adaptacion 3 eso fyq

Fsica y Qumica 3ESO

El libro Fsica y Qumica AVANZA para 3. de ESOes una obra colectiva concebida, diseada y creada en el departamento de Ediciones Educativas de Santillana Educacin, S. L., dirigido por Enrique Juan Redal.

En su realizacin ha participado el siguiente equipo:

Mara del Carmen Vidal Fernndez Fernando de Prada P. de Azpeitia

Jos Luis de Luis Garca Roco Pichardo Gmez

ASESORRafael Garca Molina

EDICINRal Carreras SorianoEDITOR EJECUTIVODavid Snchez Gmez

DIRECCIN DEL PROYECTODomingo Snchez Figueroa

AVANZA

ADAPTACIN PEDAGGICAMiguel ngel Madrid Rangel

Las actividades de este libro deben ser realizadas por el alumno en un cuaderno. En ningn caso deben realizarse en el mismo libro.

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1. La ciencia: la materia y su medida ........................ 51. La materia y sus propiedades ..................................................... 62. La medida ................................................................................... 83. Ordenacin y clasificacin de datos .......................................... 144. Normas de seguridad en el laboratorio ..................................... 16

2. La materia: estados fsicos ...................................... 191. Los tres estados de la materia .................................................... 202. La teora cintica y los estados de la materia ............................. 223. Leyes de los gases ....................................................................... 244. Los cambios de estado................................................................ 30

2 La materia: estados fsicosEXPERIMENTA Y PIENSA: realizar un termmetro de manos

La explicacin es que, al poner la mano en el matraz, damos calor al lquido. Este se dilata y asciende por eltubo.

-Tengo las manos heladas.

-Seguro que yo las tengo ms heladas que t.

-Lo medimos?

-Pero cmo podemos medir esta sensacin?

Realicemos un termmetro de manos

Es fcil. En un matraz introducimos una sustancia con bajo punto de ebullicin (alcohol oter), lo tapamos y atravesamos el tapn con un fino tubo.

Qu ocurre si la mano de tu compaero est ms caliente? Y si est ms fra?

Y si ponemos las dos manos sobre el matraz?

21

Las bajas temperaturas que existen a la altura a la que vuela el avin

provocan que el vapor de agua que sale

al exterior se congele rpidamente, formando

pequeos cristales de hielo.

Por qu los aviones dejan estela?

19

En esta fotografa se mide la cantidad

de combustible y la velocidad.

Qu indicador crees que es ms exacto?

1 La ciencia: la materia y su medida321

Seras capaz de medir el volumen de una diminuta bola de plomo?

Te proponemos una forma muy fcil.

Necesitas una probeta graduada con un poco de agua.

Pero debes tener un poco de paciencia y contar las bolitas

Qu ha ocurrido con el nivel de agua en la probeta?

EXPERIMENTA Y PIENSA: medir el volumen

5

El monte Etna, situado en Sicilia (Italia),

es el volcn ms grande de Europa.

Esta erupcin es del 24 de noviembre

de 2006.

En qu estados se presenta

la materia en un volcn?

3 La materia: cmo se presentaEXPERIMENTA Y PIENSA: la materiaTe proponemos un juego. Echa en un matraz aceite. Cmo sacaras el aceite sin tocar el matraz, sin moverlo del sitio?

42 31

En qu propiedad de la materia nos hemos basado para realizar esta experiencia?

35

51

En la fotografa se muestran tomos

de silicio (Si).

Cmo crees que se ha obtenido

esta imagen?

4 La materia: propiedades elctricas y el tomo21

EXPERIMENTA Y PIENSA: cmo separaras la sal de la pimienta?

Seras capaz de separarlas sin tocarlas, solo con una varilla de vidrio y un pauelo de seda? Observa las fotografas: qu propiedad de la materia hemos utilizado?

3. La materia: cmo se presenta ................................ 351. La materia: sustancias puras y mezclas ...................................... 362. Mezclas homogneas: disoluciones ........................................... 383. La solubilidad ............................................................................. 424. Mtodos de separacin de mezclas homogneas ....................... 445. Mtodos de separacin de mezclas heterogneas ...................... 466. Teora atmico-molecular de Dalton ......................................... 48

4. La materia: propiedades elctricas y el tomo ... 511. Fenmenos elctricos: electrosttica ......................................... 522. Las partculas que forman el tomo ........................................... 543. Modelos atmicos ...................................................................... 564. Qu caracteriza a los tomos? .................................................. 585. Radiactividad .............................................................................. 62

2

ndice

301419 _ 0001-0004.indd 2 01/04/11 17:15

6. Cambios qumicos ................................................... 791. Cambios fsicos y qumicos ........................................................ 802. Las reacciones qumicas ............................................................. 823. Masa molecular y mol ................................................................ 844. La ecuacin qumica .................................................................. 865. Clculos en las reacciones qumicas .......................................... 92

7. Qumica en accin ................................................... 951. Reacciones qumicas de inters.................................................. 962. La qumica y el medio ambiente ................................................ 983. La qumica en la sociedad actual ............................................... 102

8. La electricidad ........................................................... 1051. Movimiento de cargas elctricas ................................................ 1062. La corriente elctrica .................................................................. 1083. Magnitudes elctricas ................................................................. 1104. Ley de Ohm ................................................................................ 1125. Efectos de la electricidad ............................................................ 1146. Energa y potencia elctricas ...................................................... 1187. La electricidad en casa ............................................................... 120

Anexos ........................................................................... 123

Anexo I. Sistema Internacional de unidades ............................ 124Anexo II. Normas de seguridad en el laboratorio.

Material bsico en un laboratorio ...............................126

Anexo III. Cambios fsicos y qumicos en el laboratorio ............ 130

Anexo IV. Sistema peridico de los elementos ........................... 132

Anexo V. Formulacin ............................................................... 132

Anexo VI. Grandes cientficos ..................................................... 140

3

5. Elementos y compuestos qumicos ..................... 651. Los elementos qumicos ............................................................. 662. El sistema peridico de los elementos ....................................... 683. Los elementos qumicos ms comunes...................................... 704. Cmo se presentan los elementos: tomos, molculas

y cristales .................................................................................... 725. Los compuestos qumicos ms comunes ................................... 746. El sistema peridico con imgenes ............................................ 76

79

6 Cambios qumicos

EXPERIMENTA Y PIENSA: la serpiente del faran

Con azcar y bicarbonato realizamos esta experiencia que se denomina la serpiente delfaran. Cuenta la leyenda que la hacan los brujos callejeros en los mercados. Qu crees que sucede? Se produce un cambio fsico o qumico?

La cabeza de la cerilla contiene fsforo rojo.

Al frotarla sobre el rascador, este se

transforma en fsforo blanco que se inflama

instantneamente.

A qu crees que se debe el olor

que se desprende al encender la cerilla?

1 2 3Cilindro de cartn

le prendemos fuego Lo colocamos; y aparece la serpiente!

