, tocándolo con una barra de vidrio electrizada, y otro con una de ebonita en las mismas condiciones, se comprobará al acercarlas, aue se atraen; pero si ambas se tocan únicamente con la barra de vidrio, o con la de ebonita, en lugar de atraerse, al acercarlas se repelen.

Pendulo Electrostático

pendulo electrostático

De estos hechos y otros análogos se sacaron las siguientes conclusiones:

a) Existen dos estados eléctricos opuestos, o como se dice ordinariamente, dos clases de electricidad, que se ha convenido en denominar vitrea o positiva y resinosa o negativa;

b) Electricidades de distinto nombre, o de signo contrario, se atraen; y del mismo nombre, o de igual signo, se rechazan y

c) Un cuerpo que no manifiesta acciones eléctricas se dice que está en estado neutro.

La electrización de un cuerpo por frotamiento, vidrio por ejemplo, y los dos estados eléctricos o las dos clases de electricidad se explican así: el vidrio se electriza positivamente cuando se frota con una franela porque pierde electrones que los gana ésta, que se carga por ello negativamente.

Como los electrones que pierde un cuerpo los gana el otro, se comprende por qué la carga eléctrica que aparece en ambos es igual; pero de nombre contrario.

Los cuerpos que como el vidrio, la ebonita, el lacre, la porcelana, etc., se electrizan por frotamiento y conservan durante bastante tiempo su estado eléctrico, son malos conductores de la electricidad; los que no se electrizan por frotamiento como, por ejemplo, los metales y el carbono, son buenos conductores de la electricidad.

A los malos conductores se les denomina también aisladores.

Cargas electricas

cargas electricas

Cuadro Sobre Electoestática

cuadro electoestática

En realidad, todos los cuerpos se electrizan por frotamiento, como se comprueba frotando un cuerpo conductor que se sostiene con un mango aislador.

Lo que ocurre en ambos casos es lo siguiente: en un cuerpo mal conductor o aislador, el vidrio por ejemplo, las cargas eléctricas quedan localizadas en el lugar frotado; en un buen conductor no, pues deja pasar el estado eléctrico o la electricidad de un modo instantáneo a través del mismo y a otros conductores o lugares vecinos que estén en comunicación con él.

Conviene tener presente que la primera condición que se requiere para que un cuerpo sea mal conductor de la electricidad aislador de la misma, es que esté muy seco.

Los electricistas no tienen miedo de tocar los cables que conducen la electricidad si están situados sobre madera bien seca, que es un aislador; en cambio no los tocan si están colocados sobre metales otro material conductor; inclusive la madera húmeda, pues b electricidad pasaría a tierra a rravés del cuerpo humano, que es un buen conductor, produciendo trastornos que pueden ocasionar la muerte.

Existen máquinas eléctricas que producen electricidad por frotamiento, que actualmente sólo tienen interés histórico y didáctico.

Ellas se fundan en el hecho, ya explicado, según el cual cuando dos cuerpos se frotan entre sí, uno de ellos se electriza positivamente y el otro negativamente.

La primera máquina electrostática de frotamiento fue inventada por Otto de Guericke.

Consistía en una esfera de azufre que giraba alrededor de uno de sus diámetros y se electrizaba frotándola con la mano.

En la obscuridad despedía cierta luz acompañada de ruido.

El término electrostática se emplea para designar la parte de la física que estudia la electricidad estática, es decir, la que está en estado de equilibrio sobre los cuerpos —que se ha tratado en este artículo— para diferenciarla de la electricidad en movimiento, es decir, de la corriente eléctrica.

 

 

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Espectro de la Luz:Concepto Básico y el Espectro de Emisión

Espectro de la Luz:Concepto Básico y el Espectro de Emisión en AStronomia

Cuando se impregna un hilo muy fino de platino con determinadas sales y se pone sobre la llama del mechero, dicha llama adquiere unas coloraciones que sor características del elemento metálico que forma parte de la sal.

Así, todas las sales de sodio dan coloración amarillenta, mientras que las sales de cobre proporcionan a la llama un color azul-verdoso.

También cuando hacemos pasar un rayo de luz por un prisma de vidrio podesmo descomponer a dicho rayo en varios colores, que dependerán de que material emite ese rayo de luz.

Llamamos espectro visible de emisión de un elemento, al conjunto de colores característicos que emite dicho elemento cuando se altera por el calor o por una descarga eléctrica.

Espectro de Luz Visible

Espectro de Luz Visible

La luz solar, o la emitida por un arco eléctrico, parecen blancas, pero un examen más detenido de esta luz blanca revelará que, en realidad, se compone de una mezcla de rayos de diferentes colores.

A veces, en días de sol radiante, es posible ver un espectro de luces de diferentes colores sobre la pared opuesta a una ventana.

Con cuidado, será posible ubicar la fuente de estas luces de colores y con toda seguridad se encontrará que se debe a que un rayo de luz blanca ha sido descompuesto, por refracción en algún borde de vidrio o cristal —el borde de un espejo, tal vez el de un ornamento  de  cristal.

Un efecto similar puede ser observado en una habitación a oscuras si se dirige un delgado haz de luz blanca hacia un prisma triangular.

Si se interpone una pantalla blanca en el camino del haz emergente, se advertirá una serie de bandas de colores.

Con un dispositivo tan rudimentario las imágenes de color se superponen.

Se puede obtener un espectro más satisfactorio de la luz blanca dirigiendo hacia el prisma un haz de rayos paralelos y enfocando los haces emergentes sobre la pantalla.

Para esto se requieren, por lo menos, dos lentes convexas.

Esquema Básico de Espectrógrafo

Esquema Básico de Espectrógrafo: El primer químico que hizo uso este fenómeno con fines analíticos fue el alemán. Bunsen, quien, en colaboración con Kirchhoff, ideó un dispositivo para analiza: los colores emitidos por las sales de los elementos.

Este aparato recibe el nombre de espectroscopio y consiste básicamente en un prisma en el que la luz, procedente de la llama, se dispersa.

La fuente luminosa se ubica en el foco de la primera lente, de modo  que   el   haz   de   luz   blanca   quede compuesto de rayos paralelos.

La pantalla se ubica en el foco de la segunda lente.

Mediante este dispositivo perfeccionado, las bandas de luz de color se separan y es posible distinguir los componentes de la luz blanca: violeta, índigo, azul, verde, amarillo, anaranjado y rojo.

El prisma puede separar los componentes de la luz blanca debido a que éstos poseen distintas longitudes de onda.

De las formas visibles de movimiento ondulatorio, la luz violeta es la de menor longitud de onda y es la más desviada al pasar por el prisma.

La luz roja posee la longitud de onda mayor de todo el espectro visible y es la menos refractada (desviada).

El fenómeno de descomposición de la luz en los siete colores

El fenómeno de descomposición de la luz en los siete colores del arco iris recibe el nombre de dispersión de la luz , y el conjunto de colores se denomina espectro visible de la luz blanca.

Cada una de las luces que componen la luz blanca recibe el nombre de luz monocromática, pues es luz que no se descompone en otras.

Bien sigamos,a hora calentando una sustancia suficientemente, lo que se pondrá en estado de incandescencia.

El color de la luz emitida es siempre característico para cada elemento presente, una especie de huella digital.

Ésta es la base del ensayo a la llama que se emplea en química analítica para identificar los constituyentes de una mezcla.

El sodio emite una luz intensamente amarilla (el color de las luces que a veces se utilizan para iluminación urbana), el potasio da un color lila y el calcio, luz color anaranjado.

También los gases dan luces de colores característicos si se los encierra en un tubo sellado a muy baja presión y se los conecta a una fuente de alta tensión.

Es conocida la luz roja emitida por el neón, que se utiliza en letreros luminosos y faros.

Las luces de color emitidas por sólidos o gases a alta temperatura pueden ser estudiadas más detenidamente por medio de un espectroscopio .

En este aparato la luz es descompuesta en sus componentes y se ve que los diferentes elementos dan espectros constituidos por series de lineas de longitud de onda característica para cada elemento.

Tan bien definidas están estas líneas espectrales que sirven para identificar elementos presentes (análisis espectral) en muestras minúsculas o para detectar impurezas infinitesimales.

En todos los casos observados, la luz procedente de la llama está formada po: un conjunto de rayas luminosas cuyo color y disposición son característicos del elemento químico de la sal que se está analizando.

Así, por ejemplo, toda.; las sales de sodio, ya sean cloruros, sulfatos, carbonatos, etc., producen dos líneas amarillas muy intensas.

Este tipo de análisis o identificación tambié» puede realizarse con elementos gaseosos encerrados en tubos de descarga eléctrica en los que se ha practicado el vacío.

Llamamos espectro visible de emisión de un elemento, al conjunto de colores característicos que emite dicho elemento cuando se altera por el calor o por una descarga eléctrica.

Ejemplo de Algunos espectros de emisión.

Ejemplo de Algunos espectros de emisión.: (Arriba) Espectro del hidrógeno. (Centro) Espectro del mercurio. (Abajo) Espectro de la luz blanca de la lámpara de arco de carbón.

En general, el espectro emitido por sustancias sólidas o líquidas en estado incandescente produce un espectro continuo.

Por el contrario, el espectro emitido por sustancias gaseosas es un espectro de rayas o discontinuo.

De igual forma que se analiza la luz o energía emitida por una sustancia, también puede analizarse la luz o energía que dicha sustancia absorbe.

Al iluminar una sustancia con un conjunto de radiaciones aparecerán en el espectroscopio todas las radiaciones, excepto las absorbidas por la sustancia en cuestión.

El espectro resultante se denomina espectro de absorción.

En el espectro de absorción aparecen rayas oscuras en las mismas zonas en que aparecían las rayas luminosas en el espectro de emisión.

Esto significa que las sustancias emiten las mismas radiaciones que absorben.

APLICACIONES DE ESTE FENÓMENO EN LA ASTRONOMIA:

La luz procedente de cada estrella es originada por incontable número de átomos; unos producen una determinada longitud de onda, y otros otra distinta.

Por consiguiente, el astrofísico necesita un instrumento capaz de descomponer la luz con exactitud en sus diferentes longitudes de onda, o sea en colores.

Una forma de conseguirlo es haciendo pasar la luz procedente de una estrella a través de un prisma de cristal.

Pero, un solo prisma separa muy poco los colores, no siendo en realidad suficiente para suministrarnos todos los resultados que necesitamos.

Debemos descomponer la luz en miles de colores o de longitudes de onda diferentes, y para conseguirlo se precisan instrumentos especiales.

Algunos de ellos, incluyendo el espectroscopio y el espectrógrafo, se describen más adelante.

Cuando la luz de una estrella incide en el ocular de un telescopio, pasa a través de una delgada rendija antes de llegar al instrumento que la descompone en los distintos colores.

Cada, color aparece como una estrecha raya, pues cada uno de ellos ha sido enmarcado por la delgada rendija.

Desde el punto de vista del astrofísico, una de las cuestiones más importantes es que para cada color en particular la raya se proyecta en un lugar determinado y no en otro cualquiera.

El conjunto completo de rayas —denominado espectro de la estrella— puede ser fotografiado y medida la posición exacta de las rayas.

De esta manera el astrofísico conoce la clase de átomos que precisamente’contiene una estrella.

Por este método ha sabido que el Sol y todas las demás estrellas que vemos brillar en el firmamento están constituidos precisamente por la misma clase de átomos que encontramos en la Tierra.

Pero el astrofísico no se conforma con saber cuáles son las diversas clases de átomos presentes en una estrella; también quiere   conocer  las  proporciones  relativas   de   cada  sustancia.

Por ejemplo, si las rayas espectrales indican que una estrella contiene simultáneamente hidrógeno  y oxígeno, quiere saber cuál es más abundante y en qué proporción.

Puede conocerlo midiendo la intensidad de las distintas rayas.

Supongamos que hay 10 veces más de hidrógeno que de oxígeno en una estrella; deberíamos esperar, por lo tanto, que llegasen más radiaciones de los átomos de hidrógeno que de los de oxígeno, lo cual se traduce en que el hidrógeno debería producir rayas más intensas que el oxigeno.

Y esto es lo que sucede en la realidad.

Así, al medir la intensidad de las rayas, el astrofísico puede deducir que el hidrógeno es 10 veces más abundante que el oxígeno, pero no puede asegurar cuántas toneladas de cada gas contiene la estrella en cuestión.

La medición de la intensidad de las rayas espectrales indica al astrónomo la composición de las capas superficiales del Sol y de otras estrellas.

Así se sabe que el Sol contiene 10 veces más hidrógeno que helio.

Los científicos saben también que estas dos sustancias son conjuntamente unas mil veces más abundantes que la totalidad de los restantes elementos.

Las capas superficiales de las estrellas varían considerablemente de unas a otras, pero en un gran número de ellas el hidrógeno y el helio son los principales constituyentes.

Fuente Consultada:
Revista N°32 TECNIRAMA Enciclopedia de la Ciencia y La Tecnologia – Los Espectros –
Secretos del Cosmos Colin A. Roman Colecciones Salvat N°2
Físico-Química Secundaria Santillana Escudero-Lauzurica-Pascual-Pastor

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Historia del Descubrimiento de los Elementos Químicos

Historia del Descubrimiento de los Elementos Químicos

Hablar del descubrimiento de elementos antes de Juan Dalton (1766-1844) resultaría contradictorio, pues sólo después de los trabajos de este hombre de ciencia comenzó a definirse dicho concepto.

Sin embargo hoy se tienen por tales muchas de las sustancias que ya eran conocidas antes del advenimiento de Cristo.

Los metales sólidos, como el oro, la plata, el hierro, el estaño, el cinc, el cobre y el plomo, por ejemplo, ya fueron refinados por los pueblos de antaño, que apreciaban su utilidad o su valor decorativo.

Historia del Descubrimiento de los Elementos Químicos

El carbono (en forma de carbón de piedra), el azufre y el metal líquido mercurio también eran usados en aquellas épocas, aunque sin saber que eran elementos, es decir, sustancias básicas de que está hecho el universo.

Cuando se contemplaban desde el punto de vista químico, sólo se los consideraba como meros ejemplos de la numerosa cantidad de sustancias que los alquimistas podían utilizar en sus experimentos.

Es cierto que el oro poseía un valor excepcional y gran parte del trabajo de los antiguos investigadores consistía en fútiles esfuerzos por obtenerlo a partir de otros metales más baratos.

Pero no se tenía el concepto de cuál era su colocación en el cuadro general, porque ni aun remotamente se tenía idea de que tal cuadro existiese.

El primer elemento descubierto en los tiempos antiguos fue el arsénico.

Aunque los griegos ya conocían varios compuestos de éste, probablemente fue Alberto Magno, en el siglo XIII, el primero en afirmar que contenía una sustancia de tipo metálico. Químicos posteriores lo consideraron algo así como un metal «bastardo» o semimetal y le aplicaron el nombre de Arsenicum Rex.

En 1604 aparecieron ciertos trabajos, atribuidos a un monje benedictino llamado Basilio Valentine, en los que se describía el antimonio.

Se decía que Valentine los había escrito alrededor de 1470, pero la obra fue «editada» por Tholde, un fabricante de sal de La Haya, y hay dudas acerca de si Valentine fue escritor.

Las obras que se le atribuyen también mencionan el bismuto, y si aceptamos que puede haberlas escrito, podríamos considerarlo su descubridor.

Sin embargo, en 1556, medio siglo antes de su publicación, el bismuto había sido descripto por un médico alemán, Jorge Agrícola, en un libro sobre metales.

El aumento de la actividad química a partir del siglo XVIII produjo, como era de esperar, rápido progreso en el descubrimiento de nuevas sustancias. Puede explicarse en parte la falta de progreso antes de esa época por la enorme influencia del filósofo griego Aristóteles.

Como Formar Ciudadanos Para La Sociedad, Aristoteles – BIOGRAFÍAS e  HISTORIA UNIVERSAL,ARGENTINA y de la CIENCIA

Durante más de mil años su errónea teoría acerca de la existencia de cuatro «elementos» (tierra, aire, fuego y agua) había detenido toda posibilidad de progreso en la química.

Si bien en muchos campos del conocimiento dicho filósofo dejó importantes contribuciones, su influencia en la química, durante tanto tiempo indiscutida, resultó ser un grave impedimento para su adelanto.

• OTROS DESCUBRIMIENTOS

El fósforo fue el siguiente elemento descubierto. Se le debe al alemán Henning Brand (1669).

Medio siglo después, Jorge Brandt, un sueco, descubrió el cobalto. Esta conquista anunció la llegada de la Edad de Oro del descubrimiento de elementos.

En el mismo año (1735) Ulloa descubrió el platino.

En los cincuenta años subsiguientes se registraron no menos de diez elementos, entre los cuales cabe mencionar: el níquel (Cronstedt), el hidrógeno (Enrique Cavendish), el flúor (Scheele), el nitrógeno (Daniel Ruthenford), el cloro (Scheele), el molibdeno (Hjelm), el telurio (Von Reichenstein) y el tungsteno (d’Elhujar).

Es interesante recordar la historia del descubrimiento del oxígeno, aunque sólo sea para ilustrar la forma a veces imprevista en que progresa la ciencia.

José Priestley, científico notable en muchos campos, consiguió aislar oxígeno calentando óxido rojo de mercurio y demostró que una vela ardía en él con gran brillo y que un ratón podía vivir respirándolo.

Hasta aquí sus observaciones eran correctas; pero cuando trató de aplicar estos nuevos hechos a la teoría tradicional de la combustión, se encontró con serias dificultades.

De acuerdo con el pensamiento corriente en aquella época, se suponía que una vela que ardía producía una sustancia denominada flogisto.

El aire común, se decía, contenía cierta cantidad de flogisto y podía absorber más de él; luego ya no podía contribuir a la combustión. Priestley llamó a este gas «aire deflogisticado» porque en él la combustión era más violenta y duraba más tiempo que en el aire y porque debía deducirse que, al comenzar, no contenía nada de flogisto.

Años más tarde, Lavoisier explicó la verdadera naturaleza del proceso de la combustión y el papel que en ella desempeña el oxígeno.

Biografia de Lavoisier Antoine Descubrimientos en la Quimica Trabajos –  BIOGRAFÍAS e HISTORIA UNIVERSAL,ARGENTINA y de la CIENCIA

Al mismo tiempo que Priestley trabajaba en Inglaterra, Carlos Scheele efectuaba experimentos similares en Suecia.

Aunque descubrieron el oxígeno casi al mismo tiempo, un retraso de tres años en la publicación de sus trabajos hizo que Priestley se llevara la mayor parte del éxito.

En realidad, la situación es aún más complicada: Juan Mayow, de la Real Sociedad, parece que había obtenido los mismos resultados un siglo antes, aunque rara vez se lo menciona.

La lista que acompaña este artículo nos da una cronología de los elementos y los nombres de sus descubridores. (Para simplificar sólo se indica el nombre del descubridor más generalmente aceptado, aunque en muchos casos tanto éste, como la fecha, están sujetos a discusión.)

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NOTAS SOBRE LOS ELEMENTOS:

Se llama elemento químico al componente que se encuentra en todas las sustancias simples. Por ejemplo, el componente de la sustancia simple denominada azufre, es el elemento azufre.

Un elemento no puede descomponerse en otro. Asi, del azufre, no se obtiene más que azufre. *Si se combinan dos elementos simples, como el azufre y el hierro, obtenemos, al calentarlos, un compuesto qoe se llama sulfuro de hierro.

*Los nombres de los elementos suelea tomarse de sus propiedades u orígenes: así hidrógeno, significa engendrador de agua; cloro quiere decir de color verdoso; fosfora significa portador de luz; el germanio designóse así en honor de Alemania; el galio por Francia; el magnesio por una región de Tesalia; el uranio por el planeta Urano; telurio por la Tierra, y helio por el Sol.

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CINCO ELEMENTOS IMPORTANTES

Humphry Davy, que con tanto éxito trabajó en muchas ramas de la química y la física, también descubrió cinco elementos (potasio, sodio, bario, boro y calcio) entre 1807 y 1808.

Davy Humphry y Lampara del Minero Para Seguridad – BIOGRAFÍAS e HISTORIA  UNIVERSAL,ARGENTINA y de la CIENCIA

Un poco antes, en 1805, John Dalton, trabajando en Manchester, dio a conocer su teoría atómica que sirvió para enfocar el problema de los elementos.

Biografia de Dalton John :Creador de la Teoria Atomica de la Materia –  BIOGRAFÍAS e HISTORIA UNIVERSAL,ARGENTINA y de la CIENCIA

Dalton afirmó que los elementos químicos están compuestos por diminutas partes indivisibles (átomos) que conservan su individualidad eñ todas las reacciones químicas.

