La ley de la conservación de la masa - Todd Ramsey

Ver la lección completa en: http://ed.ted.com/lessons/the-law-of-conservation-of-mass-todd-ramsey

Todo en nuestro universo tiene masa, desde el átomo más pequeño hasta la estrella más grande. Pero la cantidad de masa se ha mantenido constante a lo largo de la existencia, incluso durante el nacimiento y muerte de las estrellas, los planetas y uno mismo. ¿Cómo puede crecer el universo manteniendo su masa? Todd Ramsey responde esa pregunta desentrañando la ley de conservación de la masa.

Lección de Todd Ramsey, animación de Vegso/Banyai.

¿De dónde viene todo esto?

¿De esta roca?

¿De esa vaca?

¿De tu corazón?

No las cosas en sí,
sino de lo que están hechas:

los átomos que conforman
el tejido de las cosas.

Para responder esa pregunta, veamos
la ley de conservación de la masa.

Esta ley dice, tome un sistema aislado

definido por un límite que la materia
y la energía no puedan cruzar.

Dentro de este sistema, la masa,
o sea la materia, y la energía

no puede crearse ni destruirse.

El universo, hasta donde sabemos,

es un sistema aislado.

Pero antes de llegar a eso, veamos
uno mucho más pequeño y simple.

Aquí tenemos 6 átomos de carbono,
12 átomos de hidrógeno,

y 18 átomos de oxígeno.

Con un poco de energía,
nuestras moléculas pueden moverse.

Estos átomos pueden ligarse
para formar moléculas conocidas.

Esto es agua,

y esto es dióxido de carbono.

No podemos crear o destruir masa.

Estamos atrapados con lo que tenemos,
así que ¿qué podemos hacer?

Ah, ellos tienen una mente propia.

Veamos. Han formado más dióxido
de carbono y agua, 6 de cada uno.

Añadir un poco de energía, reorganizar
eso en un azúcar simple,

y un poco de oxígeno gaseoso.

Nuestros átomos dan cuenta de:
6 de carbono, hidrógeno 12, y 18 de oxígeno.

La energía aplicada ahora se almacena
en los enlaces interatómicos.

Podemos volver a liberar esa energía

descomponiendo el azúcar nuevamente
en agua y dióxido de carbono,

y tenemos los mismos átomos.

Apartemos algunos átomos y probemos
algo un poco más explosivo.

Esto es metano, comunmente asociado
con la flatulencia vacuna,

pero también usado como
combustible para cohetes.

Si añadimos un poco
de oxígeno y energía,

como puede obtenerse
de un fósforo encendido,

se quema en forma de dióxido de
carbono, agua y aún más energía.

Observa que el metano
empezó con 4 hidrógenos,

y al final todavía hay 4 hidrógenos
capturados en 2 moléculas de agua.

Para un gran final, aquí está
el propano, otro gas combustible.

Añadimos oxígeno, lo encendemos
y explota.

Más agua y dióxido de carbono.

Esta vez tenemos 3 CO2

porque la molécula de propano
empezó con 3 átomos de carbono,

y no tienen otro lugar a dónde ir.

Podemos modelar muchas otras reacciones
con este pequeño conjunto de átomos,

y la ley de conservación de la masa
siempre se cumple.

Sea cual sea la materia y la energía
de una reacción química

están presentes cuando termina.

Por eso si la masa
no se crea ni se destruye,

¿de dónde salieron estos átomos?

Volvamos atrás el reloj y veamos.

Más, más, más, mucho más.

Bueno, ahí está bien.

El Big Bang.

Nuestra hidrógeno se formó en una
sopa de partículas de alta energía

en los 3 minutos siguientes
al nacimiento del universo.

Con el tiempo, los grupos de átomos
se acumularon y formaron estrellas.

Dentro de estas estrellas, reacciones
nucleares fusionaron elementos livianos

como el hidrógeno y el helio,

para formar elementos más pesados,
como el carbono y el oxígeno.

A primera vista, estas reacciones pueden
parecer como que están violando la ley

porque liberan una asombrosa
cantidad de energía,

aparentemente de la nada.

Sin embargo, gracias a La
famosa ecuación de Einstein,

sabemos que la energía
es equivalente a la masa.

Resulta que la masa total
de los primeros átomos

es muy levemente superior
a la masa de los productos,

y esa pérdida de masa se corresponde
perfectamente a la ganancia en energía,

irradiada de la estrella como luz,
calor y partículas de energía.

Con el tiempo, esta estrella
se convirtió en supernova

y dispersó sus elementos por el espacio.

Resumiendo, se encontraron el uno al otro
y con los átomos de otras supernovas

formaron la Tierra,

y 4600 millones de años más tarde
hicieron su parte

en nuestro pequeño sistema aislado.

Pero no son tan interesante como los
átomos que se unieron para formarte a ti,

o a esa vaca,

o a esta roca.

Por eso, Carl Sagan
es famoso por decir:

Somos polvo de estrellas.