jueves, 13 de junio de 2013

La estructura de la materia a partir del modelo cinético de partículas.

Las propiedades de la materia: masa, volumen, densidad y estados de agregación.

Todas las sustancias que nos rodean están constituidas por materia, que tiene masa y ocupa volumen. Una propiedad de la materia es alguna de sus características, atributos o cualidades esenciales.
El tamaño o el peso nos ofrecen el primer indicio de la materia por medio del cual podemos describirla. Estas propiedades dependen de la cantidad de materia, por tanto las llamamos propiedades extensivas.

El color, por ejemplo, es otra propiedad. A partir de ella podemos clasificar la materia como roja, verde, azul o incolora. Sin embargo el color de la materia no depende de la cantidad que tengamos. Aquellas propiedades que no dependen del tamaño de la muestra de materia se conocen como propiedades intensivas.

La densidad es una propiedad intensiva, se refiere a la cantidad de masa contenida en un determinado volumen de una sustancia.

Otra propiedad intensiva importante es el estado de agregación. Es la condición o manifestación por las que se encuentran los estados de la materia, por influencia de la presión y la temperatura; es decir, si la materia es sólida, líquida o gaseosa.

Modelo cinético de partículas: indica que todas las partículas tienen energía cinética (la que es mayor en gases y menor en sólidos) y que toda la materia está formada por partículas discretas llamadas moléculas.
Muchas de las propiedades de la materia se pueden interpretar con este modelo, como se muestra a continuación:

Sólido
Hechos
Modelo
-Tiene forma definida y volumen fijo.
-Muchos de ellos se presentan en forma de cristales.
-Su densidad es, en general, mayor que la de los líquidos y la de los gases, por lo que muchos de ellos se hunden en el agua.
-Se deforman sólo bajo la acción de fuerzas extremas. No fluyen, ni se mezclan entre sí.
Las partículas que lo forman se encuentran muy cercanas y están ordenadas en forma de una red tridimensional. La interacción entre ellas es fuerte y, por tanto, no se pueden mover a gran velocidad hacia otros sitios. Las partículas tienen poca energía cinética.
Las partículas tienen poca energía cinética.

Líquidos
Hechos
Modelo
-Toman la forma del recipiente que los contiene.
-Tiene volumen fijo.
Su densidad es, en general, mayor que la de los gases y menor que la de los sólidos.
-Se pueden deformar.
-Se pueden mezclar.
La interacción entre las partículas es menor, por lo que su movilidad es mayor, lo que permite tomar la forma del recipiente que los contiene. Las moléculas de un líquido toman posición al azar y que cambian de un momento al siguiente. Aún así, la distancia entre las moléculas varía sólo dentro de un estrecho margen.
La energía cinética de las partículas es mayor que cuando están en estado sólido.

Gases
Hechos
Modelo
-Su forma y volumen son variables, ocupan todo el recipiente en el que se encuentra.
-Si el volumen del recipiente se reduce, el volumen de la materia en estado gaseoso también disminuye.
-Tiene baja densidad.
–Se puede deformar.
–Se mezclan fácilmente.
La distancia entre las partículas es aún mayor que en los líquidos. Se puede decir que las partículas en un gas tienen poca interacción entre ellas, sin embargo colisionan constantemente. Debido a eso se mueven por todas partes. Por esta razón son capaces de llenar todo el recipiente que las contiene.
Las partículas tienen mayor energía cinética que en los otros estados de agregación.


La presión es la relación entre la fuerza ejercida y el área donde se aplica, y se manifiesta en todos los estados de agregación. A mayor área existe una mayor fuerza y por consecuencia una mayor presión. 

Presión: relación fuerza y área; presión en fluidos. Principio de Pascal.

La presión es directamente proporcional a la magnitud de la fuerza e inversamente proporcional al área de contacto. 

Matemáticamente se representa: 


La unidad de medida de la presión es el Pa (Pascal).

