Lo primero que hice el otro día fue mencionar a mi colega Einstein, y su famosa ecuación, que no es por la que le dieron el premio Nobel en el 1921, fue por el efecto fotoeléctrico, esencial hoy en día por ejemplo en la producción de energía solar fotovoltaica, (de la que algún día hablaré y que hoy en día todavía no es muy rentable).Albert Einstein, en 1905, con sólo 26 años y recién acabado el doctorado, escribió varios artículos sobre física de cosas muy pequeñas (efecto fotoeléctrico, movimiento browniano) y cosas muy grandes (relatividad). Desarrolla en ese artículo lo que se conoce como la Teoría de la Relatividad Especial. Ya que 10 años más tarde completa la teoría con la Teoría General de la Relatividad.
Bueno, pues en la primera parte, plantea cosas muy sencillitas, pero a la vez bastante difíciles de asimilar totalmente. Simplificando la cosa, una de las cosas que describe es la equivalencia entre la masa y la energía. Es decir, que la materia y la energía no son cosas diferentes, son solo dos formas de ver una misma cosa. Yo más bien considero que todo es "energía" y que la energía cuando se junta, es como si se "solidifica" en forma de materia.
La relación es la famosa ecuación. E = m c^2
E es la energía, m es la masa, y c es la velocidad de la luz, que son 3·10^8 m/s (300.000.000 m/s o 300.000 km/s), y encima al cuadrado! Esto quiere decir que un poquito de masa da muchísma energía.
Veamos que significa esto, porque podríamos pensar que tenemos resuelto el problema de la energía. Fuera petroleo, carbón, nuclear, renovables... nadaa.. lo que nos hace falta es materia! La que sea, que te digo yo.. aire? agua? arena de la playa? todo podría valer no? y tenemos energía hasta el infinito y más allá.
Pues no es tan fácil. A ver, voy a explicar la forma más sencilla (que suele ser la mejor) de producir energía de esta forma.
La solución la tienen las estrellas, y además lo inventaron cuando el universo llevaba vivo entre un segundo y tres minutos. En ese tiempo se ideó ese método de conseguir energía y las estrellas empezaron a nacer y dar luz. Un día explicaré todo lo que pasó en ese segundo después del Big Bang y durante los siguientes días o años, o milenios, ya da igual.. todo esto fue hace unos 13 mil millones de años.
Bueno, por dónde iba?. A sí, que las estrellas ya habían inventado un método muy guay de conseguir energía.
A ver, pregunta: De que están hechas las estrellas?.................
Bueno pues hay diferentes tipos y varía según la edad y el tamaño y más cosas, pero básicamente, de Hidrógeno, y también suelen tener Helio. Que casualidad! Los dos primeros elementos de la tabla periódica. Acordarse, el Hidrógeno arriba a la izquierda y el Helio arriba a la derecha. Si nos acordamos, tienen lo que se llamaba número atómico 1 y 2 respectivamente.Pues no es ninguna casualidad que sean los dos primeros elementos. A ver pensemos. Si las estrellas he dicho que empezaron a aparecer a partir de unos minutos tras el Big Bang es lógico, que antes, la materia no existiera, por así decirlo. Como he dicho, lo que había antes era energía.. luz.. y entonces Dios dijo: E = mc² !! y se creó la materia. Que es lo primero que creamos, pues lo normal, empezar por el principio: Hidrógeno.
Hidrógeno que al principio, si lo pensamos es super simple. Se trata de un miserable protón suelto. Porque al principio, esta todo tan pegado que ni siquiera hay sitio para que un electrón de vueltas alrededor suya. A veces el protón no está sólo y tiene uno o dos neutrones pegados y se llama entonces deuterio y titrio respectivamente. (Si habéis jugado al oGame os sonará el deuterio, no era un invento del juego).
La pregunta de porqué sale energía? Como no, los físicos siempre preguntándonos "¿Porqué?" Yo pienso que somos adultos que nuestra cabeza se quedó en la época de la infancia que todos los niños preguntan el "porqué" de todo. Lo bueno, o lo malo, es que al final conseguimos respuestas, lo que nos hace preguntarnos más porqués..
La respuesta a esto es de Einstein.
El esquema casi completo es este siguiente. En cada paso, se puede explicar más a fondo y más pequeño que es lo que pasa, pero ya es suficientemente difícil esta imagen que he cogido de la wiki:
Lo rojo son protones y lo gris neutrones. (El positrón es el blanco, y es la antiparticula del electrón...).
El protón suelto es lo que se llama "hidrógeno"... el protón con un neutrón (²H) deuterio. Y después de Helio hay dos tipos. Helio-3 y Helio-4 según tenga 1 o 2 neutrones.
Si queréis, os explico más a fondo esta reacción que se llama cadena protón-protón. O la miráis en la wiki. Pero por privado o por vuestra cuenta. Aquí solo voy a haceros contar que a simple vista, la masa se conserva. Suponiendo que aproximadamente el protón pesa lo mismo que el neutrón y que los positrones y neutrinos y rayos gamma no pesan nada. Tan solo contad bolitas grandes antes y después de las reacciones, y se cumple.
Pero resulta, que si medimos de verdad lo que pesan unas cosas antes y después no se cumple la conservación de la masa.
Me explico. En la primera reacción, la suma de dos masas del protón es un poco mayor que lo que sabemos que pesa (medido experimentalmente) el deuterio. Y así con todas. Y en última instancia, los 4 protones SEPARADOS que usamos al principio suman MÁS que las cuatro bolitas JUNTAS que hay en el HELIO-4.
