Volumen constante y forma variable
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La materia y sus propiedades
Como ya dijimos en el tema anterior, materia es todo aquello que ocupa un espacio y tiene masa, por tanto pesa.
También se dijo que las propiedades de la materia son aquellas carácterísticas que podamos medir. Estas se clasifican en propiedades generales y en propiedades carácterísticas.
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Propiedades generales
: son aquellas cuyo valor no sirve para identificar una sustancia. Son la masa, el volumen y la temperatura a la que se encuentra un cuerpo.
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Propiedades carácterísticas
: son aquellas que tienen un valor carácterístico y propio para cada sustancia. Son la densidad, el punto de ebullición, la dureza, la solubilidad en agua, punto de fusión y la conductividad eléctrica.
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Densidad es una magnitud que mide la cantidad de masa por unidad de volumen.
D= m/v
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Dureza de un material determina su resistencia a ser rayado.
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Solubilidad en agua de una sustancia mide la masa de la misma que se puede disolver en 100 g de agua.
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Conductividad eléctrica de una sustancia mide su capacidad para transmitir una corriente eléctrica.
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Punto de ebullición es la temperatura a la cual se produce el cambio de líquido a gas en toda la masa del líquido.
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Punto de fusión es la temperatura a las cual se produce el cambio de estado de sólido a líquido.
Teoría cinética-molecular (TCM). Estados de la materia según la teoría cinética
En 1857, el físico alemán Clasius desarrolló una teoría que pretende explicar la naturaleza de la materia y reproducir su comportamiento. Aunque la teoría cinético-molecular (TCM) se desarrolló inicialmente para los gases pero se puede aplicar a los tres estados de la materia.
Cómo todas la teorías, la TCM se formula mediante una serie de postulados. Estos postulados no se pueden demostrar experimentalmente. Los aceptamos porque las consecuencias que de ellos se derivan si están de acuerdo con la experiencia.
Los postulados de la TCM son:
·Los gases están formados por unas partículas que están muy separadas entre sí.
El volumen de estas partículas, llamadas moléculas, es muy pequeño comparado con el volumen total que ocupa el gas.
·Las moléculas están en continuo movimiento, chocando entre sí y contra las paredes del recipiente que las contiene de forma caótica.
·La temperatura del gas es la manifestación de este movimiento. Cuanto mayor sea la velocidad de las moléculas, mayor será la temperatura del gas y viceversa.
·Entre las partículas del gas hay fuerzas de atracción o de cohesión muy débiles que son incapaces de mantenerlas unidas.
Pronto la TCM se extendíó a los sólidos y líquidos, lo que permitíó a los científicos justificar los estados de agregación de la materia
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Leyes de los gases
Varios científicos en el S XVIII, estudiaron el comportamiento de los gases analizando la presión, el volumen y la temperatura. Como resultado de estas experiencias se establecieron las leyes de los gases.
Ley de Boyle-Mariotte:
Cuando un gas experimenta transformaciones a temperatura constante, el producto de la presión por el volumen permanece constante.
V à Volumen
P * V = K ;
P à Presión
P1 * V1 = P2 * V2 = K
A T= constante
K à Constante
A mayor volumen, menor presión, y cuando disminuye el volumen, aumenta la presión:
P y V son variablesinversamente proporcionales.
Ley de Gay-Lussac:
Cuando un gas experimenta transformaciones a volumen constante, el cocienteentre la presión y su temperatura absoluta permanece constante.
T à Temperatura
P/T = K
PàPresión
P1 / T1 = P2 / T2 = K
A V= constante
K à Constante
Al elevar la temperatura, aumenta la presión; y al disminuir la temperatura, también disminuye la presión. Las variables P y T son directamente proporcionales.
Ley de Charles:
Cuando un gas experimenta transformaciones a presión constante, el cociente entre el volumen y su temperatura absoluta permanece constante.
T à Temperatura
V/T = K
VàVolumen
0.
V1 / T1 = V2 / T2 = K
A P= constante
K à Constante
Manteniendo la presión constante, el volumen y la temperatura son magnitudes directamente proporcionales.
Cambios de estado
Los cambios de estado son un ejemplo de fenómeno físico, pues con ellos no se altera la naturaleza de la materia, sino solo el estado en que se presenta.
Fusión:
Paso de sólido a líquido.
Solidificación:
Paso de líquido a sólido.
Evaporación:
Paso de líquido a gas que se produce en la superficie del líquido.
Condensación:
es el paso de gas a líquido a cualquier temperatura.
Ebullición:
es el paso del líquido a gas en la superficie y en el interior del líquido a la vez.
Licuación:
es el paso de gas a líquido a una temperatura fija. Proceso inverso a la ebullición.
Sublimación progresiva:
es el paso directo de sólido a gas.
Sublimación regresiva:
es el paso directo de gas a sólido.
En los cambios de gas a sólido se pierde energía (licuación, solidificación y sublimación inversa). Para que se produzcan los cambios de sólido a gas es necesario comunicar energía (Fusión, vaporización y sublimación).
Estados de agregación de la materia y sus propiedades
En la corteza terrestre, los materiales se pueden encontrar en 3 estados:
Sólido, líquido y gaseoso
.La intensidad de las uniones entre las partículas que componen un sistema material determina su estado de agregación
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Propiedades o carácterísticas de los estados de agregación
Sólidos
Líquidos
Gases
Son rígidos, no pueden desplazarse o fluir por sí mismos
Son fluidos, es decir, pueden desplazarse a lo largo de una tubería por sí mismos
Son fluidos
Tienen volumen y forma propios
No tienen forma propia (adoptan la del recipiente que los contiene), pero sí tienen volumen propio
No tienen forma propia ni volumen propio, ya que ocupan todo el volumen del recipiente que los contiene
Es muy difícil comprimirlos, es decir, disminuir su volumen, salvo que les apliquemos una presión (una fuerza por unidad de superficie) muy intensa.
Es difícil comprimirlos, aunque menos que en el caso anterior
Es muy fácil comprimirlos, es decir, los gases modifican muy fácilmente su volumen ante pequeñas presiones externas.