También decía que los átomos de un determinado elemento son idénticos entre sí y de forma diferente a los de otros elementos.

Finalmente afirmó que la combinación química es la unión de átomos en cierta proporción establecida.

El trabajo de este hombre de ciencia constituye la primera explicación comprensible acerca de qué son los elementos y cómo se comportan.

Durante los siglos XIX y XX fueron descubriéndose nuevos elementos.

Un grupo especialmente interesante, el de los gases inertes —que no se combinan químicamente con otros— fue descubierto hace unos sesenta años. Guillermo Ramsay, un químico escocés, ayudó a individualizar el neón, criptón, xen helio y argón.

Por la misma época, en 1898, Pedro y Marie Curie consiguieron aislar el radio y el polonio, ambos elementos intensamente radiactivos, con lo que se abrió el camino a la investigación actual en física nuclear.

Biografia Marie Curie-Historia de sus Investigaciones y Aportes Cientificos  – BIOGRAFÍAS e HISTORIA UNIVERSAL,ARGENTINA y de la CIENCIA

Sólo alrededor de 90 de los elementos químicos que han sido descubiertos se encuentran la naturaleza.

El resto son artificiales, y generalmente se ot nen «bombardeando» átomos e inyectándoles partículas nucleares complementarias.

Cambia así la estructura del núcleo y con ello la identidad del átomo.

En algunos casos estos nuevos elementos sólo duran una fracción de segundo.

Sin ninguna duda los descubridores de elementos artificiales que han logrado más éxitos son los estadounidenses Glenn T. Seaborg (imagen) y A. Ghio.

Entre ambos han contribuido al descubrimiento de nada menos que de otros nueve.

Glenn T. Seaborg

La base de todos los compuestos—hay cientos y millares de compuestos en el mundo—es la molécula formada por la unión de átomos.

En la mayoría de los compuestos inorgánicos los átomos que forman la molécula, y que por su unión producen todas las propiedades de los compuestos, son poco numerosos en general.

Así, la molécula de agua (H2O) consiste de dos átomos de hidrógeno y un átomo de oxígeno; la de ácido sulfúrico consiste de dos átomos de hidrógeno, uno de azufre y cuatro de oxígeno, y la de monóxido de carbono consiste de un átomo de carbono y uno de oxígeno.

Por otra parte, las moléculas de substancias orgánicas y de los llamados «compuestus de carbono» se componen a menudo de una multitud de átomos.

Así, la molécula de albúmina de sangre o suero-albúmina se supone, con alguna duda, que contiene 450 átomos de carbono, 720 átomos de hidrógeno, 116 átomos de nitrógeno, 140 átomos de oxígeno y 76 átomos de azufre; mientras que la composición química de la nucleína es aún más complicada, pues es una substancia compleja albuminoidea que contiene también fósforo y hierro en combinación orgánica.

En muchos casos las moléculas en los compuestos de carbono están probablemente construidas, como si dijéramos, en pedazos, y su arquitectura está indicada por nombres como «carbinol trifenil-triamido-difeniltolil» y «acido carboxílico hexa-fenil-iso-propil-me-til-cetona».

La ciencia de la Química consiste principalmente en el conocimiento de las diferentes afinidades de los átomos y de las maneras de separar y reconstruir las moléculas; la ciencia de la Química sintética moderna ha logrado reconstituir algunos miles de compuestos interesantes que son completamente desconocidos en la Naturaleza.

Aun más interesantes y maravillosos que la afinidad química misma son los resultados producidos por la combinación.

Los dos gases, oxígeno e hidrógeno, se juntan, y he aquí que tenemos el maravilloso líquido agua.

El metal oro y el vapor corrosivo cloro se unen y tenemos un sólido de color castaño rojizo que es muy soluble en agua.

Se juntan el carbono de un diamante y el oxígeno del aire, y he aquí que tenemos un gas sofocante.

Los gases oxígeno, nitrógeno e hidrógeno se unen con un poco de carbono, azufre y fósforo, para formar bajo la dirección del principio vital un germen del que se desarrolla el hombre.

En la afinidad de elementos reside el misterio de la arquitectura de miles de compuestos: cada uno es un palacio químico.

CRONOLOGÍA APROXIMADA DE LOS ELEMENTOS DESCUBIERTOS

Elemento:Año Descubridor
Carbono  
Cobre Conocidos a.C.
Oro  Conocidos a.C.
Hierro   Conocidos a.C.
Plomo  Conocidos a.C.
Mercurio  Conocidos a.C.
Plata Conocidos a.C.
Azufre Conocidos a.C.
Estaño Conocidos a.C.
Cinc CConocidos a.C.
Arsénico Siglo XIIIAlberto Magno
Bismuto 1556 Mencionado por Jorge Agrícola
Antimonio 1604 Mencionado en obra atribuida a Basilio Valentine del siglo anterior
Fósforo1669Brand
Cobalto1735Brandt
Platino1735Ulloa
Níquel1751Cronstedt
Hidrógeno1766Cavendish
Flúor1771Sebéele
Nitrógeno1772 Rutherford
Cloro1774Sebéele
Manganeso1774Gahn
Oxígeno1774Priestley, Sebéele
Molibdeno1782Hjeim
Telurio1782Von Reichenstein
Tungsteno1783d’Elhujar
Titanio1789Gregor
Uranio1789Klaproth
Circonio1789Klaproth
Estroncio1790Crawford
Itrio1794Gadolin
Cromo1797Vauquelin
Berilio1798Vauqueüiit
Niobio1801Hatchett
Tantalio1802Eckberg
Cerio1803Klaproth
Paladio1803Wollanston
Sodio1803WolloBstoa
Iridio1804Tenaant
Osmio1804Tetinani
Potasio1807Davy
Sodio1807Davy
Bario1808Davy
Boro1808Davy
Calcio1808Davy
Yodo1811Courtois
Cadmio1817Stromeyer
Litio1817Arfedson
Setenio1817Berzelius
Silicio1823Berzelius
Aluminio1825Oersted
Bromo1826Balard
Torio1822Berzelius
Magnesio1830Liebig, Bussy
Vanadio1830Sefstrom
Lantano1839Mosander
Erbio1843Mosondp»
Terbio1843Mosander
Ratenio1845Claus
Cesio1861Bunsen, Kirchoff
Subidlo1861Bunsen, Kirchoff
Talio1861Crookes
Indio1863Reich, Richter
Galio1875Boisbaudran
Iterbio1878Marignac
Hoinvio1879Cleve
Samaría1879Boisbaudran
Tulio1879Cleve
Neodimio1885Welsbach
Praseodimio1885Welsbach
Disprosio1886 Boisbaudran
Gadolinio1886Marignac
Germanio1886Winkler
Argón1894Rayleigh, Ramsay
Helio1895Ramsay
Criptón1898Ramsay, Travers
Neón1898Ramsay, Travers
Polonia1898P. y M. Curie
Radio1898P. y M. Curie, Be
Xenón1898Ramsay, Travers
Actinio1899Debierne
Radón1900Dorn
Europio1901Demarcay
Luteeio1907Welsbach, Urbain
Protactinio1917Hahn, Meitner
Hafnio1923Coster, Hevesy
Renio1925Noddack, Tacke
Tecnecio1937Perrier, Segre
Francio1939Perey
Astatino1940Corson y otros
Neptunio1940McMillan, Abelso»
Plutonio1940Seaborg y otros
Americio1944Seaborg y otros
Curio1944Seaborg y otros
Prometió1945 Glendenin, Marisd
Berkelio1949Thompson, Ghi Seaborg
Californio1950Thompson y otros
Einstenio1952Ghiorso y otros
Fermio1953Ghiorso y otros
Mendelevio1955Ghiorso y otros
Nobelio1958Ghiorso y otros
Lawrencio1961Ghiorso y otros

Fuente Consultada:
Revista TECNIRAMA N°22 Enciclopedia de la Ciencia y La Tecnología -Descubridores Químicos-

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Uso de Energia Atómica o Explosivos en Obras Civiles

Uso de Energía Atómica o Explosivos en Obras Civiles

EL PODER EXPLOSIVO Y ATÓMICO PARA MOVIMIENTO DE TIERRA

Muchas personas creen que la dinamita tiene «mayor poder» que la gasolina y se equivocan: la fuerza de ruptura de la dinamita proviene de que su combustión o conversión en gases es súbita, mientras que la de la gasolina es lenta.

Asi si arrojamos contra un vidrio una pelota de algodón y un trozo de hierro de igual peso, es probable que el segundo lo quiebre, y no el primero, debido a la instantaneidad del impacto.

En otras palabras, la primera diferencia entre un explosivo y un combustible es que en el primero el proceso es violento y en el segundo es pacífico y controlado.

Si echamos un reguero de pólvora por el suelo y encendemos uno de sus extremos, ésta arderá sin explotar.

Para que la pólvora desarrolle su poder explosivo tiene que estar encerrada.

Por eso se habla de la «explosión» de la gasolina cuando se convierte en gases dentro de los cilindros del motor. Pero no todo lo que es capaz de arder es capaz de explotar.

En muchos explosivos la detonación es súbita porque ya contienen en su molécula el oxigeno necesario para la combustión y no necesitan esperar que les llegue de afuera. «Explosión» no implica necesariamente «combustión»; lo único que se requiere es un aumento casi instantáneo del volumen, en general la conversión de un sólido o líquido en gases.

Supongamos por ejemplo que tenemos un litro de explosivo, y que pesa un kilogramo.

Transformado en gases ocuparía unos 1.000 litros a la misma temperatura; pero si arde o de cualquier manera se calienta, como el volumen de un gas se duplica a cada 273°, basta que llegue a unos 1.200° para que un kilo de explosivos genere más de 4.000 litros de gases.

Este volumen, miles de veces mayor que el origina!, ejerce una presión tan violenta si el explosivo está encerrado que el conjunto estalla.

Al aire libre, en cambio, puede observarse sólo  una  combustión  rápida,   es  decir una deflagración.

• ►QUÍMICA DE LOS  EXPLOSIVOS

Se comprende que un explosivo tiene que ser un compuesto bastante inestable para poder descomponerse súbitamente.

Por esta razón muchos de ellos contienen nitrógeno, cuyos átomos tienden a unirse entre sí en moléculas estables de gas y a liberar los otros elementos del compuesto.

El TNT o trinitrotolueno es un ejemplo característico.

El tolueno se obtiene del carbón, (destilación de la hulla) , y se lo combina con ácido nítrico, cuya fórmula es HNO3 y le suministra el oxígeno necesario.

Para llevar a cabo la reacción se añade ácido sulfúrico concentrado que absorbe el agua que se desprende e interrumpiría el ataque del ácido nítrico.

Los esquemas que acompañan esta nota son suficientemente claros para comprender la estructura del trinitrotolueno.

Aunque muchos explosivos son compuestos cíclicos, es decir derivados de anillos bencénicos de seis carbonos, existen explosivos como la nitroglicerina cuya estructura es lineal.

Lo que un explosivo requiere es la posibilidad de descomponerse instantáneamente, a menudo por combustión, y que los productos de la reacción sean gases con el fin de que la presión aumente muchísimo.

Cuando la molécula contiene oxígeno «encerrado» como es el caso del TNT se quema por sí misma y no necesita el aporte del aire

En los cohetes se ensayan actualmente sustancias muy similares a los explosivos sólidos, llamadas «propergoles»; en efecto, el cohete atraviesa una atmósfera enrarecida y necesita llevar su propia carga de oxígeno, sea en un tanque separado o bien formando parte de la molécula del propergol.

La mayor dificultad es obtener una superficie uniforme de combustión. Los propergoles suelen tener forma de cilindros huecos para que dicha superficie de  deflagración  no   varíe  apreciablemente.

INTENTOS DEL USO DE LA EXPLOSIÓN ATÓMICA

Para la utilización pacífica se pensó exclusivamente en las bombas termonucleares, que casi carecen de residuos radiactivos: una bomba de hidrógeno de 100 kilotones (equivalente a 100.000 toneladas de TNT) que explote a 100 metros de profundidad abre un agujero de 350 metros de diámetro, despedaza 500.000 toneladas de roca, y su radiactividad transitoria ocupa sólo una capa de 10 centímetros de espesor. Los técnicos trabajaron para reducir dicha radiactividad al 1 % de esos valores.

explosion nuclear

Los proyectos de utilización pacífica de la energía de fusión atómica forman una lista bastante larga, porque prometen realizar en forma rápida y económica una serie de proyectos actualmente lentos y costosos.

Se habló primero de abrir, mediante explosiones, un puerto artificial en Alaska, al norte del círculo polar para poder explotar valiosos yacimientos de hulla; el trabajo total sólo llevaría un año. Pero quedó momentáneamente postergado.

En cuanto al canal de Panamá, aunque es económicamente beneficioso resulta insuficiente para el intenso tránsito y se realizan grandes trabajos para ampliarlo en su parte más angosta.

Existen dos proyectos para excavar —mediante explosiones termonucleares— otro canal más al sur, esta vez a nivel del mar, es decir, sin esclusas; el más interesante es el trazado en la provincia de Darién, más cerca de Colombia.

La utilización de energía atómica reduciría su costo a la mitad.

Mapa de Centro América

Otro aspecto importante es el de la explotación del petróleo, a veces inaccesible a través de capas de rocas que lo mantienen encerrado, o porque está mezclado con arena y los métodos de bombeo actuales resultan improductivos.

Se calcula que bajo las arenas del lago de Atabasca en el Canadá hay más petróleo que en todo el Medio Oriente y que encerrados entre los estratos de titila de los Estados Unidos se encuentran cantidades fantásticas de petróleo.

Explosiones atómicas adecuadas que generaran calor o que desmenuzaran las rocas liberarían esa riqueza potencial.

Algo similar ocurre con las aguas subterráneas.

A veces se alternan zonas áridas y zonas fértiles simplemente porque el agua no puede llegar a las primeras debido a que una barrera de rocas subterráneas le impide aflorar; se buscaría entonces fragmentar dichas capas rocosas.

Por último se habla de la instalación de centrales eléctricas térmicas. Estas se conocen ya en su forma natural en Nueva Zelandia, donde se explota el agua caliente de los geysers.

Pero se ha proyectado crear núcleos artificiales de calor mediante explosiones atómicas y luego bombear agua para extraer vapor.

Este último proyecto es muy discutido entre los especialistas.

Usos pacíficos de los explosivos nucleares

Al finalizar la segunda guerra mundial, comenzó a pensarse en la gran utilidad que se podría obtener de los explosivos nucleares, aplicados a la ingeniería civil.

La fácil remoción, con dichos medios, de grandes masas de tierra ponía al alcance del hombre la realización de proyectos gigantescos: canales navegables, mares artificiales, nuevas cursos para ríos, etc.

Sin embargo, estas metas, teóricamente accesibles, constituían una quimera irrealizable, por la radiactividad que se desprendería.

Los diversos países que poseían explosivos nucleares, especialmente, Estados Unidos y la U.R.S.S., organizaron comisiones especiales para que estudiasen el problema, tanto desde el punto de vista técnico, para obtener los máximos rendimientos, como el de seguridad de la población (bombas nucleares  «esterilizadas»).

La utilización de explosivos a gran escala para el movimiento de tierras se efectúa desde hace bastante tiempo en la U.R.S.S.; se trata, naturalmente, de explosivos químicos convencionales; pero la experiencia que se obtiene de su manejo es totalmente trasladable a procesos de mayor envergadura, como pueden ser los nucleares.

En la década del 60, los técnicos soviéticos han utilizado tales explosivos químicos en la región de Samarkanda, para modificar ligeramente el curso del río Zeravshan.

En los países occidentales, los primeros anteproyectos con explosivos nucleares datan de 1956, cuando Egipto nacionalizó el canal de Suez.

El peligro que podía correr el comercio inglés hizo pensar al gobierno de Gran Bretaña en abrir un nuevo canal que comunicase el mar Mediterráneo con el mar Rojo, a través de Israel; dicho canal partiría de un punto cercano a la zona de Gaza y desembocaría en el golfo de Aqaba.

En   1957,   la Comisión  Nacional  de   Energía  Atómica  de los   Estados   Unidos   aprobó   un   programa   de   trabajo   con explosivos nucleares, que recibió el significativo nombre de Reja de arado.

En la actualidad, dicho programa ha invertido ya 25 millones de dólares en el estudio de proyectos de ingeniería civil, entre los que se destacan un nuevo tendido de vía férrea a través de las montañas de California, y un nuevo canal para unir los océanos Atlántico y Pacífico, que sustituya al de Panamá, de características antiguas e insuficiente para el tráfico actual.

Dicho canal tendría una anchura de 330 metros, en vez de los 200 actuales; todavía no está decidida su ubicación, pues se citan dos rutas posibles; una de ellas, a través de Panamá, por el Sasardi y el Morti, y la otra, por Colombia, partiendo del golfo de Urabá, en el Atlántico, por el río Atrato y su afluente Truandó.

El movimiento de tierras con medios nucleares resultaba mucho más económico que el realizado con los medios mecánicos clásicos.

Así, una bomba de dos megatones de potencia costaba unos 600.000 dólares; utilizando explosivos químicos se necesitaban 2.000.000 de toneladas, que importan unos 200 millones de dólares.

Hay que señalar que el costo de una bomba nuclear es bastante independiente de la potencia que libera, es decir, una bomba de 20 kilotones no vale el doble que otra de 10 kilotones; el costo de esta última era en su momento de unos 350.000 dólares, y ya se ha dicho lo que vale una de 2 megatones !no llega al doble!), cuya potencia es 200 veces mayor.

De lo anterior, se desprende que un proyecto nuclear es tanto más económico cuanto mayor sea la  obra  a   realizar.

Para dar idea de la potencia de los explosivos nucleares basta saber que una bomba de 100 kilotones libera, al explotar, un billón de calorías, hace subir la temperatura de la zona en 10 millones de grados y da lugar a una onda expansiva de 1.000 megabares de presión.

Como se ha dicho al principio, el único factor que limitó, hasta ahora, el uso de estos potentes medios es la radiactividad desprendida en las explosiones. Pero, también en este aspecto, se ha progresado sensiblemente.

La Comisión Internacional de Protección contra las Radiaciones dá como límite máximo de radiactividad permisible 0,5 Roentgen, que es la dosis recibida normalmente por un paciente al que se le hace una radiografía dental.

Pues bien, este valor de radiactividad se encontraba ya a 100 kilómetros del centro de explosión de las bombas de 100 kilotones utilizadas en el año 1962.

Mediante explosiones controladas la zona  de  radiactividad  peligrosa  se  ha  reducido,  y  los  0,5 Roentgen aparecen a unos 45 kilómetros del lugar de la explosión.

Pero la nube radiactiva (que no abarca un círculo con centro en la explosión, sino que tiene forme de lengua a partir de dicho centro), no sólo se ha reducido en longitud, sino también en anchura, de manera que se logró que el peligro de la radiactividad se reduzca unas 1.000 veces.

En un futuro próximo, se espere conseguir bombas nucleares «esterilizadas», cuya red actividad peligrosa no supere los 4 kilómetros, a contal desde el centro de la explosión.

Minería: Los explosivos nucleares utilizan la energía nuclear para fragmentar la roca.

Dadas las características propias de los elementos nucleares que se emplean como fuente de energía y los riesgos asociados a la implementación de este tipo de tecnología, tanto para las personas como para el medio ambiente, actualmente no se usan en la minería.

Enlace Externo: Preguntas Frecuentes Sobre Los Explosivos

El Espacio Curvo:Teoría de Relatividad y la Curvatura Espacial

El Espacio Curvo Teoría de Relatividad

La teoría general de la relatividad constituye la culminación de los logros de Albert Einstein.

Fue el resultado exitoso de un denodado esfuerzo de cuatro años para extender su teoría especial de la relatividad.

Esta teoría demuestra que la luz puede quedar atrapada en un hueco negro.

Se describen aquí esos extraños objetos y lo que sería un viaje a su interior.

A propósito de objetos extraños, se discute la posible existencia de túneles o huecos de gusano que conducen hacia otro universo.

¿Pueden tales huecos de gusano emplearse para viajar en el tiempo?.

Se dice lo que las teorías de Einstein afirman al respecto.

Einstein comprendió desde el comienzo que la teoría especial de la relatividad quedaba restringida a una clase particular de movimiento: el movimiento uniforme, es decir, el movimiento sin aceleración.

Buscó entonces durante más de una década una teoría más general de la relatividad y finalmente logró su objetivo, en 1917.

