La Matèria: Propietats, Massa, Volum i Densitat

Què és la matèria?

Tot el que ens envolta està format per matèria, des de qualsevol objecte de la teva habitació fins a l’estrella més llunyana. En canvi, les qualitats o els defectes de les persones (generositat, maldat, etc.) no són matèria.

La matèria és tot el que té massa i ocupa un volum. Tots els cossos de l’univers estan formats per matèria.

L’aigua, el ferro o la fusta són matèria perquè tenen massa i ocupen un lloc en l’espai; és a dir, ocupen un volum. No obstant això, cadascun d’aquests elements està constituït per una classe diferent de matèria que s’anomena substància.

Una substància és cadascun dels tipus de matèria.

L'aire és matèria? Experiments pràctics

I un gas com l’aire, és matèria? Per comprovar-ho, hem de confirmar que l’aire té massa i ocupa volum.

L'aire té massa

Col·loca en un dels platets d’una balança un globus buit i a l’altre platet, un globus com l’anterior, però ple d’aire. Observa que la balança s’inclina cap al platet amb el globus ple. Això indica que el globus ple té més massa que el globus buit. La diferència és deguda a la massa de l’aire que hi ha en el seu interior.

L'aire ocupa volum

Dins d’una cubeta plena d’aigua, col·loca-hi un tub invertit també ple d’aigua. A través d’una goma, bufa aire dins del tub. Observa que el nivell de l’aigua de la cubeta puja, mentre que el nivell de l’aigua del tub baixa. Què ocupa l’espai que s’ha produït al tub? Està ocupat per aire, de manera que l’aire ocupa aquest volum.

Les dues experiències anteriors demostren que l’aire, que és un gas, està format per matèria, perquè té massa i volum.

Propietats de la matèria

La matèria es caracteritza per tenir una sèrie de propietats, que són de dos tipus: propietats generals i propietats específiques o característiques.

Propietats generals de la matèria

Són comunes a tota la matèria. Són les propietats que presenta qualsevol tipus de substància, com la massa i el volum.

• La massa: És la quantitat de matèria que té un cos. La unitat de massa en el Sistema Internacional d’unitats és el quilogram (kg).
• El volum: És l’espai ocupat per un cos. La unitat de volum en el Sistema Internacional és el metre cúbic (m³), encara que es pot utilitzar el litre (L).

Com es mesura el volum?

El procediment per mesurar el volum d’un cos depèn del seu estat d’agregació; és a dir, si és sòlid, líquid o gasós.

Volum de sòlids regulars

Si el sòlid té una forma geomètrica definida, només cal aplicar la fórmula matemàtica corresponent per calcular-ne el volum. Per exemple, el volum d’un prisma és el producte de la longitud dels tres costats:

V = 2 m · 3 m · 5 m = 30 m3

Volum de sòlids irregulars

En aquest cas, el sòlid no té una forma coneguda, de manera que cal utilitzar un mètode indirecte. Es mesura el volum del líquid desplaçat per aquest sòlid quan se submergeix. Per exemple:

1. Abans de submergir una pedra, el volum és: V1 = 20 mL
2. Després d’introduir-hi la pedra, el volum és: V2 = 23 mL
3. El volum de la pedra és: V = V2 – V1 = 23 mL – 20 mL = 3 mL

Els mètodes indirectes per mesurar volums són diversos, perquè no sempre es pot introduir en un líquid el cos per mesurar el líquid desplaçat. Pensa, per exemple, com mesuraries el volum d’un vaixell o d’un avió.

Propietats característiques o específiques

Les propietats característiques o específiques són les pròpies de cada tipus de substància, de manera que, a través d’aquestes, es pot identificar aquesta substància. Per exemple, la densitat i les temperatures de fusió i d’ebullició.

La densitat

La densitat és una propietat fonamental. A continuació, es mostra una taula amb les densitats d'algunes substàncies mesurades a 20 ºC:

Imagina dos brics d’1 L, un amb aigua i un altre amb oli. Quan els posem en una balança, s’observa que, encara que tenen el mateix volum, no pesen el mateix: el platet que sosté l’envàs amb aigua s’inclina més, perquè té més massa que el de l’oli; és a dir, per a un mateix volum, l’aigua té més massa. La magnitud que relaciona la massa amb el volum rep el nom de densitat.

La densitat, d, d’un cos és la massa que conté cada unitat de volum i s’expressa segons la fórmula següent:

D = m / V

La densitat és una propietat característica de cada substància, per la qual cosa és diferent per a cadascuna d’aquestes. En el Sistema Internacional, la unitat de la densitat és el quilogram per metre cúbic (kg/m³), unitat que també es pot expressar com a g/cm³ o g/L.