Conceptos Fundamentales de Física y Química: Fenómenos, Método Científico y Leyes Ponderales

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Conceptos Básicos de Física y Química

Física

Parte de la ciencia que estudia los fenómenos físicos.

  • Fenómeno: Cualquier suceso sometido a estudio.
  • Fenómenos físicos: Aquellos que al transcurrir no alteran la naturaleza de las sustancias que intervienen en el mismo.

Química

Parte de la ciencia que estudia los fenómenos químicos.

  • Fenómeno químico: Aquel que al transcurrir altera la naturaleza de las sustancias que intervienen en el mismo.

El Método Científico

Pasos:

  1. Observación: Consiste en fijarse en los sucesos naturales acaecidos para poder reproducirlos en el laboratorio.
  2. Experimentación: Consiste en repetir el fenómeno estudiado en el laboratorio, modificando ciertos parámetros para ver su posible influencia.
  3. Emisión de hipótesis: Consiste en emitir explicaciones sobre los fenómenos que se deben demostrar realizando nuevas experiencias.
  4. Obtención de leyes: Una vez realizadas nuevas experiencias que demuestren las hipótesis, estas se transforman en leyes. En caso contrario, se modifican para su nuevo estudio.
  • Medir: Comparar una magnitud con otra que se toma como patrón.
  • Magnitud: Cualquier cualidad que puede ser medible.

Tipos de Magnitudes

  1. Magnitud escalar: Aquella que queda totalmente definida por la expresión de un número y una unidad.
  2. Magnitud vectorial: Aquella que para estar totalmente definida necesita la expresión de una dirección, de un sentido y un punto de aplicación.
  3. Magnitud fundamental: Aquellas que determinan un sistema de unidades.
  4. Magnitudes derivadas: Aquellas que se obtienen aplicando expresiones matemáticas a las magnitudes fundamentales.

Sistemas de Unidades

Sistema Internacional (MKS o Giorgi)

  • Longitud: Metro (m)
  • Masa: Kilogramo (kg)
  • Tiempo: Segundo (s)

Sistema Cegesimal (CGS)

  • Longitud: Centímetro (cm)
  • Masa: Gramo (g)
  • Tiempo: Segundo (s)

Sistema Técnico

  • Longitud: Metro (m)
  • Fuerza: Kilopondio (kp)
  • Tiempo: Segundo (s)

Kilopondio (Kp): Fuerza con la que atrae la Tierra a 1 kg de masa colocada en el ecuador.

Teoría de Errores

Nunca se logrará la medida exacta, pero se puede obtener una medida aproximada.

  • Error absoluto: Diferencia entre el valor exacto de la medida y el valor que se ha tomado en la misma.
  • Error relativo: Cociente entre el error absoluto y el valor de la medida.
  • Error sistemático: Error que se obtiene al aplicar un determinado instrumento de medida.
  • Apreciación: La menor medida que se puede realizar con un instrumento de medida.
  • Error accidental: Error que comete la persona que realiza la medida.
  • Error de paralaje: Error que comete la persona que realiza la medida.
  • Error relativo: Indica la calidad de la medida; cuanto menor es el error relativo, mejor es la medida.

Leyes Ponderales de la Química

  1. Ley de la conservación de la masa: En todo proceso químico, la masa se conserva.
  2. Ley de las proporciones constantes: En todo proceso químico, la relación entre las masas que intervienen en el proceso es constante.
  3. Ley de las proporciones múltiples: Si dos sustancias reaccionan entre sí en diversos procesos químicos para dar distintos compuestos, la relación entre las masas de una de ellas que reaccionan con una cantidad fija de la otra guarda una relación de números enteros y sencillos.

Leyes Volumétricas de la Química

  1. Ley de los volúmenes de combinación: En todo proceso químico realizado en fase gaseosa, manteniendo las condiciones de presión y temperatura, la relación entre los volúmenes de las sustancias que intervienen en el proceso es de números enteros y sencillos.

Hipótesis de Avogadro

Volúmenes iguales de distintos gases a igualdad de presión y temperatura contienen el mismo número de moléculas.

Molécula

Agrupación de átomos, iguales o distintos, más pequeña que conserva las propiedades físicas y químicas del compuesto o elemento.

Volumen Molar

Un mol de cualquier sustancia gaseosa ocupa 22,4 litros medidos en condiciones normales (presión de 1 atmósfera y temperatura de 0°C).

  • Masa molar (Md): Cantidad de sustancia que coincide con su peso molecular expresado en gramos (antigua).
  • Número de Avogadro (NA): 6,022 x 1023 moléculas/mol.
  • Mol: Agrupación de 6,022 x 1023 moléculas de una sustancia.