Propiedades de la materia y medidas de volumen

Materia

Todo lo que tiene masa y ocupa un volumen. Unidad: átomo

Unidades

Masa: Cantidad de materia que tiene un cuerpo. Su unidad en el SI es el kilogramo (KĀ). Su instrumento de medida es la balanza.

Volumen

Cantidad de espacio que ocupa un cuerpo. Su unidad en el SI es el metro cúbico (m3). Otra unidad conocida es el litro (L). 1L = 1dm3. Su instrumento de medida varía según el objeto (por su forma y estado). En el laboratorio utilizamos: probeta, pipeta, bureta y matraz.

¿Cómo se mide el volumen?

Cuando el sólido tiene forma regular (esfera, cubo, cilindro...), se utiliza el método matemático, aplicando la fórmula del volumen del cuerpo. (V=π·R2· h)

Existe otra forma que se puede aplicar para cuerpos regulares e irregulares: el método experimental. En este caso, se sumerge el cuerpo en una probeta con agua. El aumento del volumen del agua coincidirá con el volumen del cuerpo.

El DNI de las sustancias

Las propiedades características identifican a las sustancias y materiales de que están hechos los objetos. Estado físico, dureza, densidad, solubilidad, conductividad eléctrica, volatilidad

La densidad

Relación entre la masa de un cuerpo y el volumen que ocupa. Siendo m la masa y V el volumen, se relacionan con la fórmula: d = masa entre volumen

Cambios de la materia

La materia puede encontrarse en varios estados. Los más conocidos son:

• sólido: Partículas unidas en patrón, mantienen la forma y el volumen.
• líquido: Partículas unidas sin patrón, mantienen el volumen y la forma no.
• gaseoso: Partículas separadas y sin patrón, no conservan nada y ocupan todo el espacio posible.

Teoría cinético-molecular

• Todas las sustancias están formadas por partículas.
• Las partículas ejercen entre sí fuerzas de atracción (o cohesión) que las mantienen unidas.
• Las partículas están en movimiento constante.
• La velocidad y vibración de las partículas aumentan con la temperatura.

SOLIDO LIQUIDO GAS
FUERZA DE COHESIÓN Intensa Intermedia Casi nula
FORMA Constante Variable Variable
VOLUMEN Constante Constante Variable
DENSIDAD Alta Media Baja

Leyes de los gases

0 grados kelvin = 273°C

La presión que ejerce un gas se origina por el choque de sus moléculas contra las paredes del recipiente que lo contiene. A más choque y mayor velocidad, mayor será la presión.

A mayor presión, menor volumen (Ley de Boyle y Mariotte)

P = presión

V = volumen

constante

p = ------------

volumen

(Ley de Charles)

V = T. constante => ---- = constante

T

1. ¿Qué significa que las fuerzas de cohesión son de corto alcance? Si fueran de largo alcance, ¿podrían existir los gases? ¿Por qué?

Significa que son intensas cuando las partículas están cerca, pero a medida que se alejan, disminuyen muy rápidamente. Si fueran de largo alcance, no existiría el estado gaseoso.

2. Explica la diferencia entre ebullición, evaporación y sublimación.

Ebullición es un fenómeno superficial, no es un cambio de estado de la materia. Evaporación es el paso de líquido a gas y sublimación es el paso de sólido a gas.

3. Cuando llenas de agua la cubitera de tu frigorífico y la introduces en el congelador, ¿Qué les ocurre a las moléculas de agua para que se formen cubitos de hielo?

Al disminuir la temperatura, las moléculas se agitan menos, pasando a ser una vibración. Así, las fuerzas de cohesión se hacen más efectivas y se forman fuertes enlaces entre ellas que convierten el líquido a estado sólido.

4. Si la presión y la temperatura de una muestra de gas se mantiene constante, ¿Cómo varía su volumen?

También se mantiene constante.

5. Estando en invierno, con frío en casa, encendemos la calefacción. Indica qué ocurrirá: (puede haber más de una correcta)

• a) El aire frío asciende hacia el techo.
• b) El aire caliente asciende hacia el techo.
• c) Aumenta la presión del aire de la casa, pero no su volumen.
• d) Aumenta el volumen que ocupa el aire de la casa, pero no su presión.
• e) Parte del aire caliente se escapará por las rendijas.
• f) El aire frío penetrará por las rendijas.

6. Sea un cilindro de polietileno de altura 10 cm y radio 5 cm cuya densidad es de 0,35 g/l:

a) ¿Cuál es la masa del cilindro?

V = π · r· 2· h = π · 5 al cuadrado · 10 = 250π cm3 = 250π cm3·1 L103 cm3 = 0,25π L

d = m entre V → m = d · V = 0.35g/L· 0,25π L = 0,275 g

b) Si doblamos el radio, ¿Cuánto varía su masa?

Si doblamos el radio, el volumen del cilindro quedará multiplicado por 4: V = π · (2 · 5) al cuadrado· 10 = π · 4 · 5 · 10 = 4 · 250π; por tanto, la masa se cuadriplica.

7. Un trozo de mármol de 1,02 Hg de masa se introduce despacio en una probeta graduada que contiene 56 cm3 de agua. Una vez sumergido leemos 94 cm3 en el nivel del agua. Expresa en unidades del S.I. el volumen del mármol y su densidad.

V = 94 − 56 = 38 cm3 = 3,8 · 10−5 m3 m = 102 g = 0,102 kg d = m entre V = 0,102 kg entre 3,8 · 10−5 cm3 = 2684,2 kg/m3

8. Para un cuerpo metálico de masa 565 g se obtiene su volumen en el laboratorio tal y como se muestra en la imagen. Calcula su densidad e indica, con la ayuda de la tabla, de qué material se trata.

d = m entre V = 565 g entre 50 cm3 = 11,3 g/cm3 → Se trata de PLOMO

9. Un gas encerrado en un cilindro con émbolo móvil, a 21 °C, ocupa 5 L a la presión del laboratorio. Si lo calentamos hasta 78,63°C, manteniendo la presión constante, calcula su nuevo volumen. (0 °C = 273,15 K)

24 °C = 297 K; 78,63 °C = 351,63 K V entre T = V′ entre T′ → V′ = T′ T · V = 353,63 K 297 K · 7 L ≈ 8,29 L