Energia, Matèria i Lleis de Newton: Conceptes Bàsics de Física

Energia i Matèria: Conceptes Fonamentals

L'energia és la capacitat de produir canvis o transformacions.

L'energia potencial es refereix a qualsevol objecte que es troba a una certa altura.

Matèria i les seves Propietats

La matèria és tot allò que té massa i ocupa un volum. Exemples inclouen fusta, vidre i cartró.

Propietats Generals de la Matèria

• Massa: La quantitat de matèria que conté un cos, mesurada en quilograms (kg).
• Volum: La porció d'espai que ocupa un cos.
• Superfície: Tots els cossos materials tenen dimensions que es poden mesurar.
• Densitat: Una propietat que depèn de la massa i el volum.

El pes d'un objecte (P) és la força amb què la Terra atrau aquest objecte. Es mesura en Newtons (N) i es calcula multiplicant la massa de l'objecte per l'acceleració de la gravetat (aproximadament 9,8 m/s²).

Existeixen propietats que depenen del tipus de substància, anomenades propietats característiques.

Canvis d'Estat de la Matèria

L'efecte de la calor és el principal responsable dels canvis d'estat de les substàncies. Els canvis d'estat s'anomenen progressius si es subministra calor i regressius si la substància desprèn calor.

Canvis d'Estat Progressius

• Fusió: Pas de sòlid a líquid.
• Vaporització: Pas de líquid a gas (inclou evaporació i ebullició).
• Sublimació: Pas directe de sòlid a gas.

Canvis d'Estat Regressius

• Liquació (o Condensació): Pas de gas a líquid.
• Solidificació: Pas de líquid a sòlid.
• Sublimació regressiva: Pas directe de gas a sòlid.

Calor Latent

Què és la calor latent? És la quantitat de calor necessària perquè la unitat de massa d'una substància canviï d'estat físic. Aquesta energia s'utilitza per trencar les forces d'enllaç en els sòlids i vèncer les forces de cohesió en els líquids.

Detalls dels Canvis d'Estat

• Canvi d'estat: de sòlid a líquid (Fusió): En estat sòlid, les partícules estan molt juntes. En escalfar, la vibració augmenta, les forces d'unió s'afebleixen i les partícules guanyen llibertat de moviment. Quan l'energia de vibració supera les forces d'unió, es produeix la fusió. Cada substància té una temperatura de fusió específica (per al gel, 0 ºC).
• Canvi d'estat: de líquid a gas (Vaporització): El pas de líquid a gas per efecte de la calor s'anomena vaporització. Quan s'escalfa un líquid, els enllaços entre partícules es trenquen i passen a estat gasós.
  • Evaporació: Vaporització lenta a la superfície lliure del líquid i a qualsevol temperatura.
  • Ebullició: Es produeix quan el líquid arriba a la seva temperatura d'ebullició (per a l'aigua, 100 ºC).

Les Lleis de Newton

La mecànica és la ciència que estudia el moviment dels cossos. Els seus principis fonamentals van ser establerts per Isaac Newton.

Les Tres Lleis de Newton

1. Primera Llei (Llei d'Inèrcia): Tot cos manté el seu estat de repòs o de moviment uniforme si sobre ell no actua cap força externa neta.
2. Segona Llei (Llei Fonamental de la Dinàmica): L'acceleració d'un cos és directament proporcional a la força neta que actua sobre ell i inversament proporcional a la seva massa. Es descriu per l'equació F = m * a, on F és la força neta, m és la massa i a és l'acceleració. Tant la força com l'acceleració són magnituds vectorials.
3. Tercera Llei (Llei d'Acció i Reacció): Si un cos A exerceix una força sobre un altre cos B, el cos B exerceix una força igual i de sentit contrari sobre el cos A.