Arena

301419_Unidad_06.indd 79 29/03/11 11:33

Fe

CuSO4

Los colores de esta nebulosa son debidos a los diferentes

elementos qumicos que la forman; el color azul

se debe a la presencia de helio, el verde, al oxgeno,

y el rojo, al nitrgeno.

Qu importancia tiene entonces el estudio

de los colores de los astros?

5 Elementos y compuestos qumicos

21Introducimos un clavo de hierro (Fe) en unadisolucin de sulfato de cobre (CuSO4). Pasados unos minutos, el cobre de la disolucin se ha depositado en el clavo.

Qu sustancia es un compuesto?

Y cul est formada por un solo elemento?

EXPERIMENTA Y PIENSA: compuestos y elementos

65

301419_Unidad_05.indd 65 29/03/11 11:33

7 Qumica en accin

EXPERIMENTA Y PIENSA: cambio de color

La lombarda es un indicador cido-base perfecto. Hemos agitado unos trocitos en un poco de agua y mira qu color morado tan bonito. Pero al soplar, cambia de color!

Qu crees que ha pasado?

Qu tipo de reaccin se ha producido?

Gracias a las pilas disponemos

de energa elctrica transportable.

Por qu crees que se agotan

las pilas?

Qu es lo que ocurre

en su interior?

1 2

95

BO O M !

8 La electricidad

EXPERIMENTA Y PIENSA: efecto Joule

Hay un efecto de la corriente elctrica que es fundamental en las aplicaciones de la electricidad. Se denomina efecto Joule en honor a su descubridor, James P. Joule.

Observa lo que ocurre en el circuito, a ver si puedes enunciar lo que dijo Joule en el ao 1840.

Las lneas de alta tensin transportan

la electricidad.

En qu cambiara tu vida si no existiese

la electricidad?

1 2

105

Anexos

I. Sistema Internacional de unidades

II. Normas de seguridad en el laboratorio.Material bsico en un laboratorio

III. Cambios fsicos y qumicos en el laboratorio

IV. Sistema peridico de los elementos

V. Formulacin

VI. Grandes cientficos

123123

301419 _ 0001-0004.indd 3 07/04/11 13:07

4Esquema de la unidad





-Lo medimos?






21






19

Nmero y ttulo de la unidad.

Experimenta y piensa. En esta seccin se plantean sencillas y curiosas experiencias que servirn como punto de partida para entender lo que se va a estudiar en la unidad.

Pie de foto. Explicacin de la fotografa con

preguntas relacionadas con algn aspecto de esta.

Pgina de introduccin a la unidad

36

ResumenLOS ESTADOS DE LA MATERIA

Caractersticas de los slidos, lquidos y gases.

Slidos Lquidos Gases

Se expanden?

Se comprimen?

Cambian de forma en funcin del recipiente que los contiene?

Ejemplos

LA TEORA CINTICA

. Segn la teora __________ toda la materia que nos rodea est formada por pequeas en continuo movimiento. Entre las partculas existen fuerzas que son ms

o menos intensas en funcin del fsico de la materia.

. En los gases las son menos intensas que en los lquidos. Por eso las partculas de los gases se mueven con mayor por todo el volumen

disponible en el recipiente.

. Cuando calentamos el gas de un recipiente cerrado las partculas se mueven ms y por eso la presin del gas. Al enfriar el gas,

las partculas se mueven ms y la presin .

LAS LEYES DE LOS GASES

. Cuando la temperatura permanece constante, si aumentamos la presin de un gas el volumen .

. Cuando el volumen de un gas permanece fijo, al aumentar la temperatura la presin .

. Si la presin de un gas permanece constante, cuando aumentamos su temperatura, su aumenta.

LOS CAMBIOS DE ESTADO

Nombres de los cambios de estado.

SLIDO LQUIDO GAS

SLIDO

LquIDO

GAS

Un resumen muy sencillo y esquemtico. Se trata de completar los huecos que quedan en blanco o elegir

la opcin correcta para comprobar que se ha

aprendido lo ms importante.

Resumen de la unidad

24 25

La teora cintica y los estados de la materia

Para explicar los distintos estados de la materia, sus propiedades y los cambios de estado, los cientficos idearon la teora cintica.

Segn la teora cintica: La materia (slidos, lquidos y gases) est formada por pequeas

partculas en continuo movimiento. Entre las partculas hay vaco.

Las partculas se mueven ms o menos libremente dependiendo del estado.

Cuando las partculas se mueven ms rpidamente, es porque la temperatura es mayor.

2

La densidad de un cuerpo es lacantidad de materia que tiene enrelacin con el espacio que ocupa. Cuando decimos que un slido es ms denso que un lquido estamos diciendo que, en el mismo volumen, el slido tiene mayor cantidad de materia (partculas) queel lquido.

RECUERDA

6. Seala si las siguientes afirmaciones son verdaderas o falsas:

V F Los slidos, como los gases, tienen forma propia.

V F En los lquidos las partculas se mueven libremente; por eso ocupan todo el espacio disponible y no tienen volumen ni forma fijos.

V F Las partculas que constituyen los slidos son capaces de vibrar un poco, pero no pueden desplazarse.

V F La expansin de un gas consiste en el aumento de la distancia entre sus partculas para ocupar un volumen mayor.

V F La compresin de un gas consiste en el aumento de la distancia entre sus partculas para ocupar un volumen menor.

V F En los gases las partculas se mueven con ms libertad que en los lquidos y en los slidos.

7. Utiliza la teora cintica para explicar por qu razn los slidos no se pueden comprimir.

8. Segn la teora cintica, por qu pueden moverse los lquidos y los gases fcilmente de un recipiente a otro?

a) Porque las partculas estn ocupando posiciones fijas.

b) Porque las partculas vibran ligeramente.

c) Porque las partculas tienen cierta libertad para moverse.

d) Porque su densidad es muy baja.

9. Por qu crees que un lquido, como el agua, puede adoptar la forma del recipiente que lo contiene?

a) Porque las partculas que constituyen los lquidos pueden desplazarse unas sobre otras.

b) Debido a los grandes espacios que hay entre las partculas de los lquidos.

c) Porque los lquidos se pueden expandir para ocupar un volumen mayor.

d) Porque las partculas del lquido pueden dilatarse con facilidad.

10. Si introducimos aire en un recipiente que ya contiene otro gas, aumentar o disminuir la presin?

Explica tu respuesta.

Actividades11. Colocamos un baln de goma a la intemperie durante

varios das. Al observar el baln podemos ver que est deformado, hinchado o deshinchado segn sea de da o de noche.

a) Qu crees que ha ocurrido?

b) Cmo lo explica la teora cintica?

12. A partir de la teora cintica, explica por qu para licuar un gas (transformarlo en lquido) se debe bajar la temperatura.

a) Porque as las partculas tienen ms libertad para moverse por todo el recipiente.

b) Porque as las partculas se mueven ms despacio ytienen menos libertad.

c) Porque as las partculas vibran ms.

d) Porque as hace ms calor.

