La Matèria: Propietats, Estats i Teoria Cinètica

Propietats Fonamentals de la Matèria

Massa

La massa és la quantitat de matèria d'un cos i és independent del seu estat físic, ja sigui sòlid, líquid o gasós. La massa es mesura amb balances o dinamòmetres. En el Sistema Internacional (SI), la unitat de mesura és el quilogram (kg).

Volum

El volum és l'espai que ocupa un cos i que no pot ser ocupat per un altre al mateix temps. La unitat de mesura en el SI és el metre cúbic (m³), que és el volum d'un cub d'un metre d'aresta.

El volum es mesura de moltes formes diferents, però en els rectangles regulars es calcula amb la fórmula: VOLUM = LLARG x ALT x AMPLE. Una altra unitat que s'utilitza en els líquids és el litre (L), que equival a 1 dm³ de volum.

Densitat

La densitat és una magnitud física que relaciona la massa i el volum. Per separat, de vegades no proporcionen informació suficient, però la divisió de les dues magnituds ens dona una dada característica de cada substància. La fórmula de la densitat és: D = M/V. En el SI, la unitat de densitat és el quilogram per metre cúbic (kg/m³).

Els Estats d'Agregació i la Teoria Cinètica

La Teoria Cinètica explica que les diferències entre els tres estats d'agregació de la matèria són degudes a les forces d'atracció entre les partícules que els componen.

Com són les forces d'atracció?

Sòlids

Els sòlids sempre tenen la forma i el volum invariables, ja que les forces d'atracció entre les seves partícules són molt fortes. Aquestes partícules vibren contínuament, però no es poden moure de la seva posició. Les partícules sempre estaran ordenades en una xarxa o retícula.

Líquids

Els líquids ocupen un volum fix, però no mantenen sempre la seva forma, degut a que les forces d'atracció entre les seves partícules són menors i aquestes no mantenen sempre la seva posició. Així, no existeix cap retícula i les partícules s'ajunten en grups, relliscant unes al costat d'altres.

Gasos

Els gasos no tenen volum ni forma fixos, sinó que s'escampen i ocupen tot el volum disponible. Això és el resultat que les forces d'atracció entre les seves partícules són molt petites. D'aquesta forma, les partícules es poden moure a gran velocitat en totes les direccions.

Nota: Si no existissin forces d'atracció entre les partícules, tota la matèria estaria pràcticament en estat gasós.

Estructura de la Matèria

La massa, el volum i la forma defineixen les característiques de la matèria:

• La massa és constant en els tres estats.
• El volum sempre serà el mateix en els líquids i en els sòlids, però no en els gasos, que sempre s'expandeixen en un fenomen anomenat difusió.
• La forma només és constant en els sòlids, ja que tant els líquids com els gasos canvien de forma constantment.

La Teoria Cinètica de la Matèria

La Teoria Cinètica considera que tota matèria, sigui l'estat en què es trobi, està formada per partícules tan diminutes que no es poden observar a simple vista i que estan en moviment continu.

Exemples que confirmen la Teoria Cinètica:

1. El fum es mou: Si observem el fum que surt d'algun lloc, podem veure que cada vegada es fa més gran, es va difonent en l'aire. Això és possible gràcies al fet que les seves partícules estan en moviment constant.
2. Els sòlids es dissolen: Si posem en un got d'aigua sucre o sal, podem observar com aquestes partícules sòlides acaben per barrejar-se amb l'aigua, es dissolen en ella i no podem distingir-les. Això ens mostra que fins i tot les partícules dels sòlids estan en moviment, ja que si no es moguessin no podrien barrejar-se amb l'aigua.

La Temperatura dels Cossos i l'Energia Cinètica

Quan escalfem un cos, les partícules que el formen obtenen energia, que els permet moure's encara més ràpidament. Aquesta energia cinètica és la responsable de la dilatació d'alguns sòlids que la calor els afecta, fent-los més grans perquè el moviment de les seves partícules és més fort. Si la calor afegida és molt gran, poden fins i tot trencar la retícula i convertir-se en líquids, com passa amb els gelats.