La importancia de las unidades de medida

Desde principio de curso hemos hecho mucho hincapié en la importancia de las unidades de medida a utilizar. Un ejemplo de ello es lo que ocurrió en Septiembre de 1999.




La sonda espacial Mars Climate Orbiter (MCO) fue lanzada por la NASA, desde Cabo Cañaveral, el 11 de diciembre de 1998, con la finalidad de mantenerse en órbita marciana y estudiar el clima del planeta (con un conste global que se valora en unos 125 millones de dólares). El 23 de Septiembre de 1999 se estrelló en Marte y quedó completamente destruida. Según fuentes de la NASA el desastre fue debido a un error en la conversión al Sistema Internacional de unidades de los datos que se habían suministrado al ordenador de abordo.

Sonda Mars Climate

Según los datos que ha proporcionado la NASA, en la construcción, programación de los sistemas de navegación y lanzamiento de la sonda espacial participaron varias empresas. En concreto la Lockheed Martin Astronautics de Denver fue la encargado de diseñar y construir la sonda espacial, mientras que la Jet Propulsion Laboratory de Pasadena fue la encargado de programar los sistemas de navegación de la sonda. Pero resulta que los dos laboratorios no trabajan de la misma manera, el primero de ellos realiza sus medidas y proporciona sus datos con el sistema anglosajón de unidades (pies, millas, libras, ....) mientras que el segundo utiliza el Sistema Internacional de unidades (metros, kilómetros, kilogramos, ...). Así parece que el primero de ellos realizó los cálculos correctamente utilizando el sistema anglosajón y los envío al segundo, pero los datos que proporcionó iban sin especificar las unidades de medida utilizadas (¡grave error!), de tal forma que el segundo laboratorio utilizó los datos numéricos que recibió pero los interpretó como si estuvieran medidos en unidades del Sistema Internacional. El resultado fue que los ordenadores de la nave realizaron los cálculos de aproximación a Marte de una forma errónea, por lo que la nave quedó en una órbita equivocada que provocó la caída sobre el planeta y su destrucción al chocar con la atmósfera marciana.

Esta es tan sólo una muestra de la gran importancia que tiene el uso correcto de las unidades de medida. No es lo mismo utilizar un sistema de unidades que otro. Así el sistema anglosajón mide las longitudes en pies, yardas o millas, mientras que el Sistema Internacional las mide en metros o kilómetros.

1 pie = 0,3048 m
1 milla (terrestre) = 1,61 km

Con las unidades de masa ocurre algo parecido, en el sistema anglosajón se utilizan unidades como onzas o libras, mientras que en el Sistema Internacional se utilizan gramos o kilogramos.

1 onza = 28,35 g
1 libra = 0,453 kg

Fuente:
http://fyqleoariza.blogspot.com.ar/2012/04/la-importancia-de-las-unidades-de.html

El helio primitivo y la teoria del big bang

¿De donde venimos?¿Cómo se origino el universo? Los seres humanos se han hecho estas preguntas desde que fueron capaces de razonar. Las investigaciones que se han realizado para responder estas interrogantes son un ejemplo del método científico.

En los años 40, el físico George Gamow, de nacionalidad ruso-americana, estableció la hipótesis de que nuestro universo se origino en una explosión gigantesca denominada Big Bang ocurrida hace miles de millones de años. En sus primeros instantes, el universo ocupaba un pequeñísimo volumen y su temperatura era tan alta que no la podríamos ni imaginar. Esta abrasadora bola de fuego de radiación mezclada con partículas microscópicas de materia poco a poco se enfrió lo suficiente para que se formaran los átomos. Por influencia de la gravedad, esos átomos se juntaron en cúmulos para formar miles de millones de galaxias, incluyendo la propia galaxia, denominada Vía Láctea.

La idea de Gamow es muy interesante y provocativa y se ha sometido a numerosas pruebas experimentales. Primero, las mediciones mostraron que el universo esta en expansión, es decir, las galaxias se alejan unas de otras a velocidades enormes. Este hecho es consistente con el nacimiento explosivo del universo. Al imaginar la expansión en retroceso, como una película que se regresa, los astrónomos han deducido que el universo nació aproximadamente quince mil millones de años. La segunda observación que apoya la hipótesis de Gamow es la detección de radiación cósmica de fondo. Durante miles de millones de años el universo incandescente se ha enfriado a no mas de 3º Kelvin (-270º C).