Luego de cuatro años de muy intenso trabajo, en los que hubo muchas salidas en falso y callejones sin salida, finalmente salió airoso y desarrolló la Teoría General de la Relatividad.

La teoría es muy matemática y sus detalles son difíciles de entender, aún hoy sus implicaciones son revolucionarias.

Publicó su versión final de la teoría a comienzos de 1916, en los Annalen der Physik, la misma prestigiosa revista donde había publicado su teoría especial de la relatividad, su formula E = mc² y sus demás artículos importantes.

El artículo de la relatividad general fue titulado «Formulación de la teoría general de la relatividad».

El artículo comienza con el enunciado de que todas las leyes de la física deben ser válidas en cualquier marco de referencia animado de cualquier tipo de movimiento. La relatividad no está ya restringida al movimiento uniforme: el movimiento acelerado está incluido.

Con esta proposición, Einstein creó una teoría de la gravedad, un sistema del mundo, con un conjunto de ecuaciones básicas que, cuando se resuelven, proporcionan las leyes que cumple el universo.

En esta teoría los objetos producen una deformación del espacio-tiempo que los rodea, lo cual afecta el movimiento de cualquier cuerpo que entra en esta región del espacio-tiempo.

Einstein había pensado ya en esta posibilidad desde 1907, cuando desarrolló su principio de equivalencia.

Pero necesitaba las complejas matemáticas de Marcel Grossmann para construir una teoría completa de la gravedad.

Aunque esta distorsión del espacio-tiempo ocurre en cuatro dimensiones, veamos lo que ocurre en dos.

Imaginemos una lámina de plástico flexible estirada por los cuatro extremos y sujeta con algunas tachuelas, como la que se muestra en la figura de abajo.

espacio curvo teoria general de la relatividad

Éste es nuestro espacio-tiempo de cuatro dimensiones en dos dimensiones.

Ahora ponemos de alguna manera una bola de billar en medio de la lámina.

El peso de la bola estira el plástico y produce una hondonada.

Si colocamos ahora una canica sobre la lámina de plástico, ésta rueda hacia la bola de billar.

Si empujamos la canica hacia los lados, ésta describe una curva alrededor de la hondonada y comienza a moverse en una espiral descendente hasta chocar con la bola de billar.

La bola de billar no atrae a la canica. Ésta rueda hacia la bola de billar a causa de la hondonada que se formó en la lámina de plástico, la distorsión del espacio.

e manera similar, el Sol crea una depresión en la estructura del espacio-tiempo. La Tierra, los planetas y cometas se mueven en este espacio-tiempo distorsionado.

El Sol no atrae a la Tierra…. La depresión que el Sol crea en el espacio-tiempo hace que la Tierra se mueva a su alrededor.

El Sol modifica la geometría del espacio-tiempo.

En relatividad general no existe la fuerza gravitacional.

La gravedad es producto de la geometría.

Bien entonces en base a lo antedicho,…¿Cual  es la forma del Universo? ¿Es cúbico, esférico o completamente ilimitado, extendiéndose hasta el infinito?.

Toda la información que poseemos acerca de los confines del Universo proviene de la luz (y ondas de radio) que recibimos de las galaxias distantes. Parece que la luz alcanza la Tierra desde todas las direcciones, lo que hace pensar en la simetría del Universo, sea esférico o infinito.

Pero el Universo no es nada de eso, y no se puede representar totalmente por una figura simétrica de tres dimensiones.

Sus fronteras exteriores no se pueden visualizar, debido a que la luz no nos proporciona su información propagándose en líneas rectas. Todo el espacio comprendido entre sus límites es curvo.

El espacio no es tridimensional, como un edificio o una esfera, sino tetradimensíonal, y la cuarta dimensión es el tiempo.

El tiempo aparece en las ecuaciones que expresan las propiedades del espacio, pero no se puede representar.

La idea básica del espacio-tiempo de cuatro dimensiones es fácil de visualizar.

De hecho, se usa a todas horas.

Supongamos que hemos aceptado la invitación a cenar de una amiga, el 29 de julio, viernes, a las 7 p.m., en un restaurante del centro de la ciudad.

El restaurante queda en el piso 44 del edificio del Banco Central, situado en la esquina de la Avenida 9 de Julio con Sarmiento.

Para encontrarnos con la amiga en el restaurante, el viernes, necesitamos ponernos de acuerdo sobre cuatro números: tres que describen la ubicación específica del restaurante (Avenida 9 de Julio, Sarmiento, piso 44) y otro que describe el tiempo (7 p.m. del viernes). Si vamos a las 8 p.m. del miércoles al restaurante no nos encontraremos.

El   espacio   es  curvo   y   está   distorsionado, porque contiene materia —todos los billones y billones de estrellas y galaxias del Universo—.

La luz sufre los efectos de las fuerzas gravitatorias, ejercidas por la materia del espacio, y, en distancias largas, se propaga según líneas curvas y no rectas.

Aun nuestro propio Sol, que es una estrella sin mucha masa, curva apreciablemente un rayo de luz que, dirigiéndose de una estrella lejana a» la Tierra, pasa a pocos grados de él.

La dirección de la curvatura observada iparece sugerir que la luz se dobla hacia dentro.

Un rayo de luz que parte de cualquier punto es, en conjunto, atraído siempre Hacia el centro del Universo.

Dicho rayo, después de sufrir la acción de toda la materia del Universo, que lo atrae hacia dentro, vuelve, finalmente, al mismo punto de partida.

Es como partir de un punto cualquiera de la Tierra y viajar continuamente en línea recta. La «línea recta» se vá doblando en un camino curvo alrededor de la superficie del planeta.

Cada 40.000 kilómetros (circunferencia de la Tierra), el camino termina en su punto de partida, for mando un gran círculo.

La curvatura del espació se puede visualizar por la extraña conducta de la luz; en particular, de la velocidad de la luz: La velocidad es la distancia recorrida dividida por el tiempo.

Cualquier  ilustración respecto al comportamiento de la velocidad de la luz incluye también la dimensión del tiempo (que no se puede incluir en un diagrama puramente espacial).

curva espacio

Si la luz no fuera afectada por la materia, y siempre se propagara en línea recta (es.decir, a la misma velocidad), el espacio nó estaría distorsionado ni curvado.

Entonces podría representarse como una superficie plana de dos dimensiones (con lo que nos ahorraríamos la tercera dimensión, a pesar de que ella es realmente necesaria).

Si la luz describe un gran círculo alrededor del Universo y vuelve al punto de partida, el diagrama de dos dimensiones se transforma en una esfera de tres dimensiones, y los caminos de la luz son círculos alrededor de la esfera. La luz cambia de dirección; luego, su velocidad varía.

curva espacio hacia afuera

Las teorías de la relatividad de Albert Einstein están todas ligadas al comportamiento de la velocidad de la luz.

En su teoría general de la relatividad, Einstein (1916)  demostró lo que debía suceder si la luz interaccionaba con la materia.

En sus ecuaciones se presentaban tres posibilidades: la luz no era afectada, en cuyo caso el Universo debía ser plano; la luz se doblaba, bien hacia dentro o hacia fuera.

Las dos últimas posibilidades conducen a un espacio curvo de cuatro dimensiones.

Pero si la luz se curva hacia fuera en lugar de hacia dentro, el diagrama toma la forma de una silla de montar y las curvas son hipérbolas en lugar dé círculos.

Los rayos de luz se saldrían continuamente y nunca retornarían a su punto de partida.

La evidencia experimental que se posee parece  indicar una curvatura hacia el interior del espacio.

Fuente Consultada:
Einstein Para Dummie s Carlo I. Calle
Revista Tecnirama Fascículo N°120 Enciclopedia de la Ciencia y la Tecnología
50 Cosas que debe saber sobre el Universo Joanne Bajer
Einstein y su Teoría de la Relatividad Byron Preiss (ANAYA)

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Enlace Externo:• Astrofísica y Física

El Principio de Equivalencia – Teoría de la Relatividad General

El Principio de Equivalencia – Teoría de la Relatividad General

La teoría general de la relatividad constituye la culminación de los logros de Einstein.

Fue el resultado exitoso de un denodado esfuerzo de cuatro años para extender su teoría especial de la relatividad.

En esta parte se explica el significado de la teoría y se discute su influencia sobre nuestra concepción del universo.

La teoría general demuestra que la luz puede quedar atrapada en un hueco negro. Se describen aquí esos extraños objetos y lo que sería un viaje a su interior.

Cuando estudiamos física, observamos que existen varios tipos de movimientos, normalmente usamos los rectilineos, como por ejemplo cuando viajamos de una ciudad a otra, o cuando caminamos de nuestra casa a la escuela.

También están los circulares, es decir que el objeto sigui una trayectoria curva, como cuando «revoleamos» una piedra atada a un hilo.

También dentro de estos tipos de trayectorias, tenemos aquellos en donde la velocidad es constante, es decir no varia, por ejemplo cuando viajamos en un tren a 70 Km./h y  siempre esa velocidad es la misma al paso del tiempo, son movimiento de velocidad uniforme.

Y también hay otro movimiento llamado acelerados que es cuando nuestra velocidad va cambiando a traves del tiempo y podríamos decir que es el caso mas normal de nuestra vida.

Cuando salimos en nuestro auto, la velocidad pasa de  0 Km/h , cuando está denido a otra velocidad mas alta.

Luego cuando llegamos a destino apretamos el freno y la velocidad llega a cero (cuando nos detenomos) en algunos segundos.

Cuánto mas grande sea esa aceleración mas rápido vamos a avanzar o a detenernos, y viceversa, si la aceleración es nula o ceo, la velocidad será siempre uniforme y no aumentará ni disminuirá, podemos decir que el movimiento uniforme es una caso especial del movimiento acelerado, cuando la aceleración es cero.

Albert Einstein comprendió desde el comienzo que la teoría especial de la relatividad quedaba restringida a una clase particular de movimiento: el movimiento uniforme, es decir, el movimiento sin aceleración. Buscó entonces durante más de una década una teoría más general de la relatividad y finalmente logró su objetivo, en 1917.

Einstein  en su principio de relatividad afirma que las leyes de la física son las mismas para todos los observadores que se mueven con movimiento uniforme.

Como todas las cosas se comportan de la misma manera para un observador en reposo y para otro que se mueve con movimiento uniforme con respecto al primero, es imposible detectar el movimiento uniforme.

Siguiendo con su espíritu investigativo, Einstein comenzó a reflexionar sobre las limitaciones de la relatividad especial, porque la velocidad constante o uniforme es un caso de un movimiento mas general, que como vimos antes, del movimiento acelerado.

Einstein pensaba, y estaba en lo ciento que la aceleración es fácil de detectar.

Nunca dudamos cuando viajamos en un automovil, y este acelera, pues no sentimos apretados o «empujados» contra nuestro asiento. Lo mismo cuando frena bruscamente , nos vamos hacia adelnate y sentimos el efecto de la aceleración y del movimiento.

Albert, estuvo con este problema (que parece tan simple para nosotros) mucho tiempo en su cabeza sin lograr un modelo que le permita seguir avanzando con su novedosa teoría.

En una conferencia dictada en Kyoto en diciembre de 1922, relató al auditorio que un día, estando sentado en su silla de la oficina de patentes de Berna, se le ocurrió de súbito una idea: si alguien se cayera del techo de la casa, no sentiría su propio peso.

No sentiría la gravedad. Ésa fue «la idea más feliz de mi vida«, dijo.

La mencionada idea puso a Einstein en la vía que conducía a la teoría general de la relatividad, extensión de su teoría especial, que debería incluir toda clase de movimientos, no sólo el movimiento uniforme.

Al desarrollarla, inventó una nueva teoría de la gravedad que reemplazó a la ley de gravitación universal de Isaac Newton.

EXPLICACIÓN DE SU IDEA:

La respuesta a los problemas de Einstein era, literalmente, tan simple como caer de un tejado.

La idea de Einstein surgió al darse cuenta de que alguien que cayera hacia la tierra no sentiría el efecto de la gravedad.

Como es difícil imaginar una caída libre desde un tejado, imaginemos un hombre que cae desde un avión.

Según cae, todo lo que lleva consigo cae a la misma velocidad (la ley de la gravitación universal de Newton, que dice que la fuerza gravitatoria es proporcional a la masa de los objetos).

Si se da la vuelta, las monedas no se le saldrán del bolsillo, ya que están aceleradas hacia la tierra al igual que él.

Si se mete la mano en el bolsillo, saca unas cuantas monedas y las deja caer (si las arrojara con fuerza sería distinto), seguirían cayendo con él.

Todo esto demuestra una cosa: la caída libre ha cancelado la gravitación. En otras palabras, aceleración es equivalente a gravitación.

Para ilustrarlo, imaginemos un ascensor en el último piso de un rascacielos muy alto.

Dentro, duerme plácidamente un físico, junto a su despertador. Un segundo antes de que suene el despertador, cortamos los cables que sostienen el ascensor.

El ascensor empieza a caer con un movimiento acelerado hacia el suelo, suena el despertador, y el físico se despierta. Al despertar, se siente ligero, sin peso.

El despertador flota a su lado. Saca las llaves del bolsillo, las deja caer y también flotan.

El físico se divierte, no está asustado,porque cree que alguien le ha colocado en una nave y se encuentra en el espacio.

Incapaz de pensar que alguien le haya colocado en el ascensor, no imagina que lo que está experimentando es una caída libre, y se vuelve a dormir.

Ahora, imaginemos el mismo ascensor enganchado a una nave que le traslada al espacio y ascelera hacia arriba. Dentro del ascensor hemos vuelto a colocar a nuestro físico y su despertador. Justo antes de que suene el despertador, ponemos en marcha la nave y el ascensor se desplaza a 9,8 m por segundo cada segundo (9,8 m/s2, la aceleración que sentimos debido a la fuerza de gravedad de la Tierra).

El físico ve el reloj en el suelo, y siente su propio peso sobre el suelo del ascensor.

Saca las llaves de su bolsillo, las tira y caen al suelo, cerca de él, describiendo una perfecta parábola en su caída.

El físico está cada vez más divertido, porque piensa que quien fuera que le había puesto en el espacio, le ha llevado ahora de regreso a la Tierra.

Incapaz de pensar que alguien se lo está llevando del planeta, no se da cuenta de que lo que está experimentando no es la gravedad, sino una aceleración.

Así que se vuelve a dormir.

Einstein demostró por lo tanto que el movimiento no-uniforme, de la misma forma que el uniforme, es relativo.

Sin un sistema de referencia, es imposible saber diferenciar entre la fuerza de una aceleración y la fuerza de gravedad.

ingravidez, astronautas en sus practicas

Su equivalencia permite a la NASA entrenar a sus astronautas en condiciones de ingravidez, en un avión en caída acelerada que iguala la aceleración gravitacional de la tierra.

Durante unos minutos, los que van dentro del avión están en la misma situación que nuestro físico en el ascensor que caía desde lo alto del rascacielos.

Los astronautas en sus entrenamientos recrean las condiciones de gravedad cero del espacio de este modo, volando en un avión a reacción (adecuadamente apodado el Vomit Comet —o Cometa del Vómito—) en una trayectoria propia de una montaña rusa.

Cuando el avión vuela hacia arriba, los pasajeros se quedan pegados a sus asientos porque experimentan fuerzas mayores que la gravedad. Cuando después se inclina hacia delante y cae en picado hacia abajo, son liberados del tirón de la gravedad y pueden flotar dentro del aparato.

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EQUIVALENCIA ENTRE  GRAVEDAD Y ACELERACIÓN:

En su artículo del Annual Review, Einstein explicó mediante su experimento mental que es imposible distinguir una aceleración constante de los efectos de la gravedad.

Llamó a esta idea principio de equivalencia, porque mostraba la equivalencia entre aceleración y gravedad.

Según Einstein, la gravedad es relativa. Existe sólo cuando hay aceleración.

Cuando los científicos dejan caer la bola en la nave espacial acelerada, la bola es libre y no está acelerada.

La bola está en movimiento uniforme y la nave acelera hacia ella.

Los científicos sienten la aceleración de la nave.

Si uno de los astronautas salta fuera de la nave, quedará liberado de la aceleración del vehículo y no sentirá ninguna aceleración.

No sentirá ningún movimiento, porque el movimiento sin aceleración (movimiento uniforme) no puede identificarse.

principio de equivalencia

Newton había explicado la gravitación por la fuerza de atracción universal;  Einstein la explicó en 1916 por la geometría del espacio-tiempo…

Transcurridos casi ochenta años, la audacia de aquel salto conceptual sigue suscitando la admiración de los físicos.

Einstein construyó la relatividad general intuitivamente, a partir de «las sensaciones que experimentaría un hombre al caerse de un tejado», en un intento de explicar los fenómenos gravitacionales sin la intervención de fuerza alguna.

El personaje en estado de ingravidez imaginado por Einstein no tiene motivo para pensar que está cayendo, puesto que los objetos que lo acompañan caen a la misma velocidad que él, sin estar sometidos aparentemente a ninguna fuerza. Debe seguir, pues, una trayectoria «natural», una línea de máxima pendiente en el espacio-tiempo.

Esto implica que los cuerpos responsables de la gravitación (la Tierra, en este caso) crean una curvatura del espacio-tiempo, tanto más pronunciada cuanto mayor es su masa. Los planetas, por ejemplo, caen con trayectorias prácticamente circulares en la depresión (de cuatro dimensiones…) creada por la masa del Sol.

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El mismo principio es válido cuando la nave está de vuelta en la Tierra.

Cuando el astronauta deja caer la bola, ésta no siente ninguna aceleración.

Como la aceleración de la bola se debe a la atracción gravitacional de la Tierra, la bola no siente ninguna gravedad.

La bola que el astronauta deja caer flota ahora en el espacio, como los astronautas de la lanzadera espacial. Es el suelo, la Tierra, que sube para encontrar la bola y chocar con ella.

¿Cómo puede ser esto?… La Tierra está en completa sincronía con los demás planetas, moviéndose con la Luna alrededor del Sol en una órbita precisa.

La Tierra no puede moverse hacia arriba para chocar con la bola; tendría que arrastrar consigo a todo el sistema solar.

Esto es realmente lo que ocurre, según Einstein. Al saltar de un trampolín quedamos sin peso, flotando en el espacio, mientras la

Tierra con todo el sistema solar aceleran en nuestra dirección.

No estamos acelerados. Es la Tierra la que lo está. No sentimos la gravedad porque para nosotros no existe.

De acuerdo con Einstein, gravedad es equivalente a movimiento acelerado.

Los astronautas de la nave espacial acelerada, lejos del sistema solar, sienten una gravedad real, no una mera simulación de gravedad.

Y el astronauta que salta de la nave y la ve acelerar alejándose de él está en la misma situación que nosotros cuando saltamos del trampolín y vemos que la Tierra acelera hacia nosotros.

El principio de equivalencia de Einstein dice: «La gravedad es equivalente al movimiento acelerado. Es imposible distinguir los efectos de una aceleración constante de los efectos de la gravedad».

Fuente Consultada:
Revista Tecnirama Fascículo N°120 Enciclopedia de la Ciencia y la Tecnología
50 Cosas que debe saber sobre el Universo Joanne Bajer
Einstein Para Dummie s Carlo I. Calle
Einstein y su Teoría de la Relatividad Byron Preiss (ANAYA)

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Enlace Externo:Relatividad general, la equivalencia por principio

Historia de Ciencia Tecnica Tecnologia y Sus Avances

Historia de la Ciencia ,Técnica y Tecnología: Curiosidades y Avances Científicos

INTROUDUCCIÓN: Si consideramos la ciencia como la investigación sistemática de la realidad a través de la observación, la experimentación y la inducción (conocido como método científico)

Sin duda, se realizaron descubrimientos, pero de forma fragmentaria. La mitología y la religión dominaron como formas de explicar el mundo.

Esto empezó a cambiar con las especulaciones de los primeros filósofos griegos, que excluían las causas sobrenaturales de sus explicaciones sobre la realidad.

Al llegar el s. III a.C. la ciencia griega era muy elaborada y producía modelos teóricos que han dado forma desde entonces al desarrollo de la ciencia.

Con la caída de Grecia ante el imperio Romano, la ciencia perdió su estado de gracia. Se lograron pocos avances importantes, salvo en medicina, y el trabajo realizado estaba firmemente enraizado en las tradiciones y los marcos conceptuales griegos.

Durante varios siglos, desde la caída del imperio Romano en el s. V d.C, la ciencia fue prácticamente desconocida en Europa occidental. Sólo la civilización islámica conservó los conocimientos griegos , y los transmitió más tarde de nuevo a Occidente.

Entre los s. XIII y XV se lograron algunos avances en el campo de la mecánica y la óptica, mientras que algunos hombres como Roger Bacon insistieron en la importancia de la experiencia y de la observación personal.

El s. XVI señaló la llegada de la llamada «revolución científica», un período de progreso científico que empezó con Copérnico y culminó con Isaac Newton.

La ciencia no sólo logró descubrimientos conceptuales sino que consiguió también un enorme prestigio.

La ciencia y todo lo que la rodeaba llegaron a estar muy de moda a finales del s. XVII, y atrajeron una gran cantidad de patrocinios reales y gubernamentales.

Dos hitos de esta nueva moda fueron la fundación de la Académie de Sciences por Luis XIV en Francia y de la Royal Society por Carlos II en Inglaterra.

En el curso del s. XIX la ciencia se profesionalizó y se estructuró en carreras y jerarquías emergentes, centradas en universidades, departamentos de gobierno y organizaciones comerciales.

Esta tendencia no se interrumpió con la llegada del s. XX, que ha visto cómo la ciencia dependía cada vez más de los avances tecnológicos, avances que no han escaseado.

La ciencia moderna es inmensa y extremadamente compleja. Es virtualmente imposible llegar a tener una visión global consistente de lo que ocurre en la ciencia.

Por este motivo, mucha gente la ve con algo de suspicacia. Sin embargo, la civilización occidental está completamente sometida a la creencia de que el progreso científico es un valor positivo y una fuerza que contribuye al bien de la humanidad.

Aunque algunos de los mayores peligros y horrores del mundo tienen sus raíces en el esfuerzo científico, también existe la esperanza de que, con el tiempo, la ciencia proporcionará soluciones viables para ellos.

Marie Curie (1867-1934) cientifica

Ejemplo de científico abnegado y apasionado por el descubrimiento y estudio de la naturaleza. Marie Curie (1867-1934). La científica polaca que, con su marido francés Pierre (1859-1906) y Henri Becquerel (1852-1908), recibió el premio Nobel de física de 1903 por el descubrimiento de la radioactividad. También recibió el de química de 1911 por el descubrimiento de dos elementos, el radio y el polonio.

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Efecto Fotoeléctrico-Radiación Cuerpo Negro-El Cuanto de Energía
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Usos del Transbordador Espacial-Mision y Características

Usos del Transbordador Espacial: Misión, Características y Misiones de la NASA

El Transbordador Espacial, Una Nave de ida y vuelta: Uno de los principales problemas de la exploración espacial es el alto coste de las misiones.

Hay que tener en cuenta que, hasta hace poco tiempo, los cohetes no eran reutilizables.

Para cada lanzamiento se empleaba un cohete que se iba destruyendo por etapas, a medida que se quemaba el combustible.

Las piezas desechadas eran abandonadas durante el viaje.

Por ello, se consideró importante desarrollar un vehículo espacial que fuera reutilizable, y no se destruyese en cada misión.

Este vehículo fue la lanzadera espacial de la NASA.

En el momento del lanzamiento, la lanzadera tiene acoplados unos cohetes propulsores que se desprenden durante las primeras etapas del vuelo y caen al mar, de donde se recuperan para utilizarse de nuevo en vuelos futuros.

Una vez desprendidos los cohetes propulsores, la lanzadera se impulsa por sus propios medios hasta entrar en órbita alrededor de la Tierra.

Después de orbitar alrededor de nuestro planeta, la lanzadera vuelve a aterrizar como un avión normal, a una velocidad de unos 300 km/h.

Imagen Abajo: El Transbordador Espacial, u orbitador, es el único vehículo espacial en el mundo que se puede volver a usar. Se eleva en el espacio montado sobre un gigantesco cohete y luego es capaz de volver a aterrizar como un avión. Puede estar listo para volver a usarse en sólo seis días y medio.

Carga pesada: Del mismo modo que los astronautas, el Trasbordador Espacial lleva equipaje. Satélites, sondas espaciales o laboratorios espaciales son llevados dentro del compartimiento de cargas.

Super aterrizaje: Frenos de carbón, un timón dividido en dos y alerones especiales reducen su velocidad. Al tocar la pista de aterrizaje se abre un paracaídas.

Protectores térmicos: Un escudo hecho de siliconas cubre al Trasbordador Espacial, protegiéndolo de una temperatura superior a 1.260 °C durante su entrada en la atmósfera.

Arranque: El despegue del Trasbordador Espacial está controlado automáticamente por computadoras a bordo de la nave por un centro de control desde la base en Tierra. La fuerza que desplegan los cohetes durante el despegue es tres veces mayor que la fuerza de gravedad de nuestro planeta.

Los gases calientes que emanan del cohete impulsan la nave espacial hacia arriba.

Toma sólo 50 minutos alcanzar la órbita terrestre.

Ver el Trasbordador Discovery Por Dentro

La flota de transbordadores. Con una flotilla de seis transbordadores, la NASA ha llevado a cabo apasionantes misiones en el espacio. Ésta es la historia resumida de cada uno de ellos.

• Columbia:

Su primer vuelo fue en 1981. Fue bautizado así en honor al buque que circunnavegó el globo por primera vez con una tripulación de estadounidenses.

En 1998, puso en órbita la misión Neurolab para estudiar los efectos de la microgravedad en el sistema nervioso.

Neurolab fue un esfuerzo colectivo entre seis agencias espaciales, incluyendo la Agencia Espacial Europea. Se desintegró durante su reentrada a la Tierra en febrero de 2003. Columbia voló 28 veces.

• Challenger.

Realizó su ‘primera misión en 1982. Recibió el nombre del buque inglés que exploró los mares en el siglo XIX.

En 1984, el astronauta Bruce McCandless se convirtió en la primera persona en realizar una salida espacial autónoma en una unidad de maniobra individual. El Challenger voló 10 veces.

• Discovery.

Entró en acción en 1984. Bautizado en honor a uno de los barcos del explorador británico James Cook que lo condujeron a las islas del Pacífico Sur.

En 1998 llevó a Pedro Duque por primera vez al espacio en una misión histórica en la que participó también el ex astronauta estadounidense John Glenn, el primer hombre de EE. UU. en orbitar la Tierra. Discovery llevó a cabo 30 misiones.

• Atlantis.

Su primer vuelo fue en 1985.Lleva el nombre del velero del Instituto Oceanográfico de Woods Hole, que fue el primer barco en ser usado para investigaciones marinas en Estados Unidos. En 1995 llevó al espacio la primera de nueve misiones para atracar en la Estación Espacial Mir. Atlantis viajó 26 veces.

• Endeavour.

Es el más joven de la flotilla y fue operativo en 1992. Está bautizado en honor al primer .buque del explorador británico lames Cook en las islas del Radico Sur. En 2001 timo lamiswndeñstalarel brazo robot de la Estación Espacial Internacional. Votó oí 19 ocasiones.

Enterprise.

Fue el primer modelo y se usó en pruebas tripuladas durante los noventa para estudiar cómo planeaba en el ale al ser soltado desde un anón. Sin embargo, nunca voló al espacio. Fue bautizado con el nombre de la nave espacial de la serie Star Trek.

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Los últimos cinco cambios claves para volver al espacio

Calentadores: Colocar calentadores eléctricos cerca de los puntos de fijación del depósito externo para prevenir la formación de cristales de hielo. Además, diseñar espuma aislante que no se separe de las paredes del depósito en el despegue.

Paneles de Carbono: Realizar análisis -rayos X, ultrasonido, corriente electromagnética y termografía- de los 44 paneles de carbono-carbono reforzado que recubren los bordes de ataque de las alas, el morro y las compuertas del tren de aterrizaje delantero antes de cada vuelo. Además, detectar brechas en estos paneles durante el vuelo e inventar formas de repararlas en órbita.

Videos y fotos:Evaluar la condición del transbordador durante el despegue, usando cámaras de vídeo y fotografía de la más alta resolución.

Aislante Térmico: El material aislante térmico que recubre los propulsores de aceleración es una mezcla de corcho con una pintura protectora colocada con tecnología puntera, que evita que el aislante se despegue en grandes fragmentos.

Capsula de Seguridad: Diseñar una cápsula de seguridad expulsable para los astronautas.

Paracaídas y vehículo de escape en emergencias:

La NASA trabaja también en un sistema de escape por si algo va mal durante el despegue.

En el Centro Espacial Marshall se están llevando a cabo ensayos con motores de cohetes en una serie de Demostraciones de Aborto en Plataforma que incluyen paracaídas y una cápsula similar al vehículo de escape.

«El accidente del Columbia fue ocasionado por una serie de errores colectivos. Nuestro regreso al espacio debe ser un esfuerzo colectivo», dice el director de la agencia, Sean O’Keefe.

A medida que el personal de la NASA se repone de la tragedia y se prepara a volar nuevamente, es importante recordar que explorar el cosmos es una actividad sin duda peligrosa y lo seguirá siendo durante mucho tiempo. Por eso, cualquier medida de seguridad es poca.

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Hasta el momento, las únicas lanzaderas que están en funcionamiento son las de EE.UU. La agencia espacial soviética construyó, en los años ochenta del pasado siglo, una lanzadera espacial denominada Buran (en ruso, tormenta de nieve).

El prototipo llegó a realizar tres viajes de prueba, sin tripulación, con notable éxito, en 1988.

No obstante, no eran buenos tiempos para la exploración espacial en aquel país.

La Unión Soviética se desmoronó y, antes de que la agencia espacial rusa actual tomara las riendas, muchos proyectos quedaron en el aire por falta de financiación.

Entre ellos, la lanzadera Buran.

Casi al mismo tiempo, la agencia espacial europea (ESA) desarrolló su propia lanzadera, la Hermes.

Nuevamente fueron los problemas de financiación los que causaron el abandono del proyecto, a mediados de la década de 1990.

Actualmente, la última lanzadera en desarrollo es la X-38, de la NASA, una pequeña nave que servirá como vehículo de rescate y emergencia para la estación espacial internacional.

lanzadera espacial columbia

COLUMBIA es una lanzadera espacial recuperable fabricada en la NASA.

Esta lanzadera espacial tiene un aspecto similar a un avión DC-9 pero con el ala en delta, y es el fruto de un programa de investigación aprovado en tiempos del presidente Kennedy y puesto en marcha por el presidente Nixon.

Para su despegue y puesta en órbita cuenta con dos cohetes que, una vez cumplido su cometido, se desprenden y caen hacia el océano frenados por dos grandes paracaídas, lo que posibilita su recuperación y posterior empleo en otros vuelos, después de una revisión y puesta a punto.

Finalizada su misión en el espacio, la lanzadera efectúa su reentrada en la atmósfera, soportando las altas temperaturas provocadas por la fricción merced a un recubrimiento antitérmico, y aterriza en una pista convencional, pero un poco más larga que las utilizadas por los aviones Jumbo.

Estas lanzaderas, que por sus características de recuperabilidad se denominan también transbordadores espaciales, pueden llevar cómodamente hasta cinco satélites de tamaño medio y una vez en órbita terrestre desprenderse de su carga, ahorrando así los enormes gastos de lanzamiento de cada satélite.

También pueden acercarse hasta un satélite averiado en órbita y recuperarlo para devolverlo a la Tierra o proceder a su reparación in situ.

Su primer vuelo despegó de cabo Kennedy el 12 de abril de 1981 y tomó tierra 54 horas más tarde en el desierto de California. J. Young y R. Crippen fueron sus tripulantes y su misión principal fue comprobar el funcionamiento general de la aeronave.

El segundo lanzamiento se llevó a cabo el 18 de noviembre de 1981 y en él se realizaron diversos experimentos científicos y tecnológicos, entre los que cabe destacar las pruebas de funcionamiento de un brazo robot, de construcción canadiense, cuya finalidad es depositar y retirar satélites artificiales de su órbita.

El tercer lanzamiento se realizó el 22 de marzo de 1982 y en el trancurso del vuelo se comprobó el comportamiento térmico de la aeronave, dirigiendo alternativamente sus distintas partes hacia el sol y manteniendo cada orientación durante largo tiempo.

También se realizaron comprobaciones, que se repiten en cada vuelo, del comportamiento de las distintas partes de la nave en los momentos más comprometidos, despegue y reentrada en la atmósfera, junto con comprobaciones de compatibilidad de los distintos elementos que componen el ingenio espacial.

Se probó nuevamente el brazo telemanipulador, para lo cual se colocó en su extremo un conjunto de instrumentos destinados a estudiar las modificaciones producidas en el entorno espacial por el gas y el polvo que se escapan de la areonave, conjunto que pesaba 160 kg.

Se realizaron también experiencias de producción de un enzima, uroquinasa, que puede constituir un medicamento contra la formación de coágulos sanguíneos, y cuyo aislamiento en condiciones de ingravidez es mucho más fácil que en los laboratorios terrestres.

Por último se realizaron experiencias de fabricación de microsferas de polestireno en condiciones de ingravidez, las cuales son muy útiles tanto en el campo médico como en el industrial.

Finalmente, el 22 de junio de 1982 se realizó un cuarto lanzamiento del Columbia, en el cual se repitieron las mismas experiencias que en el vuelo anterior y se añadieron otras dos.

Una de ellas consistió en la separación por elec-troforesis de materiales de interés biológico, para observar las características del proceso en condiciones de ingravidez.

La segunda fue una experiencia de interés militar, y por tanto sometida a restricciones informativas.

Con todo, se sabe que se trataba de probar un telescopio de rayos infrarrojos enfriado por helio líquido, con el que se pretendía detectar la radiación calórica emitida por un misil en vuelo, y además distinguir entre las emitidas por cada tipo de misil.

Con la puesta a punto de este telescopio los Estados Unidos tendrían la base para el establecimiento de una red de satélites de alerta.

Este cuarto vuelo ha sido la última prueba del programa norteamericano del transbordador espacial, el cual entra ahora en su fase de utilización práctica, durante la cual el Columbia alternará sus vuelos con las nuevas aeronaves Challenger, Discovery y Atlantics.

Fuente Consultadas:
La Enciclopedia del Estudiante Tomo 05 Santillana
Actualizador Básico de Conocimientos Universales Océano

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Enlace Externo: Homenaje al Transbordador Espacial

Usos de la Energia Nuclear Aplicaciones y Beneficios

Usos de la Energía Nuclear Ejemplos de Aplicaciones Practicas

En el siglo XIX, los combustibles fósiles –carbón, petróleo y gas– fueron los grandes protagonistas del impulso industrial.

Aún en la actualidad, estos recursos proveen casi el 90% de la energía empleada en el mundo.

La certidumbre de que la existencia de carbón, gas y petróleo era limitada llevó a la búsqueda de fuentes de energía renovables.

La gran fuerza liberada por el átomo, trágicamente experimentada por Estados Unidos sobre Hiroshima y Nagasaki en 1945, hizo pensar en el aprovechamiento de la energía nuclear con fines pacíficos.

Fue así cómo, en el marco de la guerra fría, las potencias mundiales, además de incrementar su arsenal atómico, se esforzaron por desarrollar la energía nuclear con fines pacíficos, en especial a través de la construcción de centrales atómicas.

Diversos accidentes, como el ocurrido en 1979 en la central nuclear de Three Mile Island, en Estados Unidos, pusieron en evidencia que el uso de la energía atómica era realmente peligroso para la humanidad.

Entre otros motivos, porque el almacenamiento definitivo de residuos que permanecen miles de años altamente radioactivos plantea problemas por ahora irresolubles.

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Usos y Aplicaciones Mas Comunes En:

1-Electricidad
2-Medicina
3-Agricultura y Alimentación
4-Hidrología
5-Minería
6-Industrias
7-Arte
8-Medio Ambiente
9-Exploración Espacial
10-Cosmología

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USOS DE LA ENERGIA NUCLEAR

1-USO EN ELECTRICIDAD

uso energia nuclear

En cada vez mas países, como en España, más del 20% de la electricidad consumida anualmente se produce en las centrales nucleares

2-USO EN MEDICINA

uso en medicina energia nuclear

Las técnicas de diagnóstico y tratamiento de La medicina nuclear son fiables y precisas: radiofármacos, gammagrafia. radioterapia, esterilización…

3-USO HIDROLOGÍA

uso nuclear en hidrologia

Los isótopos se utilizan para seguir los movimientos del ciclo del agua e investigar las fuentes subterráneas y su posible contaminación.

4-AGRICULTURA Y ALIMENTACIÓN

uso en agricultura de la energia nuclear

Control de plagas de insectos, mejora de las variedades de cultivo, conservación de alimentos.

5-USO EN MINERÍA

uso en mineria de la enrgia nuclear

A través de sondas nucleares se puede determinar la composición de las capas de la corteza terrestre.

6-EN INDUSTRIA

Los isótopos y radiaciones se usan para el desarrollo y mejora de los procesos industriales, el control de calidad y la automatización.

7-EN ARTE

la energia nuclear en el arte

Las técnicas nucleares permiten comprobar la autenticidad y antigüedad de las obras de arte, asi como llevar a cabo su restauración

8- EN MEDIO AMBIENTE

uso nuclear en el medio ambiente

Técnicas como el Análisis por Activación Neutrónica permiten la detección y el análisis de diversos contaminantes

9-EN EXPLORACIÓN ESPACIAL

energia nuclear en la exploracion espacial

Las pilas nucleares se utilizan para alimentar la instrumentación de satélites y de sondas espaciales

 10-EN COSMOLOGÍA

El estudio de la radiactividad de los meteoritos permite confirmar la antigüedad del universo.

Uso en las Centrales Nucleares

La generación de electricidad es el empleo más importante de la energía liberada en una fisión nuclear.

Para ello es necesario controlar la reacción de fisión en cadena; hace falta un sistema que impida que el número de fisiones por unidad de tiempo sobrepase ciertos límites.

Esto se logra mediante el reactor nuclear

Un reactor nuclear consiste básicamente en un recipiente en cuyo interior se encuentra el combustible nuclear (uranio o plutonio).

Dicho combustible se suele introducir en forma de pastillas encapsuladas en una serie de vainas metálicas ,rodeadas por un material moderador, que forman el interior del reactor.

Para el control de la reacción existen unas barras deslizantes, compuestas de un material capaz de absorber neutrones (boro o grafito).

Según se introduzcan más o menos barras de control en el interior del reactor, el número de neutrones absorbidos será mayor o menor, de este modo se puede controlar el número de fisiones que ocurren por unidad de tiempo.

Si las barras se introducen totalmente, la reacción de fisión se detiene.

Todo el conjunto del reactor se halla encerrado por el blindaje biológico, que es una envoltura de metal y hormigón cuya finalidad es impedir el paso de la radiación o gases contaminantes o radiactivos al medio ambiente.

La energía liberada por la fisión del combustible se manifiesta en forma de calor, que se extrae mediante un refrigerante que suele ser agua y que, a causa del calor recibido, se convierte en vapor a alta presión.

El vapor así producido es utilizado para mover turbinas que están acopladas a los generadores eléctricos, posteriormente es enfriado y forzado a circular nuevamente dentro del reactor mediante bombas.

Cuando el combustible empleado es el uranio, puede presentarse en dos variedades: uranio natural o uranio enriquecido.

El uranio natural contiene una pequeña proporción de átomos de uranio-235, que es el único que puede fisionar en el reactor.

Por ello es necesario mejorar sustancialmente la eficiencia del reactor, sobre todo en lo que hace a la absorción indeseada de neutrones, esto encarece la estructura del reactor pero generalmente se compensa con el bajo costo del uranio natural.

Por el contrario, el uranio enriquecido presenta una proporción mucho más alta de átomos de uranio-235, que se logra mediante un costoso proceso de refinamiento químico.

El uranio-235 va desapareciendo del combustible debido a las fisiones; después de cierto tiempo de funcionamiento del reactor es necesario recambiar el combustible.

Esta operación se logra sacando algunas de las vainas que contienen el combustible y reemplazándolas por otras con combustible nuevo.

La generación de electricidad mediante reactores de fisión nuclear presenta grandes ventajas pero también serios inconvenientes.

Entre las ventajas, las más importantes son que no producen contaminación directa de la atmósfera dado que no hay emisión de gases de combustión y que no dependen del suministro de combustibles fósiles que eventualmente han de agotarse.

Los inconvenientes tienen que ver con el tipo de residuos que produce su operación, que consisten en material radiactivo (cuya peligrosidad persiste durante muchos miles de años), por esta razón es muy difícil su tratamiento.

Además, hay que destacar las consecuencias extremadamente graves que tienen para las personas y el medio ambiente los eventuales accidentes que pueden ocurrir, y han ocurrido, en las centrales nucleares.

