TEMA 2 LOS SISTEMAS MATERIALES
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ÍNDICE PROPIEDADES DE LOS SISTEMAS MATERIALES MASA Y VOLUMEN LA DENSIDAD DE LOS CUERPOS ESTADOS DE AGREGACIÓN DE LOS SISTEMAS MATERIALES LA TEORÍA CINÉTICO-MOLECULAR CAMBIOS DE ESTADO LA TEMPERATURA DE FUSIÓN Y EBULLICIÓN LOS CAMBIO DE ESTADO SEGÚN LA TEORÍA CINÉTICA ESCALAS DE TEMPERATURA LEY DE BOYLE-MARIOTTE.
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.1.- PROPIEDADES DE LOS SISTEMAS MATERIALES Materia es todo aquellos que ocupa espacio y tiene masa. Las propiedades de los sistemas materiales pueden ser: -Propiedades generales: como la masa o el volumen. Todos los sistemas las poseen. El valor de estas propiedades no aporta informaci贸n sobre el tipo de sustancia. -Propiedades espec铆ficas: como el color, el brillo, la dureza, la conductividad, la densidad o la temperatura de fusi贸n. Entre todas permiten identificar las sustancias.
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.2.- MASA Y VOLUMEN Son propiedades generales de la materia. La masa es una propiedad de los sistemas materiales que mide la cantidad de materia que poseen. La unidad de masa en el Sistema Internacional de Unidades es el kilogramo (kg). Para medir la masa se utiliza la balanza.
El volumen es una propiedad de los sistemas materiales que nos informa de la cantidad de espacio que ocupan. La unidad de volumen en el Sistema Internacional de unidades es el m 3.
.3.- LA DENSIDAD DE LOS CUERPOS El cociente entre la masa y el volumen proporciona una idea del grado de compactaci贸n de la materia. Este cociente se denomina densidad.
En el Sistema Internacional de Unidades la densidad se mide en kg/m 3.
.4.- ESTADOS DE AGREGACIÓN DE LOS SISTEMAS MATERIALES Los sistemas materiales se pueden presentar en tres estados de agregación: sólido, líquido y gas. Cuando un sistema material cambia de estado de agregación, la masa permanece constante pero el volumen cambia.
SÓLIDOS -
Tienen volumen fijo. Tienen forma propia. No se pueden comprimir. No fluyen por sí mismos. Se llaman cristales si sus partículas están ordenadas, y si no, amorfas.
LÍQUIDOS -
Tienen volumen fijo. No tienen forma fija. Son poco compresibles. Fluyen por sí mismos.
GASES -
Ocupan todo el volumen del recipiente que los contiene. No tienen forma fija. Se comprimen con facilidad. Difunden y tienden a mezclarse con otros gases.
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.5.- LA TEORÍA CINÉTICO-MOLECULAR La Teoría Cinético-molecular dice: -
Todos los gases están formados por un gran número de partículas, tan pequeñas que no se pueden ver con el microscopio. Estas partículas ocupan un volumen muy pequeño comparado con el volumen del recipiente. Entre partícula y partícula no hay nada, sólo espacio vacío. Las partículas están en continuo movimiento caótico, chocan entre sí y contra las paredes del recipiente.
El Modelo Cinético también se puede aplicar a los sólidos y los líquidos.
SÓLIDOS -
Las partículas están muy próximas, aunque hay huecos entre ellas. Las fuerzas que mantienen unidas las partículas en posiciones fijas, aunque vibran en torno a esas posiciones.
LÍQUIDOS -
Las partículas están algo más separadas que en los sólidos. Las partículas se mantienen unidas por fuerzas más débiles que en los sólidos. Esto permite el deslizamiento de unas sobre otras y justifica su movilidad y adaptación al recipiente.
GASES -
Las partículas se mantienen muy alejadas unas de otras. Las fuerzas de atracción son muy débiles y las partículas están muy separadas. Se mueven en todas las direcciones y chocan con las paredes del recipiente.
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.6.- CAMBIOS DE ESTADO Cuando se hace variar la temperatura o la presión de una sustancia se puede modificar la fuerza de atracción que mantiene unidas sus partículas. Entonces las sustancias pasan de un estado de agregación a otro diferente mediante un proceso que se llama cambio de estado.
- Cambios regresivos:
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GAS sublimación regresiva
condensación (licuación) solidificación
SÓLIDO
LÍQUIDO
En los cambios regresivos, la materia pasa de un estado de menor agregación a un estado de mayor agregación, gas a líquido, líquido a sólido y gas a sólido. (Se desprende energía)
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Cambios progresivos: GAS Sublimación SÓLIDO
vaporización fusión
LÍQUIDO
En los cambios progresivos, la materia pasa de un estado de mayor agregación a un estado de menor agregación, sólido a liquido, liquido a gas , o de sólido a gas. (Se necesita aportar energía)
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La vaporización puede suceder de dos formas diferentes: -
La evaporación es una vaporización lenta que ocurre solo en la superficie libre de los líquidos y a cualquier temperatura. La ebullición es una vaporización tumultuosa que se realiza en toda la masa del líquido. Cada líquido tiene una temperatura de ebullición característica.
.7.- LA TEMPERATURA DE FUSIÓN Y EBULLICIÓN
La temperatura a la que funde una sustancia, a presión atmosférica, se denomina temperatura de fusión, Tf, y es igual a su temperatura de solidificación. La temperatura a la que hierve una sustancia, a presión atmosférica, se denomina temperatura de ebullición, Te, y es igual a la temperatura de licuación o condensación. 8
Esta es una gráfica de cambio de estado.
.8. LOS CAMBIO DE ESTADO SEGÚN LA TEORÍA CINÉTICA -
Efecto de la temperatura.
En los sólidos, cuando aumenta la temperatura, aumenta la vibración de las partículas. La estructura pierde fortaleza y rigidez, y se convierten en líquidos. Si en los líquidos seguimos aumentando la temperatura, aumenta la vibración de las partículas. Entonces, éstas pueden alejarse con más facilidad de las partículas vecinas. Se convierten en gases. De la misma manera se explican los cambios de estado al revés, es decir, si enfriamos las partículas pierden movilidad y se producen los cambios de estado regresivos.
Al aumentar la temperatura de un sistema se favorecen los cambios de estado progresivos: sólido líquido gas
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Efecto de la presión.
En general, al aumentar la presión sobre un sistema material aumenta el acercamiento entre sus partículas y, por tanto, aumentan las fuerzas que las mantienen unidas. Al aumentar la presión de una sistema se favorecen los cambios regresivos: gas líquido sólido
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.9. ESCALAS DE TEMPERATURA. La escala absoluta o escala Kelvin tiene una unidad el kelvin (K) y su valor mínimo es el cero absoluto de temperaturas, situado a 273,15ºC. A esa temperatura las partículas de cualquier sistema material estarían inmóviles. La escala Fahrenheit:
.10. LEY DE BOYLE-MARIOTTE. Comprobó que al aumentar la presión, disminuye el volumen, por lo tanto: pV = constante
La escala Kelvin: