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
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Hechos
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Modelo
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-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.
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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.
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Líquidos
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Hechos
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Modelo
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-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.
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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.
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Gases
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Hechos
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Modelo
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-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.
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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.
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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.
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
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.
