Estats de la Matèria i Propietats dels Gasos: Guia Completa

Estats de la Matèria

Estat Sòlid

Els sòlids tenen una forma definida, un volum propi i són rígids. No són compressibles, és a dir, no disminueixen el seu volum en aplicar-hi pressió.

En estat sòlid, les partícules no estan totalment immòbils, sinó que vibren al voltant de les seves posicions de mínima energia.

Estat Líquid

Els líquids s'adapten a la forma del recipient que els conté i formen una superfície lliure horitzontal. Són difícilment compressibles.

Si les molècules dels líquids es mouen de manera desordenada, les propietats essencials dels líquids queden explicades.

Estat Gasós

Els gasos no tenen forma ni volum propi; omplen totalment el recipient que els conté. Aquest ha d'estar tancat, ja que els gasos s'expandeixen indefinidament. Són compressibles i tenen la propietat de disminuir el volum quan la pressió que s'hi exerceix augmenta.

Fluids i Densitat

Els líquids i els gasos són fluids: poden canviar de forma adaptant-se al recipient que els conté sense aplicar cap força. Els sòlids i els líquids tenen una densitat semblant, molt més gran que la de la mateixa substància en estat gasós.

Propietats dels Gasos

Llei de Boyle

Si augmenta la pressió, disminueix el volum (Llei de Boyle).

• Fórmula: P₁V₁ = P₂V₂ = constant
• Per tant: V₂ = P₁V₁ / P₂

Pressió Constant i Dilatació

Un gas es dilata i s'escalfa sense que la pressió variï.

Gasos en Recipients Tancats

Si un gas s'escalfa en un recipient tancat, augmenta la pressió exercida pel gas sobre el recipient. Per això, els gasos solen emmagatzemar-se en bomboneres metàl·liques, que resisteixen grans pressions sense trencar-se.

Teoria Cinètica dels Gasos

Model per explicar les propietats dels gasos:

• Estan constituïts per un nombre molt elevat de molècules que estan en moviment ràpid i incessant.
• Les molècules són petites i estan separades a distàncies grans en relació amb la seva mida. Tenen un volum negligible respecte al volum del recipient. Les forces entre les molècules dels gasos són petites.
• Es mouen en línia recta i col·lideixen les unes amb les altres, generant trajectòries contra les parets del recipient, sense direccions preferents i amb velocitats diverses.
• No totes es mouen a la mateixa velocitat. Cal tenir en compte que les de l'aire es mouen a uns 400 m/s, aproximadament.
• La pressió exercida pel gas contra les parets del recipient que el conté és la conseqüència del xoc de les molècules.
• La velocitat i l'energia cinètica depenen de la temperatura del gas: com més elevada, més ràpid es desplacen.
• Quan dos gasos tenen la mateixa temperatura, l'energia cinètica mitjana és la mateixa.
• Si el volum del recipient que conté el gas disminueix sense variar la temperatura, els xocs de les molècules contra les parets augmenten i també la pressió dins del recipient (Llei de Boyle).

Llei de Charles i Gay-Lussac

La pressió d'un gas tancat en un recipient augmenta amb la temperatura.

Canvis d'Estat: Condensació

De Gas a Líquid: La Condensació

Quan un gas es refreda, l'energia cinètica mitjana disminueix. Les molècules es comencen a agregar les unes a les altres, captades per les forces d'atracció del conjunt.