Propietats de la Matèria: Massa, Volum i Densitat

Massa, Volum i Densitat

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

El volum és l'espai que ocupa un cos o que no pot ser ocupat per un altre. En el SI, la unitat és el metre cúbic (m³). Es calcula multiplicant llarg x alt x ample. 1 litre = 1 dm³.

La magnitud física que relaciona la massa i el volum és la densitat. La massa i el volum per separat, de vegades, no proporcionen informació, però la divisió d'ambdós ens dona una dada característica de cada substància. La densitat es calcula amb la fórmula: d = m/v. En el SI, la unitat és el kg/m³.

Estats d'Agregació de la Matèria

La matèria la podem trobar en tres estats d'agregació: sòlid, líquid o gas. La massa, el volum i la forma defineixen les seues característiques:

• Massa: constant.
• Volum: constant en líquids i sòlids. En gasos, s'expandeix (difusió).
• Forma: constant només en els sòlids. Líquids i gasos canvien constantment.

Teoria Cinètica

La teoria cinètica considera que tota la matèria, siga quin siga el seu estat, està formada per partícules diminutes que no es poden observar a simple vista i que estan en moviment continu. Les diferències entre els tres estats d'agregació són degudes a les forces d'atracció entre les partícules que la componen.

Sòlids

Tenen forma i volum invariable. Les forces d'atracció entre les partícules són molt fortes. Aquestes vibren contínuament, però no es poden moure de la seua posició. Les partícules sempre estaran ordenades en una retícula (3x3).

Líquids

Ocupen un volum fix, però no mantenen la seua forma, degut al fet que les forces d'atracció entre les seues partícules són menors i aquestes no mantenen sempre la seua posició. Les partícules s'agrupen en grups, lliscant unes al costat d'altres.

Gasos

No tenen volum ni forma fixos, s'escampen i ocupen tot el volum disponible. Les forces d'atracció són molt menudes. Les partícules es mouen a gran velocitat en totes les direccions.

Efectes de la Temperatura

Quan escalfem un cos, les partícules que el formen obtenen energia, que els permet moure's encara més ràpidament (energia cinètica). Aquesta és la responsable de la dilatació d'alguns sòlids quan la calor els afecta, que es fan més grans perquè el moviment de les seues partícules és més fort. Si la calor afegida és molt gran, poden inclús trencar la retícula i convertir-se en líquids, com passa amb els gelats. Si baixa la temperatura, tindrem el cas contrari. La temperatura d'un cos serà proporcional al moviment de les partícules.

Comportament dels Gasos

Les partícules dels gasos es mouen contínuament i desordenadament. Si poden, s'expandiran i ocuparan tot el volum que puguen. La distància entre les partícules serà proporcional al volum disponible, ja que els gasos són compressibles. La distància entre les partícules depén del volum.

Les partícules dels gasos xoquen i fan pressió en les parets. Aquesta pressió serà proporcional a:

• La quantitat de gas: + gas = + partícules = + pressió.
• El volum que ocupe: - volum = + pressió = + xocs.

Les partícules dels gasos augmentaran la vibració amb la temperatura:

• Pressió: augmentarà amb la temperatura, ja que augmenta la vibració i la força del xoc.
• Volum: augmentarà la pressió, mourà la tapa i augmentarà el volum.

Canvis d'Estat

Quan la temperatura augmenta:

• Punt de fusió: temperatura on el sòlid comença a fondre's.
• Transició Sòlid-Líquid (S-L): temps que el sòlid tarda a fondre's per complet. Es manté la temperatura i tindrem dos estats alhora.
• T1: temps on comença la fusió.
• T2: temps on finalitza la fusió.
• Punt d'ebullició: temperatura on el líquid entra en ebullició i comença a transformar-se en gas.
• Transició Líquid-Gas (L-G): temps que el líquid tarda a evaporar-se per complet. Es manté la temperatura i tindrem els dos estats alhora.
• T3: temps on comença l'ebullició.
• T4: temps on finalitza l'ebullició.

Quan la temperatura baixa:

• Punt de condensació: temperatura on el gas comença a condensar-se.
• Transició Gas-Líquid (G-L): temps que el gas tarda a condensar-se per complet.
• T1: temps on comença la condensació.
• T2: temps on finalitza la condensació.
• Punt de solidificació: temperatura on el líquid comença a solidificar-se.
• Transició Líquid-Sòlid (L-S): temps que el líquid tarda a solidificar-se per complet.
• T3: temps on comença la solidificació.
• T4: temps on finalitza la solidificació.