13. La densidad de una misma sustancia en estado slido, es siempre mayor que en estado lquido? Por qu?

14. Explica, basndote en la teora cintica, por qu aumenta la fluidez de la miel al calentarla.

15. Completa las frases relacionadas con la teora cintica de los gases eligiendo la opcin correcta.

a) Las fuerzas de atraccin entre las partculas de los gases son muy intensas / muy dbiles.

b) La temperatura / densidad del gas depende de la rapidez con que se muevan sus partculas.

c) Cuando aumenta la temperatura de un gas, aumenta la velocidad / densidad de sus partculas.

d) Al aumentar la energa cintica, las partculas chocan con ms frecuencia sobre las paredes delrecipiente, aumentando su volumen / temperatura.

Los tres estados de la materia segn la teora cintica

Slido Lquido Gas

En los slidos las partculas estn fuertemente unidas y muy juntas. Al moverse no cambian de posicin; solo pueden vibrar en torno a esas posiciones fijas. Por eso se mantiene la forma y el volumen.

La densidad de los slidos es mayor que la de los lquidos o los gases, pues sus partculas se encuentran muy prximas y ocupan poco volumen.

Las partculas de los lquidos estn menos unidas, ms separadas y menos ordenadas que las de los slidos. Pueden desplazarse unas sobre otras, lo que permite a los lquidos adaptarse a cualquier forma.

La densidad de los lquidos es menor que la de los slidos porque las partculas estn menos agrupadas y ocupan ms volumen.

Las partculas de los gases no estn unidas; existen grandes espacios vacos entre ellas y se pueden mover libremente. Por eso los gases no tienen forma propia y ocupan todo el volumen del recipiente que los contiene.

Los gases presentan la menor densidad, ya que sus partculas estn ms separadas ocupando el volumen mximo.

En los gases la distancia entre laspartculas puede aumentar paraocupar un volumen mayor odisminuir para ocupar unvolumen menor.

Por ello los gases, al contrario quelos slidos y lquidos, sepueden expandir y comprimir.

OBSERVALa presin que ejercen los gases es el resultado de los continuos choques de sus partculas sobre las paredes del re-cipiente que contiene el gas.

Entre las partculas del gas las fuerzas son muy poco intensas; de ah que se mue-van con total libertad. En un globo, por ejemplo, esto hace que las partculas del gas choquen continuamente con las pa-redes del globo.

Destacados. Los contenidos fundamentales

aparecen destacados sobre fondo de color.

Actividades. Para practicar y reforzar el aprendizaje de los contenidos.

Pginas de desarrollo de los contenidos

26 27

3

16. Completa la siguiente tabla aplicando la ley de Boyle-Mariotte.

P (atm) P1 = 1 P2 = 2 P3 = P4 = 10

V (L) V1 = 2 V2 = V3 = 0,25 V4 =

17. En un recipiente de 5 L ( V1 ) se introduce gas oxgenoa la presin de 4 atm ( P1 ). Qu presin ejercer si duplicamos el volumen del recipiente ( V2 = 2 ? V1) sin que vare su temperatura?

18. Una masa de gas ocupa un volumen de 5 L ( V1 ) cuando lapresin es de 1 atm ( P1 ). Cul ser el nuevo volumen si la presin aumenta a 2 atm ( P2 ) y la temperatura no cambia?

19. Comprueba si los valores de la siguiente tabla tomados a temperatura constante cumplen la ley de Boyle-Mariotte.

P (atm) V (L) P ? V

0,10 5,00

0,25 2,00

0,50 1,00

0,75 0,67

1,00 0,50

a) Fjate en la tabla de la pgina 28 y construye una grfica representando la presin en un eje y el volumen en el otro. Qu forma tiene la grfica?

b) Cmo es el producto de la presin por el volumen?

c) Cul ser la presin si el volumen es 0,1 L?

d) Cul ser el volumen del gas si la presin aumenta a 2atm?

ActividadesLeyes de los gases

En los siglos XVII, XVIII y XIX varios cientficos estudiaron el comporta-miento de los gases y establecieron las leyes de los gases.

3.1 Ley de Boyle-MariotteRobert Boyle y Edm Mariotte estudiaron cmo variaba la presin de un gas al modificar el volumen manteniendo la temperatura constante.

Observa el dibujo del cilindro con un mbolo en cuyo interior hay un gas.

La temperatura es la misma en los tres recipientes.

En el recipiente A el volumen es mayor. Las partculas estn ms separadas unas de otras y chocan con menor frecuencia con las paredes del recipiente.

En C el volumen es menor. Las partculas chocan ms a menudo contra las paredes del recipiente. Por eso la presin es mayor.

La experiencia realizada es igual para todos los gases. Podemos sacar las siguientes conclusiones:

A mayor volumen, menor presin. Cuando disminu-ye el volumen, aumenta la presin.

Las variables P y V son inversamente proporcionales.

Matemticamente podemos expresar la ley de Boyle-Mariotte as:

P ? V = cte. ; P1 ? V1 = P2 ? V2

Dos variables son inversamente proporcionales cuando al aumentar una de ellas la otra disminuye y, adems, se mantiene constante el producto entre los respectivos valores de las variables.

En la experiencia de Boyle y Mariotte la presin y el volumen son inversamente proporcionales.

Identifica variables inversamente proporcionales

Para hacer un estudio similar al de Boyle-Mariotte necesitamos un dispositivo como el de la figura de arriba. Subiendo o bajando el mbolo variamos el volumen y leemos la presin en el manmetro.

La temperatura permanece constante en toda la experiencia. En la tabla de la izquierda se muestran los resultados de la experiencia. Con ellos construimos la grfica.

Calcula el producto de la presin por el volumen en cada medicin y comprobars que es constante.

V (L) P (atm) P $ V

30

15

10

7,5

6,0

5,0

3,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

5,0

15

EXPERIENCIA: Boyle-Mariotte

Al reducir el volumen la presin aumenta (si la temperatura se mantiene constante).

6 L de un gas se encuentran a la presin de1,5atmsferas. Cul ser el nuevo volumen del gas siaumenta la presin a 2 atmsferas?

Como la temperatura es constante, empleamos la ley de Boyle-Mariotte:

P1 ? V1 = P2 ? V2

Del enunciado del problema conocemos V1 (6 L),P1 (1,5 atm) y P2 (2 atm).

A continuacin tenemos que despejar V2 de la ecuacin. Para ello pasamos P2 al otro lado de la ecuacin. Como est multiplicando, pasar dividiendo:

P1 ? V1 = P2 ? V2 "

4,5? ?

VP

P V2 atm

1,5 atm 6 LL2

2

1 1= = ="

Ojo: no olvides nunca poner las unidades al acabar elproblema.