Principio de Pascal: La presión ejercida sobre la superficie de un líquido contenido en un recipiente cerrado se transmite a todos los puntos del mismo con la misma intensidad.

El principio de Pascal aplica a todos los fluidos tanto líquidos como gases. Además resalta una diferencia importante entre los fluidos y los sólidos: un fluido es capaz de transmitir presión (sin que ésta se vea disminuida) mientras que un sólido solamente puede transmitir una fuerza (sin que ésta se vea disminuida).

La presión en fluidos:
-no importa la forma del recipiente.
-se considera la profundidad.
-se dirige/está a todas las direcciones.
-la densidad es importante en la presión.


Temperatura y sus escalas de medición.

La temperatura es una propiedad intensiva, es decir, no depende de la cantidad de materia. La unidad de temperatura en el Sistema Internacional de Unidades es el Kelvin, pero casi en todo el mundo se acostumbra a usar los grados Celsius.

Un termómetro es el instrumento más usual para medir esta propiedad de la materia. Pueden medir la temperatura por medio de la expansión y la contracción de un líquido (comúnmente mercurio o alcohol coloreado), a partir del equilibrio térmico.

La escala de temperatura que prefieren los científicos es la escala Kelvin. El número cero se asocia con la temperatura más baja posible y con el estado en el que una sustancia no tiene nada de energía cinética. No tiene números negativos.

La escala Fahrenheit asigna el número 32 a la temperatura a la que el hielo se funde, y el número 212 a la temperatura de ebullición del agua.
La escala Celsius, esta escala divide el rango entre las temperaturas de congelación y de ebullición del agua en 100 partes iguales.


Calor, transferencia de calor y procesos térmicos: dilatación y formas de propagación.

La palabra calor es un término muy común en nuestro lenguaje cotidiano. A diario escuchamos frases como: “hace mucho calor”, “está caliente”, etc. Pero ¿qué es el calor?
Es una forma de energía, que generalmente se asocia con la energía transferida entre distintos sistemas; en el lenguaje cotidiano, cuando ponemos un cuerpo frente a una fuente de calor decimos que le aplicamos calor al cuerpo. Sabemos que la dirección en la que se transfiere siempre es del objeto más caliente al más frío. La dirección del flujo de calor es la misma, sin embargo, la forma de hacerlo es diferente.

Al aplicar calor a un material, sea este un líquido, sólido o gas, lo que estamos haciendo es aumentar la agitación o movimiento que tiene cada una de las partículas que lo compone. Es decir, la energía transferida es utilizada por los átomos o moléculas para aumentar su energía cinética.
El calor se propaga de tres maneras:

Conducción. Se basa en el contacto directo entre las partículas de dos cuerpos. Por ejemplo, cuando se aplica un cautín a la soldadura, éste le transfiere su calor para fundirla.

Convección. En ella un fluido (como el aire o el agua) transporta el calor de un objeto o zona más caliente. Cuando un fluido se calienta aumenta su volumen y en consecuencia disminuye su densidad. Esto sucede cuando se calienta una habitación con un calentador eléctrico. Otro ejemplo es cuando calentamos desde abajo una cacerola llena de agua, el líquido más próximo al fondo se calienta por el calor que se ha transmitido por conducción a través de la cacerola.



Radiación. Es cuando la energía se propaga por medio de ondas electromagnéticas o partículas subatómicas; puede darse en el vacío o a través de otro medio, como el agua. Es lo que sucede cuando calientas comida en un horno de microondas.
 




Referencias bibliográficas:

http://www.how-to-study.com/study-skills/es/matematicas/escalas-de-temperatura.asp
http://www.icarito.cl/enciclopedia/articulo/segundo-ciclo-basico/ciencias-naturales/la-materia-y-sus-transformaciones/2009/12/62-6043-9-el-calor.shtml 
Chamizo José Antonio, Esfinge, Naucalpan, Estado de México, 2008.

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