Estas características compiten firmemente entre sí y hacen que el empleo de las centrales nucleares tenga tantos fervientes defensores como opositores.

usina nuclear esquema Esquema reactor nuclear

La fusión nuclear se presenta como una fuente energética alternativa con muchos menos inconvenientes que la fisión y tantas o más ventajas.

Actualmente, la construcción de una central nuclear en base a la fusión se presenta como un serio desafío tecnológico.

La fusión se ha logrado en el laboratorio en condiciones muy especiales que no pueden ser llevadas a la escala necesaria para construir una central nuclear que sea económicamente rentable, es decir, que entregue más energía que la que consume y lo haga a un costo que compita con otros mecanismos de generación.

El problema fundamental radica en que la única forma conocida de lograr fusión es comprimir un gas altamente recalentado, a temperaturas superiores a los millones de grados. Este proceso se logra mediante dispositivos llamados botellas magnéticas.

Recientemente, a principios de 1989, dos científicos reportaron haber descubierto un mecanismo mediante el cual se podía lograr la fusión nuclear a temperatura ambiente.

El anuncio revolucionó a la comunidad científica internacional por las espectaculares consecuencias que esto tendría y se denominó fusión fría al fenómeno.

Lamentablemente, pese a que innumerables grupos de investigadores de todo el mundo trataron de repetir el proceso, ninguno logró resultados positivos y actualmente se sospecha que los experimentos originales estuvieran mal hechos.

Ver: Funcionamiento de una Central Nuclear

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La Datación Arqueológica

La datación de una muestra arqueológica es el procedimiento por el cual se determina su antigüedad.

El más conocido es el que emplea el isótopo carbono-14 y que permite determinar la edad de restos fósiles o piezas fabricadas por el hombre de hasta 50.000 años de antigüedad.

El carbono está presente en la atmósfera terrestre, formando dióxido de carbono, en tres variedades isotópicas: el carbono-12, -13 y -14.

El carbono-12 y -13 son estables, sin embargo el segundo es muy raro: tan sólo 1 de cada 100 átomos de carbono es carbono-13.

En cambio, el carbono-14 es radiactivo con un período de semidesintegración de 5700 años.

Al desintegrarse, el carbono-14 se transforma en nitrógeno-14 y emite radiación Beta y debería desaparecer paulatinamente de la atmósfera.

Sin embargo, si bien se lo encuentra en proporción escasísima, hay evidencia de que ésta ha permanecido casi inalterada por muchas decenas de miles de años.

Esto es debido a que también existe un mecanismo por el cual se forma carbono-14 a partir del nitrógeno-14.

Este hecho tiene lugar en las capas más altas de la atmósfera y consiste en la transmutación del nitrógeno-14 en carbono-14 producida por la radiación cósmica.

El carbono-14 así formado se combina con el oxígeno para dar dióxido de carbono y es transportado a las capas más bajas de la atmósfera por las corrientes de aire.

Estos dos mecanismos, el de desintegración y el de creación, han llegado a un equilibrio: la cantidad de carbono-14 que se desintegra durante cierto tiempo es igual a la que se crea en ese tiempo.

De tal modo la abundancia de carbono-14 en la atmósfera permanece constante.

Como bien sabes, durante el proceso de fotosíntesis las plantas toman dióxido de carbono de la atmósfera y asimilan el carbono a su organismo. Por este motivo, una parte del carbono que hay en las plantas será carbono-14.

Cuando la planta muere, el carbono-14 de su organismo comienza a desaparecer lenta pero inevitablemente, debido a su desintegración.

El resultado de este complicado mecanismo es: ¡un fósil vegetal tiene incorporado su propio reloj!.

Para saber el tiempo que ha trascurrido desde su muerte bastará con medir la abundancia de carbono-14 que hay en él y que será tanto menor cuanto más tiempo haya transcurrido.

Los físicos han podido establecer cuál es la ley que sigue esta disminución y confeccionaron tablas de la abundancia en función del tiempo.

Por lo tanto, una vez conocida esa abundancia bastará con comparar el valor medido con esa tabla para saber la edad del fósil.

Como ya te imaginarás, este fenómeno que afecta el carbono que hay en las plantas también afecta a los animales pues, en algún paso de la cadena alimentada, ellos se nutren de las plantas.

También afecta la composición del suelo, pues en la mayor parte de los casos las plantas al morir se integran a él.

También a los utensilios y objetos creados por los hombres primitivos, como las vasijas de barro.

Por estas razones, este método de datación sirve para analizar una variedad muy grande de muestras.

Debemos decir, sin embargo, que falla cuando se trata de determinar edades de más de 50.000 años, en cuyo caso se emplean otros métodos.

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Utilización en Medicina y Otras Areas

Aprovechando la acción destructiva de las radiaciones sobre la materia, los radioisótopos se emplean en medicina en el tratamiento contra el cáncer, radiando con cobalto-60 los tumores que se quieren eliminar.

También se emplean en la esterilización de material médico y quirúrgico.Los radioisótopos pueden introducirse en un organismo vivo o en cualquier otro material y puede seguirse su trayectoria a través de él.

Por ello se emplean como trazadores o marcadores en investigaciones médicas, químicas, industriales, etc.

Por ejemplo, el isótopo yodo -131 se utiliza en medicina para diagnosticar enfermedades de la tiroides.

En química y biología, los isótopos radiactivos se utilizan para realizar estudios sobre velocidad y mecanismo de reacciones.

En la industria, se emplean para localizar fugas en el transporte de fluidos, por ejemplo, en un oleoducto.

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 Desventajas del uso de radioisótopos

En contrapartida a su utilidad, el manejo de materiales radiactivos plantea problemas de difícil resolución.

Entre ellos se destacan la eliminación de los residuos radiactivos que se producen y el control de la seguridad de las personas encargadas de su manipulación y de las comunidades próximas a las instalaciones nucleares.

De hecho, un accidente nuclear de la magnitud del ocurrido en la central de Chernobil puede haber afectado, según algunas estimaciones, la salud de más de medio millón de personas, sin contar las enormes pérdidas materiales que ha originado.

VER:DESCRIPCIÓN DEL PROCESO DE LA FISIÓN DEL URANIO

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Ampliación: Los Beneficios de la Energía Nuclear

La energía nuclear es cuestionada debido a los daños que puede causar al ambiente y a los seres vivos si no existe un control estricto de los reactores nucleares y de los desechos radiactivos, y por su utilización en la fabricación de armamento altamente destructivo.

Sin embargo, la energía nuclear puede tener múltiples usos beneficiosos para la humanidad, no solo en la generación de energía eléctrica —una fuente de energía menos contaminante que el petróleo o el carbón—. sino también por su aplicación en otras áreas de la actividad científica y productiva. Entre ellas:

1 | Agricultura y alimentación

a) Control de plagas. En la llamada técnica de los insectos estériles se suministran altas emisiones de radiación para esterilizar insectos machos en laboratorio y que no dejen descendencia al aparearse. De este modo es posible controlar su población sin utilizar productos químicos nocivos.

b) Mutaciones. La irradiación aplicada a semillas permite cambiar la información genética de ciertas variedades de vegetales para obtener nuevas variedades con características particulares.

c) Conservación de alimentos. Las radiaciones son utilizadas para eliminar microorganismos patógenos presentes en los alimentos y aumentar, de este modo, su período de conservación.

2 | Hidrología

Mediante técnicas nucleares, es posible desarrollar estudios sobre los recursos hídricos. Por ejemplo, caracterizar y medir corrientes de aguas, fugas en embalses, identificar el origen de las aguas subterráneas, etcétera.

3 | Medicina

Se utilizan radiaciones y radioisótopos como agentes terapéuticos y de diagnóstico.

En el diagnóstico, se utilizan fármacos radiactivos para estudios de tiroides, hígado, riñon, para mediciones de hormonas, enzimas, etcétera.

En terapia médica se pueden combatir ciertos tipos de cáncer con resultados exitosos, especialmente cuando se detectan tempranamente.

4 | Medio ambiente

Se utilizan técnicas nucleares para la detección y análisis de diversos contaminantes del medio ambiente.

5 | Industria e investigación

a) Trazadores. Se elaboran sustancias radiactivas que son introducidas en un determinado proceso y, luego, se detecta la trayectoria de la sustancia por su emisión radiactiva.

En el ámbito de la Biología, la introducción de compuestos radiactivos marcados ha permitido observar las actividades biológicas hasta en sus más mínimos detalles.

b) Imágenes. Es posible obtener imágenes de piezas utilizando radiografías que reciben el nombre de gammagrafía y neutrografía. Por ejemplo, se puede comprobar la calidad en piezas cerámicas, detectar la humedad en materiales de construcción, etcétera.

a) Datación. Se emplean técnicas isotópicas para determinar la edad en formaciones geológicas y arqueológicas. Por ejemplo, se utiliza la técnica de carbono-14, para determinar la edad de fósiles.

Fuente Consultada: Físico Químico de Pilar Escudero y Otros

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• ►CRONOLOGÍA

1938 — Otto Hahn, Lise Meitner y Fritz Strassman descubren en Alemania la fisión nuclear del uranio.

1942 — Primera reacción nuclear en cadena en un laboratorio de Chicago dirigido por Enrico Fermi.

1945 — El bombardero Enola Gay lanza la primera bomba atómica de fisión nuclear sobre la ciudad japonesa de Hiroshima. Poco después, los Estados Unidos lanzan la segunda sobre Nagasaki.

1949 — La Unión Soviética realiza su primera prueba nuclear en Kazajstán.

1952 — Estados Unidos hace explotar su primera bomba de fusión nuclear en el atolón de Bikini, en el Océano Pacífico. Los británicos realizan su primera prueba en las islas australianas de Monte Bello.

1956 — Gran Bretaña pone en marcha su primera central nuclear comercial, en Sellafield, con una potencia de 50 Mw. Francia pone en marcha su primera central nuclear experimental, en Marcoule, en el departamento de Chusclan, en el Gard, con una potencia de 7 Mw.

1959 — Francia pone en marcha dos nuevos reactores nucleares en Chusclan, de 40 Mw cada una.

1960 — Francia realiza su primer ensayo nuclear en el desierto del Sahara.

1968 — España construye su primera central nuclear de las nueve que posee actualmente, se llama José Cabrera y se encuentra en el término municipal de Almonacid de Zorita, en Guadalajara, junto al río Tajo, con una potencia de 160 Mw.

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Aplicaciones Energia Atomica despues de la Guerra Mundial Historia

Historia Evolución Tecnológica Post Guerra Mundial: La Energía Atómica

Aunque fue la culminación de varios años de intensas investigaciones, la explosión de las primeras bombas atómicas constituyó para el mundo entero un acontecimiento totalmente inesperado.

De inmediato se hizo evidente, sin embargo, que era posible seguir dos líneas de desarrollo.

Una de ellas era puramente militar: cada una de las grandes potencias tenía que demostrar su capacidad de construir independientemente la nueva arma, si quería mantener su credibilidad militar.

En aquel momento, la única forma de defensa parecía ser la capacidad demostrable de recurrir a represalias del mismo tipo.

La segunda línea de desarrollo era la posibilidad de utilizar esta fuente totalmente nueva de energía no de manera descontrolada, como en la bomba, sino mediante el desarrollo de tecnologías completamente innovadoras que la controlaran y la pusieran al servicio de la industria.

Aplicaciones Energia Atomica

De hecho, los dos aspectos estaban estrechamente interrelacionados, como lo demuestran los acontecimientos en el Reino Unido.

En ese país, hasta 1951, el programa de energía atómica había estado orientado en gran medida a los aspectos militares, que imponían la necesidad de producir plutonio.

A partir del mencionado año, las dos líneas comenzaron a acercarse dado que las pilas atómicas diseñadas para producir plutonio también se podían utilizar para generar energía eléctrica.

Una de ellas fue la denominada Pippa, que producía plutonio y generaba electricidad como subproducto.

Esta pila fue la base de energía de Calder Hall, la primera central nuclear importante del mundo, que se inauguró en 1956.

Sorprendentemente, teniendo en cuenta la enorme cantidad de dinero y trabajo que habían dedicado al proyecto Manhattan, los norteamericanos demostraron escaso interés por el desarrollo de la energía atómica como fuente controlada de electricidad en los primeros años de la posguerra.

Sólo la marina norteamericana se dedicó a estudiar seriamente el tema, al reconocer su enorme potencial para mantener a las naves indefinidamente en alta mar, sin necesidad de repostar.

En 1955 se construyó el submarino Nautilus, primero de una larga serie de naves subacuáticas propulsadas por energía atómica.

En 1959, los soviéticos produjeron el rompehielos nuclear Lenin.

Sin embargo, tan sólo en 1957 se inauguró la primera central nuclear de Estados Unidos, en Shippingport, Pennsylvania.

También en este caso, los soviéticos se habían colocado a la cabeza, con la entrada en funcionamiento en 1954, en Obninsk (cerca de Moscú), de una pequeña central nuclear que utilizaba uranio como combustible y grafito como moderador.

El calor generado en el núcleo del reactor pasaba en primer lugar a un sistema de circuito cerrado de agua a alta presión y luego era transferido a un sistema independiente de agua, que generaba el vapor necesario para poner en marcha las turbinas.

Un sistema en cierto modo similar de refrigeración por agua fue desarrollado por Estados Unidos para el reactor de Shippingport y por Canadá para los reactores Candu, construidos en los años 50.

La refrigeración por agua tiene la ventaja de ser sencilla y barata, pero tiene también sus inconvenientes.

En caso de emergencia (por ejemplo, demasiado calor generado en el núcleo), el agua se convertiría rápidamente en vapor y dejaría de cumplir con su vital función de refrigeración.

Por este motivo, Francia y el Reino Unido se inclinaron por los reactores refrigerados con gas, ya que éste no cambia de estado por mucho que se caliente.

El primer reactor del Reino Unido, el de Calder Hall, tenía un sistema de refrigeración a gas.

Mientras tanto, en los años 50, se estaba desarrollando un nuevo tipo de reactor que utilizaba como combustible una combinación de uranio-238 y plutonio-239.

Los neutrones generados por el plutonio interactúan con el uranio y producen más plutonio; de esta forma se consigue varias veces más energía que en los reactores convencionales con una misma cantidad de uranio.

El primer reactor de este tipo fue inaugurado en la localidad escocesa de Dounreay en 1959, y la central nuclear Phénix, de características similares, entró en funcionamiento poco después en Marcoule, Francia.

Al finalizar la década de los años 40, se había dedicado considerable atención a la posibilidad de utilizar otro tipo distinto de refrigerante para los reactores.

Se trataba del metal sodio, que funde a 98 °C, ligeramente por debajo del punto de ebullición del agua y muy por debajo de la temperatura normal de operación de los reactores.

Esquema de un Reactor Nuclear

Desde el punto de vista termodinámico, viene a constituir un medio interesante de transferencia del calor, pero presenta varios inconvenientes.

Es un elemento muy reactivo químicamente, capaz de provocar corrosión en la mayoría de los materiales con los que entra en contacto.

Más concretamente, reacciona de forma explosiva con el agua.

Precisamente esta propiedad lo descartó como refrigerante para los reactores submarinos (tema que interesaba a la marina norteamericana), aunque los Laboratorios Argonne, cerca de Chicago, y General Electric, en Schenectady, habían realizado varios estudios.

La Conferencia atómica de 1955

Al final de la Segunda Guerra Mundial, Estados Unidos era la única nación que poseía la bomba atómica.

Durante casi una década trató de mantener en «secreto» y, por medio de unas leyes draconianas y una reserva sin precedentes en tiempos de paz, intentó evitar que se propagaran los conocimientos de la tecnología nuclear. Sin embargo, en 1949 la Unión Soviética hizo estallar su primera bomba atómica.

Cuando Eisenhower ocupó el cargo de presidente de los Estados Unidos en 1952, al comprender que era inevitable que se propagaran los conocimientos nucleares, decidió adoptar dos iniciativas con el fin de internacionalizar la energía atómica y garantizar que la difusión de esta tecnología fuera aplicada con fines pacíficos y no militares.

En su famosa alocución titulada «Átomos para la paz», pronunciada ante la Asamblea General de las Naciones Unidas en 1953, propuso la fundación de la Agencia Internacional de Energía Atómica con el propósito de controlar la aplicación pacífica de dicha tecnología. L

a segunda iniciativa de los Estados Unidos llevó a la Conferencia Internacional sobre Usos Pacíficos de la Energía Atómica, celebrada en el Palais des Nations, en Ginebra, entre el 8 y el 20 de agosto de 1955.

En la conferencia fueron presentadas unas 450 ponencias científicas. Setenta y tres Estados y ocho agencias especializadas de las Naciones Unidas enviaron a sus respectivas delegaciones, las cuales estaban formadas por un total de 1.428 delegados, aparte de los 350 observadores procedentes en su mayor parte de universidades y empresas comerciales.

El extraordinario éxito de la conferencia, a la que asistieron 905 periodistas y en la que participaron numerosos expertos en ciencia nuclear, se debió a su carácter técnico más que político. Los científicos procedentes de diversos países, los cuales habían estado trabajando aisladamente, pudieron comprobar que básicamente habían llegado a las mismas conclusiones.

La ciencia y la tecnología han hecho grandes progresos desde 1955 y muchos países han comprobado que las ilimitadas perspectivas de una tecnología nuclear pacífica no eran tan benéficas como habían supuesto en un principio.

Pero el intercambio de información entre Oriente y Occidente, el Norte y el Sur, contribuyó a aliviar las tensiones internacionales y sentó las bases para la creación de la Agencia Internacional de Energía Atómica, la cual está funcionando con éxito desde 1957, fecha de su fundación.

Concepto Físico de Energia: Tipos,Transformaciones y Ejemplos

Concepto Físico de Energia: Tipos,Transformaciones y Ejemplos de Trabajo Mecanico

Si preguntamos con impaciencia qué es la energía no esperemos una respuesta rápida.

La energía no es fácil de definir -entre otras cosas-por que no siempre podemos percibirla por medio de los sentidos.

Si nos piden que describamos una naranja, la podemos apoyar sobre un plato y mirarla para después olería, tocarla y probarla; en cambio, sería imposible colocar un poco de energía en el plato para arremeter con nuestros sentidos.

Si bien la energía «no se ve», puede percibirse por sus efectos.

Por ejemplo, se manifiesta como energía del movimiento en un cuerpo que cae, en forma de luz y calor en el fuego, como energía química en una pila que hace funcionar una radio, en el flujo de la corriente eléctrica que mantiene en servicio a los electrodomésticos, a escala nuclear en una gigantesca explosión y, aunque parezca increíble, «en la naranja que apoyamos sobre el plato» almacenada como energía de reserva.

Para empezar podríamos definir al concepto de energía, como «la capacidad de realizar trabajo«.

Una persona que trabaja necesita disponer de una reserva de energía que, en este caso, procede de los alimentos que ingiere.

La comida es una especie de combustible que se quema dentro de nuestro cuerpo, y una parte de la energía que se libera en el proceso de combustión es utilizada para mantener su temperatura, en tanto que otra es consumida por los músculos al moverse, lo que, en definitiva, constituye un trabajo mecánico.

En física, se realiza un trabajo cuando se traslada un peso a una cierta distancia.

Su magnitud es el resultado del producto de la fuerza aplicada por la distancia recorrida, siempre que ambas tengan la misma dirección.

Si se levanta un ladrillo de 1 kg. a 1 metro de altura, se realiza un trabajo para vencerla fuerza de la gravedad.

La fuerza aplicada es de 1 kg. y, como se ejerce a lo largo de 1 metro, el trabajo realizado es 1 kilográmetro (1 kgm.).

Al realizar este trabajo, se comunica energía al ladrillo.

La persona que lo levanta le transfiere parte de la energía procedente de los alimentos que previamente ha ingerido.

La energía adquirida por el ladrillo está en la forma de energía potencial, o energía de posición.

Si lo dejamos caer, la energía potencial se convierte en energía cinética (energía debida a su movimiento).

Izquierda: Al levantar el ladrillo, el hombre realiza un trabajo y le transfiere energía mecánica, que se convierte en energía potencial.

Medio: El ladrillo ha adquirido mayor energía potencial, cuya magnitud está dada por el producto de la fuerza por la distancia (altura).

Derecha: Al dejar caer el ladrillo, la energía potencial que había adquirido anteriormente se convierte, ese momento, en energía cinética.

De hecho, energía y trabajo están íntimamente relacionados, aplicándose este último término al proceso de transformación entre dos tipos distintos de energía.