3. EJERCICIO RESUELTO

Manmetro (indica la presin)

5 10 15 20 25 30

5,0

4,54,03,5

3,02,52,0

1,51,00,50,0

P (atm)

V (L)0

Todo lo que est multiplicando a la incgnita en un lado de la ecuacin pasa al otro lado de la ecuacin dividiendo. Observa:

3 ? x = 6 " x = 63

Todo lo que est dividiendo a la incgnita en un lado de la ecuacin pasa al otro lado multiplicando:

x3 = 4 " x = 4 ? 3

Despeja incgnitas en una ecuacin

1. Si puedes, utiliza papel cuadriculado.

2. Dibuja un sistema de ejes cartesianos.

3. Elige un eje para cada variable. Pon, al final delmismo, la letra que identifica la variable y, entre parntesis, su unidad. Por ejemplo, P (atm) o V (L).

4. Haz la escala para cada uno de los ejes. Tenpresente que tienes que poder representar todos losvalores de esa variable. As, ten en cuenta cules son los valores mnimo y mximo de cada magnitud que se representar en la grfica.

5. La escala de un eje no tiene por qu coincidir conla escala del otro. Por ejemplo, en el eje de las presiones, 1 cm puede representar 1 atm, mientras que en el eje de los volmenes 0,5 cm pueden representar 1 L.

6. Representa los puntos de cada pareja de datos de la tabla.

7. Dibuja la lnea que mejor se ajuste a los puntos. Recuerda que dicha lnea no tiene que pasar necesariamente por todos y cada uno de los puntos representados.

8. Tambin puedes emplear una hoja de clculo para elaborar las tablas y dibujar las grficas de manera automtica.

Representa los datos de una tabla en una grfica

A

B

C

Refuerzo de matemticas Aqu aparecen contenidos matemticos tiles para entender la unidad.

Ejercicios resueltos. Paso a paso, para conseguir con xito la resolucin de las actividades propuestas.

Ilustraciones.Todas trabajan y refuerzan

la comprensin de los contenidos desarrollados en la unidad,

las grficas son muy claras y, para que sean fcilmente reproducibles,

estn realizadas con la misma cuadrcula del cuaderno de trabajo.

Experiencias. Muestran procedimientos sencillos,

a veces caseros, para comprender y completar

el estudio de los conceptos.

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En esta fotografa se mide la cantidad

de combustible y la velocidad.

Qu indicador crees que es ms exacto?

1 La ciencia: la materia y su medida321

Seras capaz de medir el volumen de una diminuta bola de plomo?

Te proponemos una forma muy fcil.

Necesitas una probeta graduada con un poco de agua.

Pero debes tener un poco de paciencia y contar las bolitas

Qu ha ocurrido con el nivel de agua en la probeta?

EXPERIMENTA Y PIENSA: medir el volumen

5

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6La materia y sus propiedades

Todo lo que nos rodea est formado por materia. Si miras a tu alrededor podrs observar que es materia el aire que respiras, el libro que ests leyendo, el lpiz, el agua, las nubes, etc. El ruido del lpiz al caer o el color azul del bolgrafo no son materia.

La materia es todo aquello que tiene masa y ocupa un espacio, es decir, tiene volumen.

Las propiedades de la materia son todas aquellas que podemos medir. Se pueden clasificar en generales y especficas.

1.1 Propiedades generalesLos objetos que te rodean tienen una masa y ocupan un lugar en el espacio, es decir, tienen un volumen. Estas caractersticas, la masa y el volumen, son comunes a toda la materia.

Las propiedades generales de la materia son comunes a toda la materia. No sirven para diferenciar unas sustancias de otras.

1.2 Propiedades especficasPara diferenciar una sustancia de otra es necesario conocer las cualidades que las caracterizan, como el color, el sabor, el estado fsico, etc.

Si el color rojo fuese una propiedad general de la materia, todos los cuerpos seran rojos; como no es as, el color rojo es una propiedad especfica de la materia.

Las propiedades que permiten distinguir unas sustancias de otras se llaman propiedades especficas. El color, la densidad, la dureza, la solubilidad y la conductividad elctrica son ejemplos de propiedades caractersticas.

Describiremos algunas propiedades especficas.

1

Cada cuerpo puede estar constituido por distintas clases de materia a las que llamamos sustancias.

Por ejemplo, en un lpiz podemos observar fcilmente dos sustancias diferentes: el grafito de la mina y la madera de la cubierta.

En el lenguaje habitual suele utilizarse la palabra materiales como sinnimo de sustancia.

NO OLVIDES

Madera

Grafito

Densidad Dureza Solubilidad en agua Conductividad elctrica

La densidad es una magnitud que mide la cantidad de masa por unidad de volumen.

dvm

=

Un material muy denso es el plomo, y uno poco denso, el corcho.

La dureza de un material determina su resistencia a ser rayado. Un material muy duro es el diamante, y uno muy blando, el talco.

La solubilidad en agua de una sustancia mide la masa de la misma que se puede disolver en 100 g de agua. El azcar es muy soluble en agua, mientras que el aceite es insoluble e inmiscible.

La conductividad elctrica de una sustancia mide su capacidad para transmitir una corriente elctrica. Los metales son buenos conductores de la electricidad, mientras que los plsticos son aislantes.

Cuando decimos que el aceite y el agua son inmiscibles indicamos que no se mezclan.

RECUERDA

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7Actividades1. Indica razonadamente si las siguientes afirmaciones

son verdaderas o faslsas:

a) El aire no es materia, pues no tiene masa.

b) Todos los cuerpos, ya se encuentren en estado slido, lquido o gaseoso, tienen masa.

c) Una sustancia es un tipo de materia.

d) Dos trozos de materia no pueden ocupar el mismo sitio.

2. Indica si los siguientes objetos y elementos son materia:

a) Pelota. g) Fro.

b) Sol. h) Calefactor.

c) Movimiento. i) Sensibilidad.

d) Oro. j) Libro.

e) Silln. k) Vidrio.

f) rbol. l) Roca.

3. A qu llamamos propiedades de la materia? Qu propiedades nos permiten diferenciar unas sustancias de otras?

4. Seala cules de las siguientes propiedades de la materia son generales y cules especficas. Organiza tus respuestas en una tabla en tu cuaderno.

a) Temperatura. f) Resistencia.

b) Flexibilidad. g) Color.

c) Rigidez. h) Brillo.

d) Volumen. i) Masa.

e) Transparencia. j) Punto de ebullicin.

Propiedades generales

Propiedades especficas

5. La movilidad de la materia es una propiedad general o especfica?

6. Una muestra de materia tiene 10 g de masa y se encuentra a 25 C. Con estos datos, puedes saber de qu material est constituida la muestra? Raznalo.

7. Una muestra de materia tiene una densidad de 1 g/mL yhierve a 100 C. Observa la tabla y razona de cul de los siguientes materiales puede estar hecha la muestra:

Aceite. Oro. Agua.