Que ha pasado con la masa esa que ha desaparecido?¿
E=mc²
Se ha transformado en energía.
La energía no se crea ni se destruye, sólo se transforma.
Lo que sobraba de materia, se ha convertido en energía!
Y esto repetido un número de Avogadro veces (6·10²³ , un número con 23 ceros) que son los átomos de hidrógeno que hay en un gramo de hidrógeno. Y una estrella pesa 2·10³⁰ kg (Sol), pues ya me diréis cuanta energía se puede producir.
Con números:
Masa del protón (Mp): 1.67262178 × 10 -27 kg = 1.007 2 76 4 66 uma
Masa del Helio-4 (⁴He): 6.6464764 x 10 -27 kg= 4.002602 u
1.007 2 76 4 66 x 4 = 4.029105864
Helio: 4.002602
La diferencia es un 0.7% de la masa inicial la que se pierde y se transforma en energía por cada 4 protones iniciales.
Calculando la energía con la E=mc²:
E = 0.04040107 x 10⁻²⁷ Kg * (3·10⁸)^2 (m/s) = = 3.96 x 10⁻¹² J (Julios)
Que no es mucho, pero es que es solo una reacción. En un mol de Hidrógeno (1g) tendremos:
2.4 x 10¹² J , es decir 2.4 billones de julios.. una locura...
Bueno pues ya está. Otro día profundizaré más en estos temas que yo creo que son de los más bonitos de la física, si os parece bien claro está. Comentadme que os parece please!!
Hasta la próxima!
Soy tu primo, gracias por la aclaración creo que me ha quedado bastante mas claro y ahora me parece bastante mas interesante jajaja
ResponderEliminarSe llama materia a lo que existe y constituye de modo real y objetivo los cuerpos que generan el espacio inconmensurable.
ResponderEliminarLo que se observa es que todo está en movimiento (dinámica) y que en la mayor parte de la materia que se percibe, está la tendencia al reposo (estática). Esto es el punto de partida de este análisis.
Esta observación sugiere la existencia de materia con una de las dos propiedades mencionadas. La dinámica o la estática. Esta es una cuestión crítica ya que determina un cambio drástico en el concepto de lo que existe.
Según esta noción, la materia es no solo la masa, lo que pesa, si también los es, lo que genera el movimiento y es dinámico en todas sus manifestaciones.
Se propone, entonces, que esto que genera el movimiento, es algo a al o que legítimamente se puede llamar materia, una de cuyas propiedades es la energía, que ahora se mide con el trabajo realizado. Un vez que actúa. A esa materia con energía se le llamará MATERIA DINAMICA, en lo sucesivo. Se le concibe como lo que genera las fuerzas dinámicas y vitales de la naturaleza y como responsable o causa de la totalidad de los fenómenos energéticos y vitales, y de la constitución y comportamiento de los seres vivos dinámicos y los no vivos y del fenómeno evolutivo.
De la misma manera, se reconoce a la masa con la materia con inercia, por lo cual se opone al cambio de movimiento y al movimiento mismo. A esta materia con inercia se le llamará MATERIA ESTÁTICA, en lo sucesivo. Se le concibe como lo que genera las fuerzas estáticas y opuestas a la vida en la naturaleza y como responsable o causa de la totalidad de los fenómenos inertes y contrarios a la vida, y de la construcción y comportamiento de los seres antagónicos a la vida, y al fenómeno evolutivo. También posee la propiedad de ser extensa.
La materia dinámica y la materia estática no se crean ni se destruyen.
La radiación electromagnética se considera ser materia preponderantemente dinámica, es decir, puede una porción estítica y la radiación constituida de partículas con masa, contiene la componente estática que proviene de la masa.
La propiedad de generación de reposo es exclusiva de la materia estática. Esta genera el reposo, poniéndose en reposo ella misma e impidiendo el movimiento de aquello que la rodea y que puede retener.
Estas dos últimas propiedades son contradictorias entre si y constituyen la raíz causal de la contradicción universal. No coexisten en el mismo átomo.
Cada átomo posee como atributo o propiedad una u otra de estas dos propiedades.
Esta formulación de las propiedades de la materia se desprende de los principios de conservación, en cuanto que siendo increada la materia, ha sido siempre como lo es actualmente. Es decir, que sus propiedades fundamentales deben tener la calidad de inmutables, o como se menciona en el lenguaje de la Física, son invariantes frente al tiempo y respecto de transformaciones de todo tipo, en caso de que se les describiera con respecto a un marco de referencia. En cambio, en su devenir temporal espacial, su manifestación cambia según el entorno, la circunstancia concreta en que se encuentran los átomos, y el nivel de integración evolutiva que haya alcanzado.
Así la materia tiene dos propiedades fundamentales, la propiedad espacial y la propiedad de general movimiento, la materia dinámica o la propiedad de generar reposo la materia estática. El componente mínimo de la materia, el átomo, no el átomo del elemento químico, resulta ser una entidad impenetrable a muy cortas distancias y penetrable a grandes distancias, es capaz de ejercer fuerzas hacia fuera de sí mismo, y de asociarse con otros átomos bajo ciertas condiciones. Las propiedades dinámica y estática de generar movimiento o reposo respectivamente, son la raíz causal de la esencia o naturaleza de los correspondientes átomos o de la correspondiente materia.
Vázquez-Reyna, Mario (1998). Reflexiones en torno la materia, la energía y la masa. Anexo B. Cd. De México. ISBN 970-91797-1-3