La cantidad de trabajo realizado es igual a la cantidad de energía que el ladrillo adquiere.

Si se levanta el ladrillo a una altura doble se realiza un trabajo también doble, y el ladrillo adquiere el doble de energía.

Un hecho tan simple como levantar un ladrillo y dejarlo caer es causa de que la energía sufra distintas transformaciones.

En primer lugar, la energía química de las sustancias orgánicas complejas, contenidas en nuestros alimentos, se convierte, fisiológicamente, en energía calorífica.

Después, se transforma en energía mecánica (en nuestra mano), para convertirse, posteriormente, en la energía potencial adquirida por el ladrillo.

Al dejarle caer, la energía potencial se transforma en energía cinética y, al chocar con el suelo, parte de esta energía cinética se convierte de nuevo en calor, y otra parte se transmite al aire como energía acústica.

Es posible seguir el curso de una cierta cantidad de energía en esta cadena de transformaciones, ligadas por la realización de un trabajo.

La cadena puede ramificarse si, en una etapa determinada, la energía se transforma en otros el momento inicial que en cualquiera de las etapas seguidas en un determinado proceso.

Este principio constituye la denominada ley de la conservación de la energía, que es uno de los principios fundamentales de la física.

La palabra energía deja de pertenecer exclusivamente al lenguaje común para ingresar al lenguaje científico en el año 1807.

La propuesta nace del médico y físico inglés Thomas Young, profesor de Filosofía Natural, de la Royal Institution de Londres.Thomas Yung

Energía, en griego significa trabajo y Young la empleó para describir muchos fenómenos que los físicos de la época denominaban fuerza viva y que en la actualidad denominamos energía cinética o energía del movimiento.

La definición de energía dada por Young fue ignorada durante muchos años.

Según él, energía era la capacidad para realizar un trabajo. Generalizando, hoy en día trabajo es la «aplicación de un esfuerzo para realizar una tarea».

Una grúa que levanta un contenedor realiza un trabajo.

Ocurre lo mismo cuando una pelota rueda de un punto a otro o desplazamos una lapicera para dibujar una palabra en el papel.

Tanto la grúa como la pelota y la lapicera deben sufrir la aplicación de una «fuerza», por esto la física define al trabajo como «la aplicación de una fuerza a través de una distancia».

Dicho en otras palabras, un trabajo es la fuerza  que levanta, empuja o tira de un objeto a través de un número variable de metros.

La cantidad total de energía en el universo fue y será siempre la misma.

Existen otros tipos de energía de especial importancia: energía luminosa, energía eléctrica y energía magnética, que pueden también transformarse en las otras modalidades de energía anteriormente descritas.

Por ejemplo, es frecuente que se transformen entre sí las energías eléctrica, calorífica y luminosa; estas dos últimas se obtienen fácilmente de la primera.

La energía eléctrica es la que poseen los electrones cuando circulan por un circuito eléctrico sometido a una «presión eléctrica»; viene expresada por el producto de tres factores: la tensión, la intensidad y el tiempo.

En las lámparas, la energía eléctrica se transforma en luz y calor.

Aunque su función primordial es la de proporcionar luz, las lámparas no son muy eficientes, y sus filamentos han de ponerse al rojo para poder emitirla.

En una lámpara común, sólo un 5 % de la energía eléctrica se convierte en energía luminosa.

El 95 % se transforma en calor.

Los electrones, al fluir a través del circuito eléctrico, transfieren su energía al filamento de la lámpara, de igual forma que el hombre transmite energía al ladrillo al levantarlo o empujarlo.

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Aunque la energía puede existir en muchas formas, tedas ellas son equivalentes. En el sistema cegesimal (basado en el centímetro, en el grano y en el segundo), la unidad de energía es el «ergio» el que puede expresarse cualquier tipo de energía. Para que los números que se obtengan en las medidas sean sencillas se han introducido otras unidades de energía, más adecuadas.

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SISTEMA SEXAGESIMAL SISTEMA BRITÁNICO
Energía
mecánica
ERGIO
Si levantamos una masa de 1 gramo a la altura de un centímetro, adquiere una energía de 981 ergios.
LIBRA PESO-PIE
Energía adquirida al levantar una libra peso, un pie.
1 Ib. wt. ft. = 1,36
X 10″ ergios
Energía
calorífica
CALORÍA
Si hacemos subir 1°C la temperatura de 1 gramo de agua, ésta adquiere una energía calorífica de 1 caloría.
1 caloría = 4,19X 107 ergios.
B.T.U. (UNIDAD TÉRMICA BRITÁNICA)
Cantidad de energía calorífica que adquiere una libra de agua cuando su temperatura se eleva 1° Farenheit .
1 b.t.u. = 1,055
X 107
Energía
eléctrica
JULIO
Un julio es la energía desarrollada por una corriente de un amperio, cuando fluye durante un segundo a través de una diferencia de potencial de 1 voltio.
1 julio = 107 ergios.
No existe equivalente.
Energía de
partículas atómicas
ELECTRÓN-VOLTIO
Es la energía adquirida por un electrón acelerado a través de una diferencia de potencial de 1 voltio.
1 eV = 1,6X I»»12 ergios.
No existe equivalente.

Los electrones propios del filamento absorben esta energía y pasan a un estado excitado, encontrándose entonces en una posición similar a la que tenía el ladrillo después de haberlo levantado.

Los electrones excitados pasan, casi inmediatamente, al estado original, con la consiguiente emisión de un tipo especial de energía, que afecta la porción sensible de la retina del ojo.

El cerebro humano interpreta esta impresión como una sensación luminosa.

El Sol es, prácticamente, la fuente de toda la energía recibida por la Tierra.

Parte de dicha energía es luz visible, pero otras porciones son invisibles.

EL SOL

El aparentemente sólido sol es en realidad una bola gaseosa opaca de hidrógeno. Su núcleo interno está en constante estado de fusión con liberación de enormes cantidades de luz y calor. Esto se hace perceptible a partir del halo de un eclipse.

La energía electromagnética (que comprende la energía luminosa) transmitida por el Sol es absorbida por las plantas y transformada en energía química, pues éstas la utilizan para sintetizar sustancias orgánicas complejas.

La energía química es la principal fuente de energía directamente aprovechable por el hombre, y sus alimentos y combustibles lo confirman claramente.

La hulla, por ejemplo, proviene de restos vegetales que absorbieron energía luminosa del Sol, hace millones de años, y que puede ser liberada al quemarse este carbón.

Dentro de la física, la energía es una magnitud de gran importancia, por la razón de que no puede ser destruida.

Si para un determinado proceso realizamos un cómputo energético, la energía inicial es igual a la final.

Por este motivo, la energía es una magnitud cuya medida resulta siempre útil.

La aparición de esta magnitud en todas las ramas de la física refuerza su importancia. Es la única que interviene tanto en mecánica, como en óptica, termodinámica, acústica, electricidad, magnetismo, física nuclear, etc.

Muchas de las distinciones establecidas entre las diversas ramas de la física no están muy bien definidas precisamente porque la energía puede transformarse, al mismo tiempo, en dos o más modalidades.

Un ciclista, al mover los pedales, está realizando un trabajo.

La fuerza que ejercen sus pies se transmite a las ruedas y las hace girar.

La energía desarrollada por el ciclista se transforma en energía cinética, ya que tanto él como la bicicleta se mueven.

La dínamo de la bicicleta convierte una pequeña fracción de la energía cinética en energía eléctrica, que se usa para calentar el filamento de una lámpara y hacer que ésta emita energía luminosa.

TIPOS DE ENERGÍA

La energía calórica encuentra su origen en cualquiera de las otras formas: si martillamos un clavo (energía mecánica), la cabeza del clavo se calienta; el Sol nos da su calor en el frío invierno y nos broncea en el verano (energía radiante); la corriente eléctrica y el gas natural (energía química) son capaces de proporcionarnos calor en las épocas de baja temperatura.

La energía lumínica nos es tan familiar que a veces no somos capaces de valorarla.

La energía química, es la que nos proporcionan los alimentos y los combustibles. Un dispositivo ingenioso proporciona energía eléctrica a expensas de una reacción química: la pila.

la energía eléctrica es un fenómeno de naturaleza parecida a la de los imanes y la que recibimos a diario desde la usina generadora.

Se origina en una turbina que desarrolla energía mecánica a partir de la energía química que le proporciona el combustible.

La energía nuclear es la manifestación energética que el hombre ha descubierto más recientemente.

Es también la más peligrosa porque aún no se la sabe controlar perfectamente y puede ser usada con fines no pacíficos.

Esta energía se obtiene destruyendo el núcleo del átomo.

Si la operación es controlada, esa energía servirá para mover la turbina que fabrica electricidad ; si no se controla, se revivirán episodios tristes como el de Hiroshima y Nagasaki en la Segunda Guerra Mundial.

La energía mecánica la más familiar para todos, y no es más que la que se pone en juego en el movimiento del cuerpo de una maquinaria, el simple acto de martilla o golpear el parche de un tambor, el arrojar una piedra o batir un pote de crema.

La física la clasifica en energía potencial y energía cinética.

La energía potencial es la que guardan come reserva los cuerpos en reposo. Cuando un niño de cuatro años ya lee y escribe todos dicen que el un «genio en potencia»; quieren decir que aún no es un genio, pero lleva en sí mismo cualidades «potenciales» que le permitirán serlo en el futuro.

En cambio la energía cinética (de kinema que en griego significa movimiento) es la energía que los cuerpos gastan al ponerse en movimiento.

La energía cinética se diferencia de la potencial porque en aquélla influye un nuevo factor: la velocidad con la que el cuerpo se mueve.

La humanidad todavía no tiene la última palabra en el tema energético. «Le llevó toda su existencia descubrirla y todavía no ha terminado de hacerlo».

MASA Y ENERGÍA:

La materia misma es una fuente de energía. Una masa pequeñísima es equivalente a una gran cantidad de energía. Concretamente, un gramo es equivalente a 931.000.000.000.000.000.000 ergios

No es fácil, sin embargo, transformar la masa en energía.

Esto sólo puede realizarse en circunstancias especiales; por ejemplo, en un reactor nuclear.

Los átomos de uranio, al desintegrarse, «pierden» una pequeña fracción de su masa, la cual se convierte en energía.

Si un átomo fuera un estadio de fútbol, su núcleo sería como una mosca en el centro del campo de juego.

Pero cuando se divide un núcleo inestable como el del Uranio, la energía desprendida por unos pocos kilogramos de este metal es equivalente a la explosión de miles de toneladas de TNT.

Esta reacción llamada fusión ocurre normalmente sin detenerse en el sol.

El hombre reproduce este fenómeno en las usinas nucleares y en las bombas atómicas.

Las bombas H tienen un poder que ronda las cien kilotoneladas (1 kilotonelada es igual a 1000 toneladas de TNT).

E=m.c2

La conversión teórica de masa en energía conduce a cantidades asombrosas.

Estos ejemplos representan el equivalente de un kilogramo de masa convertido en energía:

– una plancha eléctrica encendida un millón de años.

– un acondicionador de aire en marcha 300.000 años.

– una caldera doméstica encendida sin parar de 25.000 a 30.000 años.

– un automóvil que da 180.000 veces la vuelta al mundo.

– el mayor buque cisterna dando 400 veces la vuelta al mundo.

Un escape pequeño puede ser grandísimo…

Einstein explicó la cantidad de energía que se pierde al transformarse la masa en energía, con la ecuación:

E=m.c2

Esta fórmula ha iniciado la era atómica y ha aclarado el mecanismo del sol como fuente de energía solar.

La fórmula encierra la afirmación de que la masa puede transformarse en energía y viceversa.

«E» quiere decir energía; «M» significa masa y «C» representa la velocidad de la luz en el vacío, es decir 300.000 kilómetros por segundo.

Elevando «C» al cuadrado (multiplicando el valor indicado por sí mismo), resulta una cifra astronómica.

Quiere decir que una pequeña cantidad de masa puede transformarse en una gigantesca cantidad de energía.

Pensemos en una bomba atómica, o en el Sol, que perdiendo una cantidad insignificante de materia,

ha podido irradiar energía durante tanto tiempo y estará en condiciones de hacerlo por miles de millones de años.

 • FUENTES DE ENERGÍA:

Se denominan fuentes de energía o recursos energéticos todos aquellos componentes de la Naturaleza a partir de los cuales es posible obtener energía utilizable por el hombre.

Casi todas las fuentes de energía proceden en última instancia del Sol.

Esta energía solar, o bien se utiliza directamente, o bien da lugar a la formación del resto de los recursos energéticos

 Así, las plantas utilizan directamente la energía solar para producir sus alimentos, con lo que crecen y se desarrollan, originando a su vez nuevos recursos energéticos como el carbón, que procede de la fosilización de cantidades inmensas de plantas que han estado enterradas durante miles de años.

Las fuentes de energía se clasifican normalmente atendiendo al carácter de que se agoten al paso del tiempo o de que sean prácticamente inagotables.

Así, se distinguen las energías renovables y las energías no renovables.

 » Son energías renovables aquellas que existen en cantidades ilimitadas y, por tanto, no se agotan por mucho que se utilicen.

Entre las energías renovables están la energía solar, la hidráulica, la eólica. la de la biomasa y la maremotriz.

» Son energías no renovables aquellas que existen en cantidades limitadas en la Naturaleza, de forma que se agotan a medida que se van utilizando.

Entre las energías no renovables están la energía del petróleo, la del carbón, la del gas natural, la geotérmica y la nuclear.

Las fuentes de energía también pueden clasificarse atendiendo a la incidencia que tengan en la economía de un país en un momento determinado.

Así se tienen las energías convencionales  y as energías no convencionales.

• Se llaman fuentes de energía convencionales aquellas que tienen una ¿reincidencia en el consumo energético de los países industrializados.

Entre las fuentes de energía convencionales se pueden citar todas las fuentes de energía no renovables y la energía hidráulica.

• Se llaman fuentes de energía no convencionales o energías alternativa aquellas que hoy día se encuentran en fase de estudio con el propósito de  sustituir o reforzar en un futuro a las fuentes de energía convencionales.

Entre las fuentes de energía no convencionales se pueden citar la energía  solar, la eólica, la maremotriz, la geotérmica, la de la biomasa, etc.

Fuente Consultada:
Revista TECNIRAMA N°67
FÍSICA II Polimodal
FÍSICO-QUIMICA Secundaria Santillana

Tipos de Radiaciones de un Nucleo Atomico: Alfa, Beta y Gamma

Tipos de Radiaciones de un Nucleo Atomico: Alfa, Beta y Gamma

1-Radiaciones Alfa
2-Radiaciones Beta
3-Radiaciones Gamma

atomo orbitasÁtomo, la unidad más pequeña posible de un elemento químico.

En la filosofía de la antigua Grecia, la palabra «átomo» se empleaba para referirse a la parte de materia más pequeño que podía concebirse.

Esa «partícula fundamental», por emplear el término moderno para ese concepto, se consideraba indestructible.

De hecho, átomo significa en griego «no divisible».

El conocimiento del tamaño y la naturaleza del átomo avanzó muy lentamente a lo largo de los siglos ya que la gente se limitaba a especular sobre él.

Con la llegada de la ciencia experimental en los siglos XVI y XVII  los avances en la teoría atómica se hicieron más rápidos. Los químicos se dieron cuenta muy pronto de que todos los líquidos, gases y sólidos pueden descomponerse en sus constituyentes últimos, o elementos.

Por ejemplo, se descubrió que la sal se componía de dos elementos diferentes, el sodio y el cloro, ligados en una unión íntima conocida como compuesto químico.

El aire, en cambio, resultó ser una mezcla de los gases nitrógeno y oxígeno.

Todos sabemos que el átomo constituye una especie de sistema planetario en miniatura; el núcleo equivale al Sol, y los electrones a los planetas.

Una de las primeras preguntas que se nos pueden ocurrir a este respecto, es la siguiente: ¿cómo está hecho el núcleo, ese sol de un universo infinitamente pequeño?

Sabemos que el núcleo atómico se compone, fundamentalmente, de dos tipos de partículas materiales: los protones, cargados de electricidad positiva, y los neutrones, desprovistos de carga eléctrica.

En cambio, poco es lo que se sabe acerca de la disposición y movimiento de estas partículas.

A diferencia de lo que sucede con los electrones (los «planetas»), que giran alrededor del núcleo, no existe un modelo que ilustre de manera intuitiva cómo los protones y neutrones se mueven y disponen en el interior del mismo núcleo.

Sin embargo, los estudios y las experiencias de física nuclear han permitido obtener algunas conclusiones y datos significativos.

Por ejemplo, el núcleo del átomo del hierro, contiene 26 protones (en amarillo en la ilustración) o, lo que es lo mismo, 26 partículas provistas de una carga elemental positiva.

Estas 26 cargas positivas pueden sostener, en torno al núcleo, otras tantas cargas de signo opuesto.

Así, en el átomo neutro de hierro, 26 electrones —es decir 26 partículas provistas de una carga elemental negativa— giran alrededor del núcleo, en órbitas distintas.

Y, precisamente, es el número de protones (llamado «número atómico»), igual en el átomo neutro al número de electrones, lo que hace que el hierro sea hierro, con todas las propiedades químicas que lo distinguen.

Cada elemento químico, en consecuencia, tiene un número atómico propio.

Pero si las propiedades químicas de un átomo dependen, exclusivamente, del número atómico, otras propiedades no menos importantes dependen, además, del llamado «número de masa».

Se trata de propiedades que no pueden observarse a simple vista, pero que se revelan de modo muy espectacular en las «reacciones nucleares» (pensemos, por ejemplo, en la bomba atómica).

Ya hemos dicho que en el núcleo, además de los protones, se encuentran los neutrones, o partículas desprovistas de carga eléctrica, que pesan, aproximadamente, igual que los protones.

Pues bien: la suma del número de protones y de neutrones da el «número de masa».

Los átomos de igual número atómico, pero de distinto «número de masa», son llamados «isótopos»: tienen idénticas propiedades químicas (puesto que idéntico es el número atómico), pero distintas propiedades nucleares, porque distinto es el número de masa o, lo que es lo mismo, el número de neutrones.

Tal como aparecen en la naturaleza, casi todos los elementos son mezclas de isótopos diferentes: el hierro, por ejemplo, además de átomos de 26 protones y 30 neutrones (que se hallan en franca mayoría, ya que constituyen el 91,68% de su materia), contiene también átomos de 28, 31 y 32 neutrones.

Éstos son, precisamente, los isótopos del hierro (cuyos protones continúan siendo 26), todos ellos estables, es decir, existentes en la naturaleza, sin ninguna tendencia a transformarse espontáneamente en otra cosa.

En cambio, un átomo de hierro que, junto a los 26 protones habituales tuviese en el núcleo 33 neutrones, ya no sería estable, es decir, tendería a transformarse.

Lo mismo puede decirse de los átomos de hierro con 27 ó 26 neutrones.

Se trata de un hecho muy importante, cuya significación es la siguiente: para que en un núcleo con un determinado número de protones (26 en el caso del hierro) haya estabilidad, los electrones no deben superar una cantidad determinada (28, 30, 31 y 32, en el caso del hierro).

En otras palabras: del número de neutrones depende la estabilidad del núcleo. Y ahora podemos dar otro paso y preguntarnos qué es lo que mantiene a protones y neutrones en el núcleo.

Salta a la vista que el problema es más complejo que el que presentan los electrones girando alrededor del núcleo: en este caso se trata, simplemente, de partículas cargadas negativamente (electrones), que, en virtud de las fuerzas electrostáticas, son atraídas por cargas positivas de ciertos elementos del núcleo (protones).

En el interior del núcleo, en cambio, los neutrones, desprovistos de carga, y los protones, que la tienen positiva, deberían repelerse, si sólo actuaran las fuerzas electrostáticas.

Como no sucede así, forzosamente tenemos que pensar en fuerzas de otra naturaleza; y éstas, llamadas por los científicos «fuerzas nucleares», son aún muy misteriosas.

Parece que los protones y neutrones se atraen independientemente de su carga; es decir, un protón atrae indiferentemente a otro protón, o a un neutrón, y lo mismo puede decirse de los neutrones.

En el caso, sin embargo, de dos protones, la fuerza electrostática de repulsión es más potente que la fuerza nuclear de atracción.

Debido al complejo juego de estas fuerzas, la estabilidad del núcleo depende de las relaciones entre el número de protones y de neutrones, tal como hemos explicado.

Cuando la relación protones-neutrones no asegura la estabilidad del núcleo, éste tiende a modificar la relación, emitiendo radiaciones alfa o beta, y transformándose espontáneamente en un núcleo estable.