Aire. Helio.

MaterialesDensidad (g/mL)

Temperatura de ebullicin (C)

Helio 0,126 -269

Oro 19,3 2970

Agua 1 100

Aceite 0,6 220

Alcohol 0,9 78

8. Por qu razn la densidad no es una propiedad general de la materia?

9. Cul de estas sustancias se disuelve mejor en agua?

10. Se dispone de dos bolas de igual tamao, una de plomo y otra de madera, en sendos vasos de agua. Qu bola tendr mayor densidad? Cmo lo sabes?

11. Ordena los siguientes objetos en funcin de la densidad de la materia que los forma.

12. Disponemos de dos objetos, denominados A y B, de tamao distinto y hechos de diferentes materiales. Cmo podemos determinar cul de los dos es menos denso?

Arena Azcar

Pelota de tenis

Pelota de tenis de mesa

Canica

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82

De acuerdo con las normas del SI, las letras que designan las unidades se escriben en minscula, salvo que sean unidades que lleven el nombre de una persona, por ejemplo, J (julio).

Los mltiplos y submltiplos se escriben antes de la letra de la unidad: km (kilmetro), mg (miligramo).

Despus del smbolo de una unidad nunca se escribe punto ni se aade una s para indicar plural.

Por ejemplo, ocho metros se escribir as:

8 m

SABAS QUE

Magnitudes fundamentales del SI

Magnitud Unidad Smbolo

Longitud Metro m

Masa Kilogramo kg

Tiempo Segundo s

Temperatura Kelvin K

Cantidad de sustancia

Mol mol

Intensidad de corriente

Amperio A

Intensidad luminosa

Candela Cd

Prefijos empleados para los mltiplos y submltiplos de las unidades

Factor Prefijo Smbolo

109 giga G

106 mega M

103 kilo k

102 hecto h

10 deca da

10-1 deci d

10-2 centi c

10-3 mili m

10-6 micro n

10-9 nano n

La medida

Piensa en cualquier objeto que tienes cerca. Por ejemplo, el pupitre en el que ests sentado. Cmo lo describiras? Podras decir cul es su volumen, su masa, su temperatura, su belleza Algunas de estas propiedades se pueden medir y otras no. La fsica y la qumica estudian aquellas cualidades de la materia que se puedan medir. Medimos la masa con una balanza, el volumen con una probeta, la temperatura con un termmetro, etc.

2.1 Magnitud y unidad

Una magnitud es cualquier propiedad de la materia que puede ser medida.

Para medir una magnitud primero debemos elegir una unidad ade-cuada. Por ejemplo, el metro, el centmetro, etc.

De la medicin resulta un nmero, llamado cantidad, que representa las veces que la unidad elegida est contenida en la magnitud.

Por ejemplo, si medimos la longitud de la clase utilizamos el metro y el resultado lo expresamos as:

Longitud de la clase = 15 m

Magnitud Cantidad Unidad

2.2 Sistema Internacional de unidadesPara realizar la medida de una magnitud disponemos de una gran diversidad de unidades. Por ejemplo, para medir la longitud de la clase podramos haber utilizado el metro, el centmetro, etc.

Pero para poder comparar lo que medimos es importante que utilicemos siempre las mismas unidades. Por eso existe un Sistema Interna-cional de unidades (SI) que asigna a cada magnitud una unidad de medida. En l hay siete magnitudes denominadas magnitudes fun-damentales. La longitud o la masa son magnitudes fundamentales.

Las magnitudes obtenidas al combinar las magnitudes fundamentales se denominan magnitudes derivadas. La superficie es un ejemplo de magnitud derivada. La expresamos como el producto de dos longitudes: el largo y el ancho. La unidad de la superficie en el SI es el metro cuadrado (m2).

A veces las unidades no resultan tiles para medir ciertas magnitudes. Por ejemplo, el metro puede resultar demasiado grande para medir el tamao de las clulas y muy pequeo para medir la distancia de la Tierra al Sol. En estos casos se utilizan los mltiplos y submltiplos de las unidades, que se nombran con prefijos. Por ejemplo, el kilmetro es mltiplo del metro. Y el gramo es un submltiplo del kilogramo.

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99

13. Razona cules de las siguientes caractersticas de la materia son magnitudes y cules no.

a) El volumen que ocupa.

b) El color.

c) La temperatura.

d) La belleza.

e) La fuerza necesaria para arrastrarla.

f) El sabor.

g) El precio en euros.

14. Escribe estas cantidades usando notacin cientfica.

a) 300 000 km/s.

b) 0,004 523 kg.

c) 9798,75 cm.

d) 0,000 000 000 76 km.

15. Expresa en forma decimal los siguientes nmeros:

a) 3,6 ? 10-8 e) 8,567 ? 10-4

b) 64 ? 105 f) 10-6

c) 9,87 ? 107 g) 2,7 ? 10-5

d) 6,4 ? 105 h) 6,789 ? 108

Actividades16. Escribe el smbolo y su equivalencia con la unidad

del Sistema Internacional.

Ejemplo: 1 kg = 103 g.

a) Miliamperio. c) Nanosegundo.

b) Kilolitro. d) Gigagramo.

17. Indica si las siguientes caractersticas de una persona se pueden considerar magnitudes fsicas:

a) La altura.

b) La simpata.

c) La masa.

d) La belleza.

e) La velocidad.

f) La habilidad.

g) La temperatura corporal.

18. Ordena las siguientes longitudes de mayor a menor y ascialas con el ejemplo ms adecuado.

19. Ordena las masas de mayor a menor y ascialas con el ejemplo correspondiente.

20. Ordena los tiempos de mayor a menor y relacinalos con el ejemplo correspondiente.

La notacin cientfica es muy til para expresar nmeros muy grandes o muy pequeos. Consiste enrepresentar el nmero como una potencia de diez.

Para expresar un nmero en notacin cientfica primero identificamos la coma decimal (si la hay) y la desplazamos hacia la izquierda si el nmero a convertir es mayor de 10, o hacia la derecha si el nmero es menor que 1.

Siempre que movemos la coma decimal hacia la izquierda el exponente de la potencia de 10 ser positivo.

Si lo movemos hacia la derecha el exponente de la potencia de 10 ser negativo.

Ejemplos:

857,672 = 8,576 72 ? 102

Movemos la coma decimal 2 lugares hacia la izquierda.

0,000 003 = 3 ? 10-6

Movemos la coma decimal 6 lugares hacia la derecha.