A esta temperatura, la mayor parte de la energía esta en la región de la radiación de microondas. Como el Big Bang pudiera haber ocurrido simultáneamente a la formación del pequeñísimo volumen del universo, la radiación generada pudiera haber llenado todo el universo. Por lo tanto, la radiación debería ser la misma en cualquier dirección que se observe. En efecto, las señales de microondas registradas por los astrónomos son independientes de la dirección.

La tercera pieza de evidencia que apoya la hipótesis de Gamow es el descubrimiento del helio primitivo. Los científicos creen que el helio y el hidrógeno (los elementos mas ligeros) fueron los primeros elementos formados en las etapas iniciales de la evolución cósmica. (Se piensa que los elementos mas pesados, como el carbono, nitrógeno y oxigeno se tuvieron que haber originado después a través de reacciones nucleares que incluyeron al hidrógeno y al helio en el centro de las estrellas.) De ser así, se hubiera dispersado un gas difuso de hidrógeno y de helio a través de todo el universo naciente mucho antes de que se formaran las galaxias. En 1995, los astrónomos analizaron la luz ultravioleta de un lejano quasar (una poderosa fuente de luz y de señales de radio que se supone es una galaxia que hizo una explosión en las orillas del universo) y encontraron que una parte de la luz era absorbida por los átomos de helio en su camino a la tierra. Como este quasar particular esta a mas de diez mil millones de años luz, la luz que logra llegar a la tierra revela eventos que ocurrieron hace diez mil millones de años.

¿Por qué no se detecto al hidrógeno en virtud de que es mas abundante? Un átomo de hidrógeno solo tiene solo tiene un electrón, el cual es arrancado por la luz de u quasar en un proceso conocido como ionización, y los átomos ionizados de hidrógeno no pueden absorber nada de luz del quasar. Por otro lado, el átomo de helio tiene dos electrones. La radiación puede quitarle un electrón, pero no siempre los dos. Los átomos ionizados de helio aun pueden absorber la luz, por lo cual es posible detectarlos.

Los defensores de la explicación de Gamow recibieron con regocijo la detección del helio en los extremos del universo. Como un reconocimiento a toda la evidencia acumulada, los científicos en la actualidad se refieren a la hipótesis de Gamow como la teoría del Big Bang. 

fuente:

http://usuarios.multimania.es/webscience/Curiosidades/Archivos/he_bigbang.html

Volumen

La unidad SI de longitud es el metro (m) y la unidad de volumen derivada del SI es el metro cúbico (m^3). Sin embargo, es común que los químicos trabajen con volúmenes mucho menores, como son el centímetro cúbico (cm^3) y el decímetr cúbico (dm^3);

Otra unidad común de volumen es el litro (L). Un litro se define como el volumen que ocupa un decímetro cúbico. El volumen de un litro es igual a 1.000 mililitros (mL) o 1.000 cm^3.

Y un mililitro es igual a un centímetro cúbico.

Unidades del SI

Durante muchos años los cientificos expresaron las mediciones en unidades metricas, relacionadas entre sí decimalmente; es decir, en potencias de 10. Sin embargo, en 1960, la Conferencia General de Pesas y Medidas, que es la autoridad Internacional del Sistema de unidades, propuso un sistema métrico revisado y actualizado, al que denominó Sistema Internacional de Unidades (abreviado SI, del francés Système Internationale d'Unites). Como las unidades métricas, las unidades SI cambian en forma decimal por medio de una serie de prefijos.

Las mediciones que se utlizan con frecuencia en el estudio de la química son tiempo, masa, volumen, densidad y temperatura.

Elementos y compuestos

Las sustancias pueden ser elementos o compuestos. Un elemento es una sustancia que no se puede separar en sustancias más siemples por medios químicos. Hasta la fecha se han identificado 115 elementos, de los cuales 83 se encuentran en forma natural en la tierra. Los demás se han obtenido por medios científicos a través de procesos nucleares.