En las radiaciones alfa, el núcleo emite las «partículas alfa», constituidas por dos protones y dos neutrones.

En las radiaciones beta, el núcleo sólo emite electrones, que no existían previamente en su interior, sino que se producen simultáneamente con la emisión, cuando un neutrón del núcleo se transforma en protón para establecer el necesario equilibrio numérico entre neutrones y protones.

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PARTÍCULA ALFA:

Determinadas combinaciones de protones y neutrones pueden llegar a formar un núcleo durante algún tiempo; pero el núcleo no es estable y el átomo es radiactivo. Esta clase de átomos intenta variar la proporción de protones y neutrones en el núcleo, para formar una combinación más estable, y entonces el núcleo emite una radiación. El átomo se trasforma en el átomo de un elemento distinto y se dice que se trasmutó.

cargas electricasDos protones no pueden permanecer juntos, porque ambos tienen carga positiva (cargas del mismo signo se repelen). Los núcleos que tienen protones en exceso se estabilizan por trasmutación.

cargas electricas
El núcleo de helio, con dos protones y dos neutrones, es la combinación de protones y
neutrones más estable que se conoce. Es la «partícula alfa».

Por ejemplo, si un núcleo contiene demasiados protones y neutrones para ser estable, puede expulsar algunas de estas partículas y alcanzar una mayor estabilidad.

Para ello emite dos protones y dos neutrones firmemente unidos (el núcleo, muy estable, del átomo de helio), formando una partícula única, que se conoce con el nombre de partícula alfa.

La partícula alfa lleva, por consiguiente, dos cargas positivas y tiene un peso atómico igual a cuatro, mientras que el átomo que ha emitido esta partícula alfa disminuye su número atómico en dos unidades, y su peso atómico en cuatro unidades.

Por ejemplo, los átomos de radio que se encuentran en la naturaleza (número atómico 88, peso atómico 226) emiten partículas alfa, y entonces se- trasforman en radón, un gas radiactivo (número atómico 86, peso atómico 222)

formula quimica

El radón mismo se trasmuta emitiendo partículas alfa. Las partículas alfa, que se emiten durante la trasmutación de los átomos, se desplazan en línea recta a través del aire, y pierden su energía a medida que van entrando en colisión con las moléculas de aire, deteniéndose, generalmente, al cabo de unos cuantos centímetros.

Todas las partículas alfa, emitidas por un isótopo determinado, suelen recorrer la misma distancia en el aire, ya que tienen la misma energía cinética, la cual van perdiendo en los choques; basta, sin embargo, interponer en su camino una hoja de papel para detener una partícula alfa.

cargas electricas

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• LA PARTÍCULA BETA

Si un núcleo contiene demasiados neutrones, para ser estable puede convertir alguno de ellos en un protón. En realidad, el protón y el neutrón son partículas muy similares.

Para que un neutrón se trasforme en protón basta con que emita un electrón. El neutrón pierde, entonces, una carga negativa y se trasforma en un protón cargado positivamente:

formula

El electrón es emitido por el núcleo con una gran velocidad; recibe el nombre de partícula beta.

El átomo conserva el mismo peso molecular después de la trasmutación, ya que la suma de protones y neutrones en el núcleo permanece constante; pero el número atómico aumenta por existir un protón suplementario.

Un ejemplo de trasmutación por emisión de partículas beta lo tenemos en el comportamiento del carbono radiactivo.

Los átomos del carbono 14 (número atómico 6, peso atómico 14), que es un radioisótopo natural del carbono 12, se trasmutan, por emisión de partículas beta, en nitrógeno 14 (número atómico 7, peso atómico 14). que tiene un núcleo estable.

Aproximadamente, la mitad de los radioisótopos naturales se puede trasmutar por emisión de partículas beta.

También muchos radioisótopos artificiales presentan una trasmutación de este tipo.

Las partículas beta son muy ligeras y se desvían muy fácilmente en su trayectoria.

Por ello, no se desplazan en línea recta como las partículas alfa. Sin embargo, suelen recorrer un espacio superior.

En el aire, una partícula beta puede alcanzar más de un metro o, incluso, atravesar una lámina de aluminio de algunos milímetros de espesor.

EL POSITRÓN

Además de las partículas alfa y beta, que emiten los radioisótopos naturales, los radioisótopos artificiales pueden emitir también una partícula, que tiene la misma masa que el electrón, pero con una carga positiva igual a la del protón.

Esta partícula se llama positrón, y puede considerarse como un electrón con una carga positiva igual, pero de signo opuesto a la del electrón.

EMISIÓN DE POSITRONES

Se ha visto que la emisión de partículas beta puede tener lugar cuando el núcleo contiene demasiados neutrones para ser estable.

Si la relación entre protones y neutrones es la correspondiente al núcleo estable, no hay radiactividad.

Si, por el contrario, el núcleo contiene demasiados protones para ser estable, puede convertir uno de sus protones en un neutrón, emitiendo un positrón que, al no poder permanecer en el núcleo, es expulsado

formula

El átomo conserva el mismo peso atómico, pero el número atómico disminuye por haberse convertido un protón en neutrón.

En 1934, Irene Joliot-Curie formó átomos de nitrógeno 13 (número atómico 7, peso atómico 13) al bombardear boro 10 con partículas alfa.

El nitrógeno 13 se trasmutaba, por emisión de positrones, en carbono 13 (número atómico 6, peso atómico 13), y la presencia de la radiación, debida a los positrones (éstos fueron descubiertos en 1932), le permitió anunciar el descubrimiento de la radiactividad artificial:

formula

Hay, además, un tercer tipo de radiación nuclear, que siempre se presenta en compañía de una de las dos recién explicadas.

Se trata de la radiación gamma, que es de naturaleza electromagnética, como la luz y los rayos X, de los que sólo difiere por el origen (la luz y los rayos X se originan en el exterior del núcleo, como consecuencia del paso de electrones de una órbita a otra de menor energía; las radiaciones gamma, en cambio, se originan en el interior del núcleo, como consecuencia de una sucesiva estabilización de éste, sin que se modifique la relación protones-neutrones).

Las radiaciones nucleares alfa, beta y gamma constituyen, pues, el instrumento que un núcleo inestable tiene a su disposición para alcanzar la estabilidad.

En algunos elementos, tal como se encuentran en la naturaleza, la emisión de las radiaciones nucleares se verifica espontáneamente.

Se trata de los famosos elementos radiactivos, como el radio y el uranio.

Pero fenómenos de este género pueden provocarse también en el laboratorio.

Y, durante el transcurso de estas investigaciones, el hombre ha conseguido asomarse a los más profundos misterios del átomo, construir núcleos inexistentes en la naturaleza, liberar las energías encerradas dentro de los núcleos, e incluso, como veremos en otro artículo, transformar unos elementos en otros.

esposos curie

En 1934, Irene Joilot-Curie (hija de la famosa María Curie) y su marido, descubrieron que un isótopo estable natural (el boro 10) puede trasformarse en un elemento radiactivo distinto, por bombardeo con «partículas alfa». La radiactividad de los átomos producidos artificialmente se llama «radiactividad artificial».

 

Particulas Elementales de la Materia: quarks, bosones La antimateria

PARTÍCULAS ELEMENTALES DE LA MATERIA

Los fundamentos de la física atómica

La materia está constituida por un reducido número de las denominadas partículas elementales, cuyas propiedades pueden explicar la mayor parte de los fenómenos físicos que aquélla experimenta.

Las primeras partículas elementales halladas por el hombre fueron las moléculas que integran los distintos compuestos químicos existentes en la naturaleza.

Después se descubrió que más elementales aún que las moléculas son los átomos que las constituyen, a su vez compuestos por un núcleo y unas partículas cargadas negativamente, los electrones, que se mueven en torno a él.

particulas elementales en un atomo

Más adelante las investigaciones revelaron que el núcleo de los átomos está formado por dos tipos de partículas, los neutrones, que no poseen carga, y los protones, de carga positiva.

Si bien hasta hace relativamente poco se pensó que protones y neutrones eran las partículas más pequeñas de la naturaleza, desde 1933 se han descubierto más de 200 partículas diferentes, todavía más elementales, más simples y de tamaño más reducido que el protón, el neutrón y el electrón.

Cada una de ellas, distintas entre si, está compuesta por cuatro subpartícutas básicas, denominadas quarks.

Actualmente, se sabe que ni los átomos, ni los electrones, ni los protones ni los neutrones son indivisibles.

La duda está en identificar cuáles son las verdaderas partículas elementales.

Dado que la longitud de onda de la luz es mucho mayor que el tamaño de un átomo, no es posible emplear la luz como instrumento para ver las partes que lo constituyen.

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• ►LISTA DE TEMAS TRATADOS:

1-¿Que es un Atomo?
2-La Energía Nuclear y sus Usos
3-La Física Moderna
4-La Fisión Nuclear
5-Partículas Elementales
6-Vida de Max Planck

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Las Partículas Elementales

Mediante la dualidad onda-partícula de la luz se puede describir todo en el Universo en términos de partículas; éstas poseen una propiedad, llamada espín, que establece su dirección.

Todas las partículas se pueden dividir en dos grupos: las que poseen espín 1/2, que constituyen la materia, y las de espín 0, 1 y 2, que dan lugar a las fuerzas entre partículas materiales.

La teoría formulada por Dirac, en 1928, estableció a relación entre la mecánica cuántica y la relatividad propuesta por Einstein.

Dirac explicó matemáticamente la razón por la cual el electrón posee espín 1/2, y predijo, además, que el electrón debía tener una pareja o antipartícula, el positrón.

El descubrimiento del positrón, en 1932, motivó la concesión del premio Nobel al científico.

Imagen de un aceleraor de partículas

Fuerzas de Interacción Entre Partículas

En mecánica cuántica las partículas experimentan fuerzas de interacción entre ellas.

Cada partícula elemental, como un electrón o un quark, emite una partícula portadora de fuerza, que colisiona con otra partícula material y es absorbida por ella.

Si en la emisión de la partícula portadora de fuerza la partícula material que la emite cambia de velocidad por el retroceso experimentado en la emisión, también la partícula que la absorbe ve modificada su velocidad.

Dado que las partículas portadoras de fuerza no obedecen al principio de exclusión de Pauli, puede existir un número enorme de partículas intercambiables, con lo que se podrían producir una serie de fuerzas de interacción muy potentes.

Según la intensidad de la fuerza y del tipo de partículas implicadas, cabe distinguir cuatro tipos:

Fuerza Gravitatoria

Es la fuerza experimentada por las partículas y, en general, por todos los cuerpos, por el simple hecho de poseer masa o energía.

Es la más débil de las cuatro y se caracteriza por su gran alcance y porque siempre es atractiva.

En mecánica cuántica se representa por una partícula de espín 2, que se llama gravitrón, y que no posee masa propia.

Así, por ejemplo, la fuerza gravitatoria entre la Tierra y el Sol se entiende como un intercambio de gravitrones entre los dos cuerpos, más concretamente entre las partículas que los forman.

Fuerza Electromagnética

Es la experimentada por las partículas cargadas eléctricamente y resulta muchísimo más intensa que la gravitatoria.

Como la fuerza eléctrica entre dos cuerpos se traduce en mecánica cuántica en la atracción o repulsión entre las partículas que los componen, en general se anulan las fuerzas atractivas con las repulsivas, y el efecto es un  cuerpo en estado neutro.

Si no se anulan por completo, casi llegan a hacerlo, por lo que el resultado es una fuerza electromagnética neta muy débil.

No obstante, dominan a distancias muy pequeñas, como es el caso de los átomos y moléculas.

La fuerza de atracción eléctrica entre los protones del núcleo y los electrones de la corteza hace que éstos giren describiendo órbitas alrededor del núcleo del átomo.

El fotón es la partícula elemental que representa este tipo de fuerza, que se entiende como un intercambio de esta clase de partículas.

Fuerza nuclear fuerte

Es la que mantiene unidos a los quarks en el protón y el neutrón, y a éstos en el núcleo del átomo. Se piensa que es transmitida por otra partícula, llamada gluón, que sólo interacciona con los quarks y consigo misma.

Para energías normales esta fuerza es muy inténsa, pero a altas energías se debilita, de manera que los quarks y los gluones se comportan como partículas casi libres.

Fuerza nuclear débil

Es la causante de la radiactividad, y actúa sobre todas las partículas materiales de espín 1/2, pero no sobre los fotones o los gravitrones, es decir, partículas de espín 0, 1 y 2.

En 1967 Salam y Weimberg propusieron una teoría para unificar esta fuerza con la electromagnética, y sugirieron la existencia de otras tres partículas de espín 1 además del fotón: los denominados bosones.

Según esta hipótesis, para grandes energías (superiores a 100 GeV) los tres bosones y el fotón se comportarían de forma similar1 pero a energías más bajas los bosones adquirirían una gran masa y la fuerza que transmitirían sería de corto alcance.

Esta teoría fue comprobada y ratificada más tarde, cuando se construyeron potentes aceleradores de partículas, capaces de alcanzar energías tan grandes.

Las tres partículas compañeras del fotón fueron definitivamente identificadas en 1983, en el Centro Europeo para la Investigación Nuclear (CERN).

Antimateria

En la actualidad, se sabe que para cada tipo de partícula existen también antipartículas, y que si interacciona una partícula con su correspondiente antipartícula pueden aniquilarse.

Pero no existe el mismo número de unas que de otras; en realidad, en condiciones normales no hay antiprotones ni antineutrones, éstos sólo se producen en los grandes aceleradores de partículas.

Tampoco en el espacio hay más que unos pocos antiprotones y antineutrones en comparación con la cantidad de protones y neutrones existentes.

Si existiera una gran cantidad de antimateria en comparación con la materia, se producirían múltiples colisiones en el espacio, que provocarían la emisión de una gran cantidad de radiación; así, las partículas se aniquilarían con las antipartículas, desapareciendo la mayor parte de la materia existente.

En general, se acepta que todo el espacio está formado por quarks, no por antiquarks, porque las leyes de la física son diferentes para las partículas y las antipartículas. Siempre se había creído que las leyes de la física poseían tres simetrías:

C, P y 1. La simetría C supone que las leyes son las mismas para partículas y antipartículas; la simetría P, que las leyes son idénticas para, una situación cualquiera y su imagen especular, y la simetría 1 supone que el movimiento de un sistema no se altera si se invierte la dirección del movimiento de todas las partículas y antipartículas.

Sin embargo, se ha demostrado que la interacción débil no cumple la simetría P, es decir, el efecto de la interacción débil hace que evolucionen de forma diferente las partículas de las antipartículas.

Tampoco posee simetría C, ni simetría combinada PC.

Ver: Dualidad de la Materia, Onda o Partícula?

Ver: Los Estados de la Materia

Ver Tambien:

Las Particulas Subatomicas del Universo
El Polvo Cosmico y Sus Componentes

Derretimiento Casquetes Polares Hielo de los Polos
Geometria No Euclidiana El Espacio Curvado de Einstein
La Vida Media de un Isotopo Quimico
El Efecto Coriolis en el Planeta Tierra
Los gases nobles Gases Inertes Argon Neon Helio

Vision de Einstein Sobre la Energia Atomica Aplicaca a la Bomba

Vision de Einstein Sobre la Energia Atomica Aplicaca a la Bomba

La liberación de la energía atómica no ha creado un problema nuevo. Simplemente ha tomado más urgente la necesidad de resolver el ya existente.

Podríamos decir que nos ha afectado cuantitativa y no cualitativamente.

Mientras haya naciones soberanas que posean gran poderío, la guerra será inevitable.

Este aserto no es una tentativa tendiente a decir cuándo llegará la guerra, sino simplemente que es seguro que llegue.

El hecho era cierto antes que se fabricara la bomba atómica. Lo que se ha modificado es la destructividad de la guerra.

No creo que la civilización haya de ser borrada en una guerra librada con la bomba atómica.

Tal vez dos terceras partes de la población de la Tierra pudiera ser muerta; pero quedaría un número suficiente de hombres capaces de pensar y libros suficientes para empezar de nuevo, y se restablecería la civilización.

albert einstein

El secreto de la bomba debiera serle confiado a un gobierno mundial.

Dicho gobierno sería fundado por los Estados Unidos, la Unión Soviética y Gran Bretaña: las tres únicas potencias con gran poderío militar.

¿Que si temo la tiranía de un gobierno mundial?.

Claro está que sí.

Pero temo todavía más la llegada de otra u otras guerras.

No me considero el padre del desencadenamiento de la energía atómica.

Mi papel en ese terreno fue del todo indirecto.

En realidad yo no preví que habría de ser liberada en momento alguno.

Sólo pensé que tal liberación era teóricamente posible.

Se volvió práctica por el descubrimiento accidental de las reacciones cadenarias, y eso es algo que yo no pude haber predicho.

Fue descubierto por Hahn en Berlín, y él mismo interpretó equivocadamente su descubrimiento.

Liso Meitner fue quien nos brindó la interpretación correcta, y huyó de Alemania para poner la información en manos de Niels Bohr.

No creo que haya de asegurarse una grande era de ciencia atómica con sólo organizar las ciencias en la forma en que se organizan las grandes empresas.

Uno puede organizase para aplicar un descubrimiento que ya haya sido hecho; pero no hacer uno.

Únicamente un individuo libre puede efectuar un descubrimiento.

Puede haber cierto tipo de organización por la cual a los hombres de ciencia se les asegure su libertad y las condiciones adecuadas para el trabajo.

Por ejemplo, profesores de ciencias en las universidades debieran quedar libres de una parte de su enseñanza para disponer de tiempo que dedicar a más investigaciones.

¿Cabe imaginar una organización de estudiosos que realizara los descubrimientos de Carlos Darwin?

Tampoco creo que las vastas corporaciones particulares de los Estados Unidos sean adecuadas para las necesidades de estos tiempos.

Si un visitante hubiera de venir a los Estados Unidos procedente de otro planeta, ¿no le extrañaría que en este país se otorgue tanto poderío a las corporaciones, sin que afronten una responsabilidad de igual grado?.

Digo esto para señalar que el gobierno tiene que mantener el control sobe la energía atómica, no porque el socialismo sea necesariamente deseable, sino porque la energía atómica fue desarrollada por el gobierno y sería inconcebible que dicha propiedad del pueblo fuera entregada a cualquier individuo.

En cuanto al socialismo, a menos que sea internacional hasta el grado de producir un gobierno mundial que domine a la totalidad del poderío militar, podría conducir a guerras más fácilmente que el capitalismo, porque representa una concentración de poderes todavía mayor.

Hacer un cálculo acerca del momento en que la energía atómica habrá de poderse aplicar a los fines constructivos es algo imposible.

Lo único que sabemos es cómo utilizar una cantidad relativamente grande de uranio.

Por el momento es imposible emplear cantidad suficientemente reducida como para mover, pongamos por caso, un automóvil o un aeroplano.

Es indudable, que se logrará, pero nadie puede decir cuándo.

Tampoco se puede predecir cuando se logrará utilizar materiales más comunes que el uranio para proveer la energía atómica.

Es probable que todos los materiales empleados con ese fin figurarán entre los elementos más pesados de elevado peso atómico.

Tales elementos son relativamente escasos, porque su estabilidad es menor.

La mayoría de esos materiales quizás haya desaparecido ya por desintegración radioactiva.

De ahí que si bien es posible que la liberación de la energía atómica pueda ser, e indudablemente será, una bendición para la humanidad, no se llegue a eso durante algún tiempo.

Como no preveo que la energía atómica haya de ser una bendición hasta dentro de mucho tiempo, debo manifestar que por el momento es una amenaza.

Tal vez sea mejor que así ocurra.

Podrá intimidar al género humano y hacerlo imponer el orden en los asuntos internacionales cosa que no haría sin la presión del temor.

Fuente Consultada: La Nación 135 Años Testimonios de Tres Siglos

* Puedes Bajar Una Biografía Completa de Albert Einstein

Las Distancias en El Universo:Cifras Astronomicas-Medidas y Escalas

LAS DISTANCIAS EN EL UNIVERSO

Las Distancias en El Universo:Cifras Astronomicas Medidas y Escalas

A medida que la Tierra gira sobre su eje, un punto sobre el ecuador se mueve a unos 1.600 Km. por hora.

En su giro alrededor del Sol, la Tierra recorre unos 30 Km. por segundo. En un día recorre más de 2 500.000 Km.

Es bastante curioso comprobar que el diámetro de la órbita terrestre es casi exactamente mil veces mayor que la distancia recorrida por la luz en un segundo.