Usa la notacin cientfica

Longitud

5 ? 10-3 m

102 m

107 m

2,15 m

10-10 m

Ejemplo

Altura de Pau Gasol

Radio de la Tierra

Longitud de una hormiga

Longitud de un campo de ftbol

Dimetro de un tomo

Masa

1024 kg

70 kg

1000 g

600 kg

1 mg

Ejemplo

Un coche de Frmula 1

Un litro de agua

Un mosquito

El planeta Tierra

Una persona

Tiempo

1017 s

9,58 s

2,4 ? 103 s

1 s

10-3 s

Ejemplo

Rcord olmpico de los 100 m

Partido de baloncesto

Edad del universo

Batido de las alas de un mosquito

Latido del corazn

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10

2.3 Cambio de unidades y factores de conversinPara poder realizar cambios de unidades de la misma magnitud o calcular las equivalencias entre los mltiplos y submltiplos de una determinada unidad de medida se utilizan los factores de conversin.

Un factor de conversin es una fraccin con distintas unidades en el numerador y en el denominador, pero que son equivalentes.

Veamos el procedimiento para cambiar de unidades usando factores de conversin:

Las operaciones aritmticas se simplifican mucho utilizando la calculadora cientfica.

Uso de la tecla exponencial (EXP)

La tecla EXP significa 10 elevado a.

Para calcular: 5 ? 106 debes pulsar:

Para calcular 8 ? 10-2 debes pulsar:

(Dependiendo del modelo de calculadora el signo se pone antes o despus del exponente.)

Utilizacin de parntesis

Cuando realices varias operaciones enlazadas debers emplear parntesis.

Para hacer: 6 ? (8 + 2) debes pulsar:

Cmo utilizar la calculadora cientfica

# +6 ( 8 2 =)

5 EXP 6

8 EXP 2 !

Los nmeros de ms de cuatro cifras se escriben separando las cifras de tres en tres, sin escribir punto.

Lo mismo se hace con las cifras decimales. Para separar la parte entera de las cifras decimales se puede utilizar coma o punto.

Ejemplos:

4567

12 345

1 256 012 325

0,0012

0,153 025

LO SABAS?

Tambin podemos utilizar los factores de conversin para cambiar unidades derivadas. En este caso debemos usar un factor para cada unidad que queremos cambiar.

0,85 nm

0,85 ?nmnmm

110

,

?0 85 nm

nmm9=

-

0,85 1

?10

nmnm

m9=

-

0,85 $ 10-9 m

1. Anota la cantidad que quieres cambiar de unidad.

2. Escribe a su lado una fraccin que contenga esta unidad (nm) y la unidad en la que la quieres convertir (m). Escrbela de manera que se simplifique la unidad de partida (nm).

3. Al lado de cada una de estas unidades aade la equivalencia con la otra. Recuerda la tabla de prefijos y sufijos de la pgina 10.

4. Simplifica la unidad inicial y expresael resultado final.


La velocidad de un coche es 90 km/h. Exprsala en m/s.

90

25? ?

110

3600hkm

kmm

s1h

sm3

=

1. EJERCICIOS RESUELTOS

La pelcula dur 2 horas. Exprsalo en s:

21

?3600

hhs = 7200 s

Una estaca mide 2,13 metros. Exprsalo en cm:

2,131

213100

? cmmmcm=

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11

21. La densidad del agua del mar es 1,13 g/mL. Exprsala en kg/m3.

22. El aire de una habitacin tiene una densidad de 1,225 en unidades del SI. Exprsala en g/L.

23. En el lanzamiento de una falta el baln de ftbol puede alcanzar una velocidad de 34 m/s. Expresa esta velocidad en km/h.

24. Efecta las siguientes transformaciones, utilizando factores de conversin:

a) 5,8 km " m.b) 5,2 mL " L. c) 8 ms " s.d) 4,7 km " cm.e) 2 834,2 dm " km.f) 12,82 hm " m.

27. Realiza las siguientes operaciones y expresa el resultado en notacin cientfica.

a) (6,18 ? 102 ) ? (3,12 ? 105) =

b) 2,23,16

?

?

1010

2

5

=

c) 7,5 ? 1010 - 5,83 ? 109 =

d) (12,5 ? 107) + (8 ? 109) =

28. Realiza las siguientes operaciones con la calculadora y expresa el resultado con notacin cientfica.

a) 25 + 102 = c) ?1681545

b) 2,5 ? 10

102

3

d) 1681 ?

545

25. Ordena de menor a mayor estas magnitudes:

a) 154,5 cm; 1551 mm; 0,1534 m

b) 25 min; 250 s; 0,25 h

c) 36 km/h; 9 m/s; 990 cm/s

26. Expresa en unidades del SI las siguientes medidas:

a) 180 km/h c) 130 L/m2

b) 3 g/cm3 d) 45 g/L

Actividades3. EJERCICIO RESUELTO

Expresa en el Sistema Internacional las velocidades de las pelotas ms rpidas en el deporte y ordnalas de menor a mayor:a) Ftbol " 140 km/h.b) Tenis " 67 m/s.c) Bisbol " 155 millas/h.d) Golf " 5,7 km/min.

La unidad fundamental de longitud en el SI es el metro. Por tanto, habr que transformar los kilmetros y las millas a metros a partir de:

1 km = 1000 m; 1 milla = 1,609 km = 1609 mLa unidad fundamental de tiempo en el SI es el segundo. Habr que transformar las horas y minutos a segundos sabiendo que:

1 h = 3600 s; 1 min = 60 s

a) : 140 1

38,9 ? ?

100036001

F tbol km/hkm

ms

hm/s= .

b) Tenis: 67 m/s; no es necesario cambiar las unidades porque ya estn en el SI.

c) 155 1

69,3 ? ?1609

3600B isbol: millas/h

millam

sh

m/s= 1

.

d) 5,7 1

95 ? ?minmin100060

Golf: km/km

ms

m/s=1

.

Por tanto, el orden de menor a mayor de las velocidades ser:

ftbol < tenis < bisbol < golf

Para multiplicar o dividir dos nmeros en notacin cientfica se multiplican (o dividen) los nmeros decimales por un lado y las potencias de base diez por otro, siguiendo las reglas de las potencias.

Por ltimo se arregla la solucin. La parte entera debe tener una sola cifra distinta de cero.

(5,24 ? 106) ? (6,3 ? 108) = (5,24 ? 6,3) ? 106 + 8 = = 33,012 ? 1014 = = 3,3012 ? 1015

5,24 ? 107

6,3 ? 104 = (5,24 : 6,3) ? 107 - 4 =

= 0,8317 ? 103 = = 8,317 ? 102

En el caso de una suma o una resta se transforman las potencias del mismo exponente para sacar factor comn (que es la potencia en base 10 ms pequea):

4,25 ? 103 + 5 ? 104 = 4,25 ? 103 + 50 ? 103 = = (4,25 + 50) ? 103 = = 54,25 ? 103 = = 5,425 ? 104

Opera con potencias

Para multiplicar potencias de la misma base se suman los exponentes

Para dividir potencias de la misma base se restan los exponentes

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1212

2.4 Cmo se transforman las unidadesPara facilitar los cambios de unidades te proponemos un procedimiento sencillo. En los esquemas se indica cmo se pasa de una unidad mayor a otra menor (multiplicando por 10) o de una menor a otra mayor (dividiendo por 10).

