Masa, Volumen y Propiedades de la Materia: Estados y Teoría Cinético-Molecular
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Masa y Volumen
La masa es la cantidad de materia que tiene un cuerpo. Su unidad en el Sistema Internacional (SI) es el kg. La balanza de brazos iguales mide las masas por comparación, colocando diferentes masas hasta equilibrar ambos brazos. La balanza electrónica muestra directamente la masa del objeto en la pantalla.
El volumen es la cantidad de espacio que ocupa un cuerpo. Su unidad en el SI es el m³. Se puede determinar mediante métodos matemáticos o experimentales.
Cálculo del Volumen
- Cubo: V = a³
- Esfera: V = 4/3πr³
- Prisma: V = a·b·c
- Cilindro: V = Área de la base · h = πr²h
Propiedades de la Materia
Las propiedades generales no identifican las sustancias, como la masa y el volumen.
Las propiedades características identifican las sustancias y los materiales de los que están hechos los objetos. Estas incluyen:
- El estado físico
- La dureza
- La densidad
- La solubilidad en agua u otros disolventes
- La conductividad eléctrica
- La volatilidad (facilidad de evaporarse)
- La temperatura de fusión
- La temperatura de ebullición
Estados de la Materia
Sólidos
Los sólidos mantienen su forma a menos que se ejerza una fuerza sobre ellos que llegue a deformarlos. Mantienen su volumen.
Líquidos
Los líquidos no mantienen la forma, sino que se adaptan a la del recipiente. Mantienen su volumen, aunque este puede experimentar ligeros cambios con la variación de la temperatura.
Gases
Los gases no mantienen la forma, sino que se adaptan a la del recipiente que los contiene, y fluyen de unos a otros con facilidad. Tampoco conservan el volumen, sino que se expanden o contraen y ocupan todo el espacio disponible.
Teoría Cinético-Molecular
La teoría cinético-molecular explica el comportamiento de la materia:
- Todas las sustancias y materiales están formados por partículas (moléculas o átomos).
- Las partículas ejercen fuerzas de atracción (o de cohesión) que las mantienen unidas. Estas fuerzas son muy grandes en los sólidos, moderadas en los líquidos e inexistentes en los gases.
- Las partículas que componen la materia están en movimiento constante. Las de los sólidos vibran.
- La velocidad y la vibración de las partículas aumentan con la temperatura.
Características de los Estados de la Materia según la Teoría Cinética
| Estado | Partículas | Fuerzas de Cohesión | Forma | Volumen | Movilidad |
|---|---|---|---|---|---|
| Sólido | Finas, juntas y ordenadas. | Intensas | Constante | Constante | Vibración, baja |
| Líquido | Más separadas que en el estado sólido. | Intermedias | Variable | Constante | Deslizamiento, media |
| Gas | Muy separadas. | Casi nulas | Variable | Variable | Libre y alta |
Cambios de Estado
Durante la fusión, la temperatura se mantiene constante. El punto de fusión es una propiedad característica.
Durante la ebullición, la temperatura se mantiene constante. El punto de ebullición es una propiedad característica.
Resumen de Cambios de Estado
Cuando la sustancia es pura:
A → B: Calentamiento del sólido.
B → C: Fusión (cambio de estado a temperatura constante).
C → D: Calentamiento del líquido.
D → E: Ebullición (cambio de estado a temperatura constante).
E → F: Calentamiento del gas.
Presión de un Gas
Los choques de las partículas de un gas contra las paredes de un recipiente constituyen la presión que ejerce el gas.
Presión = Fuerza / Superficie del émbolo
Ley de Charles
V = t · constante = V/T = constante