El recorrido anual de la Tierra alrededor del Sol es de casi mil millones de Km. Un niño de diez años de edad ha viajado casi diez mil millones de Km. aun cuando nunca haya salido de la localidad en que vive.

Al girar la Vía Láctea sobre sí misma, el Sol y sus planetas se mueven a unos 250 Km. por segundo. Aun así, el Sol necesita unos 200 millones de años para realizar un giro completo alrededor del centro de la galaxia.

Las galaxias se alejan velozmente unas de otras en el universo. Algunas de ellas recorren más de 100 000 Km. por segundo.

Se necesitaría más de un millón de esferas iguales a la Tierra para hacer una esfera igual a la del Sol.

Algunas de las grandes “llamaradas” que brotan del Sol (protuberancias solares) alcanzan una altura de varios cientos de miles de kilómetros. La más alta que se haya registrado tenía 1 600 000 kilómetros:

Se necesitarían 27 000 millones de soles para hacer una esfera tan grande como la estrella roja gigante llamada Epsilon de Auriga.

Cada hora, alrededor de un millón de meteoritos llega a nuestra atmósfera. Casi todos, salvo muy raras excepciones, se desintegran antes de llegar a la superficie de la Tierra. No obstante, los meteoritos pueden representar un verdadero peligro para los viajes espaciales.

En nuestra galaxia de la Vía Láctea existen por lo menos 200.000 millones de estrellas.

Se sabe que en el universo existen más de cien mil millones de galaxias.

Si todas las estrellas de la Vía Láctea tuvieran nombre, se necesitarían 4.000 años para decirlos todos, suponiendo que se pronunciara uno por segundo sin detenerse.

En todas las galaxias juntas debe haber, probablemente, tantas estrellas como granos de arena existen en todas las playas del globo terrestre.

La estrella más cercana a nuestro Sol está a 40 billones de Km. de éste.

Pese a los millones de estrellas existentes, el espacio no está ocupado en exceso. Se halla tan cubierto de estrellas como lo estaría América del Sur de ardillas si hubiera solamente tres de ellas corriendo por todo el continente.

La longitud de nuestra galaxia es de alrededor de 100 000 años luz (100 000 veces 10 billones de Km.).

Nuestro Sol está a unos 30 000 años luz (30 000 veces 10 billones de Km.) del centro de la Vía Láctea.

La Gran Espiral de Andrómeda es la galaxia más cercana a nuestra Vía Láctea. Está a una distancia de más de 2 millones de años luz (20 trillones de km).

Las galaxias más lejanas que pueden ser observadas con nuestros telescopios están a una distancia de unos 2 000 millones de años luz, aproximada mente.

La temperatura en la superficie del Sol es de 6 000 °C. En su interior alcanza a 14 millones de grados.

En un año, el Sol utiliza 22 trillones de toneladas de su hidrógeno para producir la energía que irradia. Pero, a pesar de esto, sus reservas de hidrógeno le permitirán existir todavía durante miles de millones de años.

La Nebulosa del Cangrejo es una inmensa nube de gas que se extiende a lo largo de 25 000 billones de Km. Desde hace 5 000 años, esta nebulosa crece a razón de 1.000 Km. por segundo.

Una cucharada de la materia que forma ciertas estrellas (las estrellas enanas) pesaría en la Tierra más de una tonelada.

La atracción de la gravedad en la superficie de la estrella enana que acompaña a Sirio (Sirio B) es 250 000 veces mayor que en la superficie de la Tierra.

Porque se Dilata el Agua al Congelarse?: Explicacion Facil

Porque se Dilata el Agua al Congelarse?

Primero cabria preguntar: ¿por qué son sólidos los sólidos?.

¿Y por qué son líquidos los líquidos?.

Entre las moléculas de una sustancia sólida hay una cierta atracción que las mantiene firmemente unidas en una posición fija.

Es difícil separarlas y, por consiguiente la sustancia es sólida.

Sin embargo, las moléculas contienen energía de movimiento y vibran alrededor de esas posiciones fijas.

Al subir la temperatura, van ganando cada vez más energía y vibrando con mayor violencia.

En último término adquieren tanta energía que la atracción de las demás moléculas no basta ya para retenerlas.

Rompen entonces las ligaduras y empiezan a moverse por su cuenta, resbalando y deslizándose sobre sus compañeras.

El sólido se ha licuado: se ha convertido en un líquido.

Cristal de Agua Congelada

La mayoría de los sólidos son cristalinos.

Es decir, las moléculas no sólo permanecen fijas en su sitio, sino que están ordenadas en formaciones regulares, en filas y columnas.

Esta regularidad se rompe, cuando las moléculas adquieren suficiente energía para salirse de la formación, y entonces el sólido se funde.

La disposición regular de las moléculas en un sólido cristalino suele darse en una especie de orden compacto. Las moléculas se apiñan unas contra otras, con muy poco espacio entre medías.

Pero al fundirse la sustancia, las moléculas, al deslizarse unas sobre otras, se empujan y desplazan.

El efecto general de estos empujones es que las moléculas se separan un poco más.

La sustancia se expande y su densidad aumenta.

Así pues, en general los líquidos son menos densos que los sólidos.

O digámoslo así: los sólidos se expanden al fundirse y los líquidos se contraen al congelarse.

Sin embargo, mucho depende de cómo estén situadas las moléculas en la forma sólida.

En el hielo, por ejemplo, las moléculas de agua están dispuestas en una formación especialmente laxa, en una formación tridimensional que en realidad deja muchos «huecos».

Al aumentar la temperatura, las moléculas quedan sueltas y empiezan a moverse cada una por su lado, con los empujones y empellones de rigor.

Lo cual las separaría, si no fuese porque de esta manera muchas de ellas pasan a rellenar esos huecos. Y al rellenarlos, el agua líquida ocupa menos espacio que el hielo sólido, a pesar de los empujones moleculares.

Al fundirse 1,0 centímetro cúbico de hielo sólo se forman 0,9 centímetros cúbicos de agua.

Como el hielo es menos denso que el agua, flota sobre ella.

Un centímetro cúbico de hielo se hunde en el agua hasta que quedan 0,9 centímetros cúbicos por debajo de la superficie.

Estos 0,9 cm3 desplazan 0,9 cm3 de agua líquida, que pesan tanto como el centímetro cúbico entero de hielo.

El hielo es sostenido entonces por el empuje del agua, quedando 0,1 centímetros cúbicos por encima de la superficie.

Todo esto es válido para el hielo en general.

Cualquier trozo de hielo flota en el agua, con una décima parte por encima de la superficie y nueve décimas por debajo.

Esta circunstancia resulta muy afortunada para la vida en general, pues tal como son las cosas, cualquier hielo que se forme en una masa de agua, flota en la superficie.

Aísla las capas más profundas y reduce la cantidad de calor que escapa de abajo.

Gracias a ello las aguas profundas no suelen congelarse, ni siquiera en los climas más gélidos.

En cambio, en épocas más calurosas el hielo flotante recibe el pleno efecto del Sol y se funde rápidamente.

Si el hielo fuese más denso que el agua, se hundiría al fondo a medida que fuese formándose, dejando al aire libre otra capa de agua, que a su vez se congelaría también.

Además el hielo del fondo, no tendría posibilidad ninguna de recoger el calor del Sol y fundirse.

Si el hielo fuese más denso que el agua, las reservas acuáticas del planeta estarían casi todas ellas congeladas, aunque la Tierra no estuviese más lejos del Sol que ahora.

Fuente Consultada: Cien Preguntas Sobre La Ciencia de Isaac Asimov

curiosidades sobre la ciencia

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El Efecto Coriolis:Descripcion del Fenomeno y Causas

El Efecto Coriolis en el Planeta Tierra:Explicacion del Fenomeno

Moverse por un objeto que sea estacionario o que se desplace a velocidad constante con respecto a un punto fijo no representa ningún problema.

Si queremos desplazarnos desde el punto A en uno de los extremos hasta el punto B en el extremo contrario, lo podremos hacer sin experimentar ninguna dificultad.

Pero la situación cambia cuando, las distintas partes del objeto llevan una velocidad diferente.

Pensemos en un tiovivo o cualquier otro objeto plano y grande que gire alrededor de su centro.

El objeto entero gira de una pieza, pero lo cierto es que cualquier punto cercano al centro describe un círculo pequeño y se mueve despacio mientras que los puntos próximos al borde exterior describen círculos grandes y se mueven, por tanto, muy deprisa.

efecto coriolisImagina que estás en un punto próximo al centro y que quieres dirigirte a otro cerca del borde exterior, siguiendo una línea recta que arranque del centro.

En el punto de salida, cerca del centro, participas de la velocidad de dicho punto y, por tanto, te mueves despacio.

Sin embargo, a medida que avanzas hacia afuera el efecto de la inercia tiende a que sigas moviéndote despacio mientras que el suelo que pisas va cada vez más rápido.

La combinación de tu lentitud y la rapidez del suelo hacen que te sientas empujado en la dirección opuesta a la del movimiento de giro.

Si el tiovivo gira en dirección contraria a la de las manillas del reloj, comprobarás que tu trayectoria se curva cada vez, más en el sentido de las manillas del reloj a medida que avanzas.

Si empiezas en un punto próximo al borde exterior y avanzas hacia el centro, retendrás la rapidez de dicho punto al tiempo que el suelo irá moviéndose cada vez más despacio debajo de tus pies.

Por consiguiente, te sentirás empujado cada vez más en la dirección de giro.

Sí el tiovivo se mueve en dirección contraria a la de las manillas del reloj, tu trayectoria se curvará cada vez más en el sentido de las agujas del reloj.

Saliendo de un punto próximo al centro, desplazándote hasta un punto cercano al borde exterior y volviendo luego al centro, comprobarás —si sigues siempre el camino de menor resistencia— que has descrito una trayectoria más o menos circular.

Este fenómeno fue estudiado por primera vez con detalle en 1835 por el físico francés Gaspard de Coriolis, y en honor suyo se llama «efecto Coriolis».

A veces se denomina «fuerza de Coriolis», pero en realidad no es una fuerza, sino simplemente el resultado de la inercia.

La consecuencia más importante del efecto Coriolis para los asuntos cotidianos tiene que ver con la rotación de la Tierra.

Los puntos de la superficie terrestre cercanos al ecuador describen en el lapso de veinticuatro horas un gran círculo y, por tanto, se mueven muy deprisa.

Cuanto más al norte (o al sur) nos movamos, menor es el círculo descrito por un punto de la superficie y más despacio se mueve.

Los vientos y corrientes oceánicas que corren hacía el norte desde los trópicos llevan desde el principio, por la misma rotación terrestre, un rápido movimiento de oeste a este.

Al desplazarse hacia el norte conservan su velocidad, pero como resulta que la superficie de la Tierra se mueve cada vez más despacio, el viento o la corriente se adelanta y empieza a curvarse hacia el este.

Al final acaban por moverse en grandes círculos: a derechas en el hemisferio norte y a izquierdas en el hemisferio sur.

Es, precisamente el efecto Coriolis el que inicia ese movimiento circular que, concentrado en mayor grado (y, por tanto, más energéticamente) da origen a los huracanes, y en grado aún mayor, a los tornados.

• Sobre la Vida de Coriolis

(París, 1792-París, 1843.) Ingeniero y matemático francés.

Fue profesor adjunto de Mecánica y Análisis y director de estudios en la Escuela Politécnica de París.

Utilizó por primera vez en su acepción actual los términos de trabajo (realizado por una fuerza en movimiento) y energía cinética (asociada a todo cuerpo por el hecho de encontrarse en movimiento).

En un artículo publicado en 1835 demostró que, cuando el sistema de referencia está girando, hay que incluir en las ecuaciones de equilibrio de las fuerzas que actúan sobre un objeto móvil una fuerza de inercia adicional, perpendicular al movimiento del objeto, cuya intensidad es proporcional a su masa y su velocidad, así como a la velocidad angular del sistema de referencia.

Esta fuerza no existe en realidad, pero hay que introducirla para obtener resultados correctos, de forma semejante a la fuerza centrífuga, y se llama fuerza de Coriolis, mientras la aceleración que produce sobre el cuerpo recibe el nombre de aceleración de Coriolis.

La importancia práctica de la fuerza de Coriolis es grande, pues la Tierra está sometida a un movimiento de rotación y cualquier sistema de referencia basado en su superficie está girando, por lo que la fuerza de Coriolis debe tenerse en cuenta, especialmente en Meteorología y Oceanografía, donde afecta la dirección de las corrientes marinas y de los vientos permanentes (como los alisios) y el sentido de giro de las tormentas circulares (ciclones y tornados), que va como las agujas del reloj en el hemisferio norte y en sentido contrario en el hemisferio sur.

También hay que contar con la fuerza de Coriolis en los lanzamientos de vehículos espaciales. Coriolis fue miembro de la Academia de Ciencias de París.

Entre sus obras destacan: Du calcul de l’effet des machines (Sobre el cálculo del efecto de las máquinas, 1829), Théorie mathématique des effets du jeu du billiard (Teoría matemática de los efectos del juego de billar, 1835) y Traite de la mécanique des corps solides (Tratado sobre la Mecánica de los cuerpos sólidos,1844)

Fuente Consultada:
Cien Preguntas Sobre La Ciencia de Isaac Asimov
Grandes Cientificos de la Humanidad Manuel Alfonseca Editorial Espasa

¿Qué es el efecto Coriolis?

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La Vida Media de un Isotopo Quimico:La Desintegracion Radiactiva

La Vida Media de un Isotopo Quimico:La Desintegracion Radiactiva

Hay átomos que son inestables.

Abandonados a su suerte, tarde o temprano experimentan espontáneamente un cambio.

De su núcleo saldrá una partícula energética o un fotón de rayos gamma y el átomo se convertirá en otro diferente. (Los isótopos son tipos particulares de átomos.)

Una serie de átomos inestables agrupados en un lugar radiarán partículas o rayos gamma en todas direcciones, por lo cual se dice que son radiactivos.

No hay ningún modo de predecir cuándo un átomo radiactivo va a experimentar un cambio.

Puede que sea al cabo de un segundo o de un año o de billones de años.

Por tanto, es imposible medir la «vida entera» de un átomo radiactivo, es decir el tiempo que permanecerá inalterado.

La «vida entera» puede tener cualquier valor, y por consiguiente no tiene sentido hablar de ella.

Pero supongamos que lo que tenemos es una multitud de átomos de un determinado isótopo radiactivo concentrados en un lugar.

En cualquier momento dado habrá algunos que estén experimentando un cambio.

En esas condiciones se comprueba que aunque es imposible saber cuándo va a cambiar un átomo concreto, sí que se puede predecir que al cabo de tantos segundos cambiarán tantos y tantos átomos de un total de un cuatrillón, pongamos por caso.

https://historiaybiografias.com/archivos_varios5/vida-media-isotopo.jpg

Todo es cuestión de estadística.

Es imposible saber si Fulanito de tal va a morir o no en un accidente de coche en tal y tal año, pero sí se puede predecir con bastante precisión cuántos habitantes del país van a morir en carretera ese año.

Dado un número grande de átomos de un isótopo determinado, es posible medir la cantidad de radiación en un momento dado y predecir la radiación (el número de átomos que cambian) en cualquier tiempo futuro.

Y se comprueba que, en virtud de cómo se producen esos cambios, siempre hace falta el mismo tiempo para que cambien 1/10 de todos los átomos, independientemente de cuántos hubiese al principio.

Es más, siempre hace falta el mismo tiempo para que cambien 2/10 de ellos, ó 4/17, ó 19/573, o cualquier otra fracción, independientemente del número inicial de átomos.

Así pues, en lugar de hablar de la «vida entera» de los átomos de un isótopo particular —que carecería de sentido—, se suele hablar del tiempo que tarda en cambiar una fracción determinada de los átomos, lo cual es muy fácil de medir.

La fracción más simple es 1/2, y por eso se suele hablar del tiempo que tiene que pasar para que la mitad de los átomos de un isótopo experimenten un cambio.

Esa es la «vida media» del isótopo.

Cuanto más estable es un isótopo, menos probable es que sus átomos experimenten un cambio y que un número dado de átomos experimenten un cambio al cabo de una hora, por ejemplo, después de iniciar las observaciones.

Esto significa que hace falta más tiempo para que la mitad de los átomos cambien.

Con otras palabras: cuanto más larga es la vida media de un isótopo, tanto más estable; cuanto más corta la vida media, menos estable.

Algunas vidas medias son verdaderamente grandes.

El isótopo torio-232 tiene una vida media de catorce mil millones de años. Haría falta todo ese tiempo para que la mitad de cualquier cantidad de torio-232 se desintegrara.

Por eso queda todavía tanto torio-232 en la corteza terrestre, pese a que lleva allí (desintegrándose continuamente) casi cinco mil millones de años.

Pero también hay vidas medias que son muy cortas.

La del isótopo helio-5 es aproximadamente igual a una cienmillonésima parte de una billonésima de segundo.

Fuente Consultada: Cien Preguntas Sobre La Ciencia de Isaac Asimov

¿Vida Media de un Isótopo Químico?

preguntas curiosas: derretimiento de los casquetes polares

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En realidad no hay una respuesta concreta a esta pregunta, porque de entrada no sabemos cómo es de grande el universo.

Sin embargo hagamos algunas hipótesis.

Uno de los cálculos es que hay unas 100.000.000.000 ( ó 1011, un 1 seguido de 11 ceros) de galaxias en el universo.

Cada una de estas galaxias tiene por término medio una masa 100.000.000.000 (ó 10¹¹) mayor que la del Sol.

Quiere decirse que la cantidad total de materia en el universo es igual a 10¹¹ x 10¹¹ ó 10²³ veces la masa del Sol.

Dicho con otras palabras, en el universo hay materia suficiente para hacer 10.000.000.000.000.000.000.000 (diez mil trillones) de soles como el nuestro.

La masa del Sol es de 2  10³³ gramos.

Esto significa que la cantidad total de materia en el universo tiene una masa de 1022x2x10³³gramos.

Lo cual puede escribirse como 20.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.

Dicho con palabras, veinte nonillones.

Procedamos ahora desde el otro extremo.

La masa del universo está concentrada casi por entero en los nucleones que contiene. (Los nucleones son las partículas que constituyen los componentes principales del núcleo atómico.)

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Los nucleones son cosas diminutas y hacen falta 6x 10²³ de ellos para juntar una masa de 1 gramo.

Pues bien, si 6 x 1023 nucleones hacen 1 gramo y si hay 2 x 1055 gramos en el universo, entonces el número total de nucleones en el universo es 6 x 1023 x 2 x1055 ó 12 x1078, que de manera más convencional se escribiría 1,2 x1079.

Los astrónomos opinan que el 90 por 100 de los átomos del universo son hidrógeno, el 9 por 100 helio y el 1 por 100 elementos más complicados.

Una muestra típica de 100 átomos consistiría entonces en 90 átomos de hidrógeno, 9 átomos de helio y 1 átomo de oxígeno (por ejemplo).

Los núcleos de los átomos de hidrógeno contendrían 1 nucleón cada uno: 1 protón.

Los núcleos de los átomos de helio contendrían 4 nucleones cada uno: 2 protones y 2 neutrones.

El núcleo del átomo de oxígeno contendría 16 nucleones: 8 protones y 8 neutrones.

Los cien átomos juntos contendrían, por tanto, 142 nucleones: 116 protones y 26 neutrones

Existe una diferencia entre estos dos tipos de nucleones.

El neutrón no tiene carga eléctrica y no es preciso considerar ninguna partícula que lo acompañe.

Pero el protón tiene una carga eléctrica positiva y como el universo es, según se cree, eléctricamente neutro en su conjunto, tiene que existir un electrón (con una carga eléctrica negativa) por cada protón.

Así pues, por cada 142 nucleones hay 116 electrones (para compensar los 116 protones).

Para mantener la proporción, los 1,2 x  1079 nucleones del universo tienen que ir acompañados de 1 x1079 electrones. Sumando los nucleones y electrones, tenemos un número total de 2,2 x  1079 partículas de materia en el universo.

Lo cual se puede escribir como 22.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000 (ó 22 tredecillones).

Si el universo es mitad materia y mitad antimateria, entonces la mitad de esas partículas son antinucleones y antielectrones.

Pero esto no afectaría al número total.

De las demás partículas, las únicas que existen en cantidades importantes en el universo son los fotones, los neutrinos y posiblemente los gravitones.

Pero como son partículas sin masa no las contaré.

Veintidós tredecíllones es después de todo suficiente y constituye un universo apreciable.

Ver: Todo Sobre El Átomo

Fuente Consultada: Cien Preguntas Sobre La Ciencia de Isaac Asimov

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