Veremos cmo lo aplicamos para:

Transformar unidades de longitud.

Transformar unidades de masa.

Transformar unidades de superficie.

Transformar unidades de volumen.

Transformacin de unidades de longitud

#10 #10 #10 #10 #10 #10

mm cm dm dam hm km

: 10 : 10 : 10 : 10 : 10 : 10

m

Transformacin de unidades de masa

#10 #10 #10 #10 #10 #10

mg cg dg dag hg kg

: 10 : 10 : 10 : 10 : 10 : 10

g

Transformacin de unidades de superficieLa superficie y el volumen son dos magnitudes derivadas de la longitud.

Para hacer la transformacin de unidades de superficie seguimos el mismo razonamiento que hemos aplicado en las unidades de longitud, teniendo en cuenta que estas nuevas unidades varan de 100 en 100.

#100 #100 #100 #100 #100 #100

mm2 cm2 dm2 dam2 hm2 km2

: 100 : 100 : 100 : 100 : 100 : 100

m2

Transformacin de unidades de volumenEn el caso de las unidades de volumen tenemos en cuenta que varan de 1000 en 1000.

#1000 #1000 #1000 #1000 #1000 #1000

mm3 cm3 dm3 dam3 hm3 km3

: 1000 : 1000 : 1000 : 1000 : 1000 : 1000

m3

Las magnitudes de longitud, superficie y volumen corresponden a las dimensiones de los cuerpos materiales.

Longitud: m

Superficie: m2

Volumen: m3

RECUERDA

Para pasar de una unidad desuperficie a la unidad siguiente ms pequea se multiplica por 100.

OBSERVA

Para pasar de una unidad devolumen a la unidad siguiente ms pequea se multiplica por 1000.

OBSERVA

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1313

32. Efecta las siguientes transformaciones.

a) 3,2 km3 " m3

b) 0,836 dam3 " km3

c) 7 m3 " dm3

d) 86 000 cm3 " m3

33. Expresa las siguientes cantidades en las unidades que se indican:

a) 25 dm3 " dLb) 78,43 cL " cm3

c) 4,5 hL " cm3

d) 30,2 dm3 " hL

34. Escribe la equivalencia entre las siguientes unidades:

a) Miligramo y kilogramo.

b) Termetro y kilmetro.

c) Kilolitro y centilitro.

d) Nanosegundo y milisegundo.

e) Hectogramoymiligramo.

f) Kilmetro y nanmetro.

g) Litro y mililitro.

35. Escribe con todas las letras las siguientes cantidades y su equivalencia con la unidad del SI correspondiente.

Ejemplo: 1 mm es un micrmetro y equivale a 10-6 m.

a) hL

b) Mg

c) dm

d) mg

e) pg

f) cL

31. Efecta las siguientes transformaciones.

a) 550,30 hm2 " m2

b) 768,5 cm2 " dm2

c) 659,6 dm2 " dam2

d) 3568 km2 " dam2

29. Realiza las siguientes transformaciones.

a) 15,48 hm " mb) 6320,06 cm " damc) 9,8 km " cmd) 8677,9 dm " km

30. Realiza las siguientes transformaciones.

a) 789 dg " kgb) 0,8 kg " mgc) 600 g " hgd) 7,3 g " cg

Actividades

Expresa 260 hm3 en m3.

260 hm3 " 260 # 1000 " 260 000 dam3 # 1000 "" 260 000 000 m3

Con factores de conversin:

?260000

00hm1 hm

1000 m260 0 000 m

333

3=

Es decir: 260 hm3 = 260 000 000 m3.

Expresa 260 hm2 en m2.

260 hm2 " 260 # 100 " 26 000 dam2 # 100 "" 2 600 000 m2

Con factores de conversin:

260 ?hm1 hm

10 000 m2 600 000 m2

2

22=

Es decir: 260 hm2 = 2 600 000 m2.



La relacin entre las unidades de capacidad y volumen es:

1L= 1 dm3

1mL= 1 cm3

1m3 = 1000 L

Para pasar de metros cbicos a litros solo hay que multiplicar por 1000:

1000 kg/m1000 L1000 kg

1kg/L3 = =

1 kg/m3 = 1 g/L

RECUERDA

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1414

Ordenacin y clasificacin de datos

La experimentacin es una de las partes fundamentales del trabajo cientfico. Esta etapa se basa en la realizacin de medidas y en la obtencin de datos. Para obtener resultados y conclusiones correctas es fundamental ordenar y clasificar los datos y realizar la representacin grfica de los mismos.

En las tablas de datos se recogen las variaciones de una magnitud en funcin de otra. Por ejemplo, podemos medir cada dos segundos la velocidad de una moto que parte del reposo. Ordenamos los datos obtenidos de esta forma:

En el ejemplo se observa que la velocidad vara en funcin del tiempo; depende de l. Por eso la velocidad es la variable dependiente, mientras que el tiempo es la variable independiente.Una vez recogidos los resultados en una tabla se representan los datos en un sistema de referencia cartesiano con dos rectas graduadas denominadas ejes de coordenadas.

3

Magnitud 1. medida2.

medida3.

medida4.

medida5.

medida6.

medida

Tiempo (s) 0 2 4 6 8 10

Velocidad (m/s) 0 4 8 12 16 20

1. Dibuja dos ejes, uno horizontal (eje X) y otro vertical (eje Y). Cada uno de los ejes representar a una de las magnitudes de la tabla.

3. Representa con un punto cada par de valores de la tabla.

4. Une todos los puntos mediante una lnea que nos proporciona la representacin grfica.

2. Escribe en cada eje el nombre de la magnitud que vamos a representar y su unidad. Traza las marcas que indican los valores de la escala para cada eje.

Velocidad (m/s)Eje de ordenadas

Eje de abscisasOrigen de coordenadas

Tiempo (s)

20

16

12

8

4

00 2 4 6 8 10

Velocidad (m/s)

Tiempo (s)

20

16

12

8

4

00 2 4 6 8 10

20

16

12

8

4

00 2 4 6 8 10

Velocidad (m/s)

Tiempo (s)

El eje horizontal se llama eje X o eje de abscisas.

El eje vertical se denomina eje Y o eje de ordenadas.

El punto en el que los ejes se cortan recibe el nombre de origen de coordenadas.

RECUERDA

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15

37. A una profundidad de 30 m (en agua) llenamos nuestros pulmones con dos litros de aire. Si en estas condiciones ascendiramos hasta la superficie sin expulsarlo, los datos que se obtendran seran los de la tabla. Realiza la representacin grfica.

36. Al introducir un lquido a 20 C en un congelador se observa que cada dos minutos disminuye su tempertura tres grados centgrados. Ordena en una tabla los datos del descenso de temperatura hasta 10 minutos. Realiza la representacin grfica y explica la relacin que existe entre el tiempo y la temperatura.

