Resumen Tema 2 Física y Química: Los Sistemas Materiales
- Propiedades de los sistemas materiales
Materia: Todo aquello que ocupa espacio y tiene masa.
Sistema material:
Porción de materia se considera de forma aislada para su estudio.
Sustancia: Tipo concreto de materia.
Propiedades de sistemas materiales son:
. Propiedades generales:
Masa y volumen
Todos sistemas las poseen. No aportan información sobre tipo de sustancia que constituye sistema.
. Propiedades específicas: Dependen de clase de sustancia que constituye sistema. Color, brillo, dureza, conductividad térmica y eléctrica, densidad temperatura de fusión.
- Masa y volumen
Masa: Propiedad de sistemas materiales que mide cantidad de materia que poseen. Sis.mat:
- Masa no depende de forma ni grado de división
- Sistema material es cerrado cuando masa permanece constante
Unidad de masa en SI es kilogramo (kg). Para medir masa se utiliza balanza
Volumen: Nos informa de cantidad de espacio que ocupa. En sistemas materiales:
- No depende de forma ni grado de división
- Puede depender de presión y temperatura.
Unidad de volumen en SI es metro cúbico (m^3), representa volumen de cubo de 1m de lado.
Medida de volúmenes de líquidos, sólidos y gases
. Volumen de líquido se mide en recipientes graduados o aforados (se echa dentro)
. Volumen de sólido se obtiene sumergiéndolo en un líquido y midiendo vol. Desplazado.
. Volumen de gas se puede medir recogiéndolo sobre agua (otro) y midiendo vol. Desplazado.
- Densidad de los cuerpos
Cociente entre masa y volumen dato característico de cada tipo de sustancia. Densidad.
Densidad de sustancia es masa que corresponde a un volumen unidad de la misma
d=m/V. SI densidad se mide en kg/m^3 o g/cm^3
- Estados de agregación de los sistemas materiales
Cuando sistema material cambia de estado masa permanece constante, volumen cambia.
Sólidos:
- Volumen fijo
- Forma fija
- No se pueden comprimir
- No fluyen por sí mismo
- Cristales si partículas ordenadas, si no amorfo.
Líquido:
- Volumen fijo
- No forma fija
- Poco compresibles
- Difunden o fluyen por sí mismos
Gases:
- Ocupan todo el volumen del recipiente
- No forma fija
- Fáciles compresibles
- Difunden y se mezclan con otros gases
Condiciones de presión y temperatura determinan que sistema material adopte uno u otro estado de agregación.
- La teoría cinético-molecular
Teoría cinético-molecular:
. Todos los gases constituidos por gran número de partículas que no se pueden ver con microscopio
. Partículas ocupan volumen muy pequeño. Entre ellas no hay nada, espacio vacío.
. Partículas en continuo movimiento caótico, chocan entre sí y contra paredes del recipiente.
. Movimiento determinado por dos tipos de fuerza: unas atractivas y otras repulsivas.
Sólidos:
- Partículas muy próximas, hay huecos entre ellas
- Fuerzas las mantienen unidas en posiciones fijas. Vibran en torno a posiciones.
Líquidos:
- Se mantienen a distancias similares a sólidos.
- Unidas por fuerzas más débiles que sólidos. Esto permite y justifica fluidez.
Gases:
- Partículas muy alejadas unas de otras
- Fuerzas de atracción muy débiles y están muy separadas. Se mueven en todas direcciones y chocan con las paredes del recipiente.
- Cambios de estado
Se puede modificar valor de fuerzas variando temperatura o presión.
Cambios de estados:
. Fusión: Paso de sustancia de sólido a líquido
. Solidificación: de líquido a sólido
. Vaporización: De líquido a gaseoso. Dos formas:
- Evaporación: Vaporización lenta ocurre solo en superficie libre de líquidos y a cualquier temperatura.
- Ebullición: Vaporización tumultuosa se realiza en toda masa del líquido. Para presión determinada cada líquido tiene temperatura de ebullición característica.
. Condensación (licuación): De gaseoso a líquido. Se realiza desprendiendo calor.
. Sublimación: Paso directo de sólido a gaseoso. De gaseoso a sólido sublimación regresiva.
7. Las temperaturas de fusión y ebullición
Temperaturas de fusión y ebullición son propiedades características.
Temperatura de fusión: A la que funde una sustancia, igual a temperatura de solidificación.
Temperatura de ebullición: A la que hierve sustancia a presión atmosférica. Igual a temperatura de condensación.
Calor latente
Mientras duran cambios de estado temperatura constante. Energía absorbida o desprendida durante cambio se denomina calor latente de cambio de estado. Caso del agua:
. Convertir 1 g de hielo a 0 ºC en agua, necesario aportar 334,4 J de energía, calor latente de fusión del agua.
. Convertir 1 g de agua a 100ºC necesario aportar 2257 J de energía, calor latente de vaporización del agua.
Cada sustancia tiene sus propios calores latentes.
- Interpretación cinética de la temperatura, la presión y cambios de estados.
Teoría cinética y temperatura
En recipiente partículas se mueven en línea recta hasta que chocan con partículas o con paredes del recipiente, movimiento zig-zag, movimiento térmico.
Si se da energía aumenta velocidad media de partículas, energía cinética.
Temperatura de sistema material proporcional a energía cinética de partículas.
Teoría cinética y presión
Presión que ejerce gas es consecuencia de choques de partículas contra paredes recipiente.
- Si disminuye volumen a temperatura contante, frecuencia choques mayor, presión aumenta.
- Si aumenta la temperatura a volumen constante, aumenta energía cinética media de partículas. Intensidad de choques y frecuencia mayor, presión aumenta.
Los cambios de estado según la teoría cinética
. Efectos de la temperatura: En sólidos cuando aumenta temperatura aumenta vibración de partículas y estructura pierde fortaleza y rigidez. Líquidos al aumentar temperatura y vibración de partículas, estas alejarse con más facilidad de partículas vecinas.
Fusión: “ “ Llegan a vencer fuerzas de cohesión. Red cristalina se desmorona, pasa a líquido.
Vaporización: Al calentar líquido, partículas adquieren energía suficiente para abandonar superficie, pasando a estado gaseoso.
. Efecto de la presión: Aumento de presión sobre sistema material aumenta acercamiento entre partículas, aumentan fuerzas de cohesión.
Al aumentar temperatura de sistema, aumenta energía cinética media de partículas y movilidad, con lo que favorece cambios de estado progresivos.
Sólido -> Líquido-> Gas
Al aumentar la presión, aumentan fuerzas de cohesión y se favorecen los cambios regresivos:
Gas-> Líquido -> sólido