Por conveniencia, los químicos representan a los elementos mediante símbolos de una o dos letras. La primera letra siempres es mayúscula, pero la siguiente siempre es minúscula. Por ejemplo, Co es el símbolo del elemento cobalto, mientras que CO es la fórmula de la molécula de monóxido de carbono. 

Los símbolos de algunos elementos derivan de su nombre en latín, por ejemplo, Au de aurum (oro), Fe de ferrum (hierro) y Na de natrium (sodio), pero la mayoría derivan de su nombre en inglés

Los átomos de la mayoría de los elementos pueden interactuar con otros para formar compuestos. Por ejemplo, el agua se forma por la combustión de hidrógeno gaseoso en presencia de oxígeno gaseoso. El agua tiene propiedades muy diferentes de aquellas de los elementos que le dieron origen; está formada por dos partes de hidrógeno y una parte de oxígeno. Esta composición no cambia, sin importar si el agua proviene de un grifo de Estados unidos de América, de un lago de Mongolia o de las capas de hielo de Marte. En consecuencia, el agua es un compuesto, una sustancia formada por átomos de dos o más elementos unidos químicamente en proporciones definidas. A diferencia de las mezclas, los compuestos sólo pueden separarse en sus componentes puros por medios químicos.

Tabla de elementos

Sustancias y Mezclas

Una sustancia es una forma que tiene una composición  constante o definida (el número y el tipo de unidades básicas presentes) y propiedades distintivas. Algunos ejemplos son: agua, amoníaco, azucar (sacarosa), oro oxígeno, etc. Las sustancias difieren entre sí por su composición y se pueden identificar por su aspecto, olor, sabor y otras propiedades. A la fecha, el número de sustancias conocidas excede los cinco millones, y la lista aumenta con rapidez.

Una mezcla es una combinación de dos o más sustancias en la cual éstas mantienen su identidad. Algunos ejemplos familiares son aire, bebidas gaseosas, leche y cemento.

Las mezclas no tienen composición fija; muestra de aire colectadas en dos ciudades distintas probablemente tendrán composiciones diversas como resultado de sus diferencias en altitud, contaminación, etcétera.

Las mezclas pueden ser homogéneas o heterogéneas. Cuando una cuchara de azúcar se disuelve en agua, la composición de la mezcla, después de agitar lo suficiente, es la misma en toda la solución. Esta solución es una mezcla homogénea. Sin embargo, si se colocan juntas arena y virutas de hierro resulta una mezcla heterogénea, pues los componentes individuales permanecen físicamente separados y se pueden ver como tales. Cualquier mezcla, ya sea homogénea o heterogénea, se puede separar en sus componentes puros por medios físicos, sin cambiar la identidad de dichos componentes. Así, el azúcar se ñpuede separar de la mezcla homogénea antes descrita evaporando la solución hasta la sequedad. Si se condensa el vapor de agua que se libera, es posible obtener el componente agua. Y se puede utilizar un imán para recuperar las virutas de hierro de la arena, dado que el iman no atrae a esta última. Después de la separación, no habrá ocurrido cambio alguno en la composición de las sustancias que constituían la mezcla.

Ley de la conservación de la materia y la energía

Con el advenimiento de la era nuclear en la década de los 40, los científicos, y posteriormente el mundo entero, comprendieron que la materia se puede convertir en energía. En las reacciones nucleares la materia se transforma en energía. La relación entre materia y energía fue establecida por Albert Einstein mediante su famosa ecuación:

E = mc^2

Esta ecuación establece que la cantidad de energía que se libera, cuando la materia se transforma en energía, es el producto de la masa que se transforma y el cuadrado de la velocidad de la luz. Hasta el momento no se ha observado la transformación de la energía en materia a gran escala; sin embargo, se ha logrado a escala mínima en los "desintegradores atómicos" o aceleradores de partículas utilizados para llevar a cabo reacciones nucleares. Una vez que se reconoce la equivalencia de la materia y la energía se puede expresar la ley de la conservación de la materia y la energía en un enunciado sencillo:

"La cantidad combinada de la materia y energía en el universo es fija"