Actividades

Un paracaidista se lanza desde un helicptero situado a gran altura. Sabiendo que cada segundo que cae sin abrir el paracadas su velocidad aumenta 36 km/h, dibuja una grfica de la velocidad desde el primer segundo hasta que pasan 6 segundos. Deduce la ecuacin que representa este fenmeno.Primero completamos la tabla correspondiente:

Ahora dibujamos una grfica representando los valores del tiempo en el eje X y los de la velocidad en el eje Y.

Observa que la grfica corresponde a una lnea recta que pasa por el origen de coordenadas. Por tanto, existe una relacin de proporcionabilidad entre ambas variables: cuando una de ellas se duplica la otra tambin se duplica, y si una de ellas disminuye la otra tambin disminuye.

Nuestros pulmones contienen aire. Por esta razn se comprimen cuando buceamos. Para comprobar este hecho sumergimos un globo que contiene un litro de aire y se obtienen los valores para la presin y el volumen del globo que se indican en la tabla de datos. Realiza la representacin grfica y escribe la ecuacin matemtica que se deduce.

En este caso dibujamos una grfica representando los valores del volumen en el eje X y los de la presin en el eje Y.

La grfica corresponde a una curva del tipo hiprbola, lo que nos indica que las dos magnitudes son inversamente proporcionales; es decir, cuando una de ellas (el volumen) se reduce a la mitad, la otra (la presin) se duplica.

6. EJERCICIO RESUELTO 7. EJERCICIO RESUELTO


medida3.

medida4.

medida5.

medida6.

medidaTiempo (s) 1 2 3 4 5 6Velocidad (km/h)

36 72 106 144 180 216


medida3.

medida4.

medida5.

medidaVolumen (L) 1 0,50 0,33 0,25 0,20Presin (atm)

1 2 3 4 5


medida3.

medida4.

medida

Presin (atm) 4 3 2 1

Volumen (L) 2 2,67 4 8


medida3.

medida4.

medida5.

medida6.

medida

Tiempo (min) 0 2 4 6 8 10

T (C) 20 17

Velocidad (km/h)

Tiempo (s)

250

200

150

100

50

00 1 2 3 4 5 6

Presin (atm)

Volumen (L)

5

4

3

2

1

00,0 0,80,60,40,2 1,0

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16

Normas de seguridad en el laboratorio

Una buena parte del trabajo que realizan los fsicos y los qumicos tiene lugar en los laboratorios. Los estudiantes de estas ciencias tambin hacen parte de su estudio en los laboratorios, unas instalaciones en las que hay materiales frgiles y precisos y productos que pueden ser peligrosos.

Para trabajar con seguridad y aprovechamiento en el laboratorio debes seguir estas normas:

4

1. Observa dnde estn las salidas ylos equipos de emergencia. Aprende a utilizar los lavaojos porsi te salpica algn producto.

2. Utiliza guantes y gafas deseguridad cuando sean necesarios.

3. Haz solo los experimentos que te indique tu profesor oprofesora; no trates de hacer pruebas por tu cuenta.

4. Ordena la mesa. Dejatus libros y la ropa en el lugar apropiado.

5. No te muevas ms de lo necesario. No corras ni juegues.

6. No comas, ni bebas ni masques chicle.

7. Lvate bien las manos cuando salgas del laboratorio.

8. Los productos del laboratorio no se deben tocar, oler ni probar.

9. No manejes productosdesconocidos. Si algn frasco notiene etiqueta, no lo uses y avisa al profesor.

10. Maneja los aparatos elctricos con seguridad y nunca con las manos mojadas.

11. Utiliza material limpio para coger un producto de un frasco, a fin deevitar contaminar todo elrecipiente.

12. Al terminar el trabajo, deja elmaterial limpio y ordenado, y los productos en su sitio.

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17

13. No pipetees los lquidos con la boca; utiliza siempre las piezas deseguridad.

14. No utilices material de vidrio roto; si se te rompe algo, avisa alprofesor o profesora.

18. Si utilizas material de precisin (balanzas, cronmetros, calibrador, etc.), procura que no se golpee ni se moje ole entre polvo. As evitas que se deteriore.

15. Si tienes que calentar un tubo de ensayo, sujtalo con unas pinzas. Haz que se mantenga inclinado de forma que su boca no apunte hacia ti ni a ningn compaero.

16. Si necesitas utilizar un instrumento o aparato, procura cogerlos de uno en uno, y si manejas algn producto de un frasco, cirralo inmediatamente despus.

17. Si necesitas tirar algo, pregunta al profesor cmo lo puedes hacer para evitar verter posibles lquidos contaminantes.

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18

ResumenLA MATERIA Y SUS PROPIEDADES

. Materia es todo aquello que ocupa un lugar en el y que tiene .

. Las propiedades de la materia son comunes a toda la y sirven para identificar unas de otras.

Son propiedades la masa y el .

. Las propiedades son aquellas que tienen un valor propio y caracterstico para cada . Ejemplos: la densidad y la de ebullicin.

. La densidad es una propiedad que mide la cantidad de por unidad de (d = masa / ).

LA MEDIDA

. Una es cualquier propiedad de la materia que puede ser ; es decir, que se puede expresar

con un nmero y una .

. El metro, el kilogramo, el segundo son ejemplos de unidades correspondientes a magnitudes .

. Las magnitudes son las que se obtienen en funcin de las magnitudes fundamentales. Por ejemplo, el

cuadrado, el cbico o el m/s.

Para medir usamos diferentes aparatos.

NORMAS DE SEGURIDAD EN EL LABORATORIO

Bien Mal

Correr para acabar antes. 3

Beber los productos qumicos.

Lavarse las manos al salir.

Improvisar para hacer nuevos experimentos.

Llevar el pelo suelto.

Ordenar la mesa.

Magnitudes fundamentales del SI

Magnitud Unidad Smbolo

Longitud Metro

kg

Segundo

Temperatura

Cantidad de sustancia

A

Candela

La madera y el grafito tienen propiedades diferentes.

Grafito

Madera

Medir la masa de una sustancia.

Medir la temperatura.

Medir el volumen de un lquido.

Medir el espesor de una moneda.

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-Lo medimos?






21






19

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20

Los tres estados de la materia

1.1 La materiaTodo lo que nos rodea y podemos percibir con nuestros sentidos est formado de materia. El libro que estamos leyendo, el lpiz con el que escribimos, el agua que bebemos y el aire que respiramos son materia.

La materia es todo aquello que tiene masa y ocupa un espacio, es decir, tiene volumen.

La materia que observamos se puede presentar en estado slido, lquido o gaseoso.

1

Una sustancia se expande si aumenta su volumen. Por ejemplo, el alcohol de un termmetro se expande cuando aumenta su temperatura.

Una sustancia se comprime sitiene la propiedad de reducir suvolumen. Por ejemplo, una esponja alser aplastada.

NO OLVIDES

Slidos Lquidos Gases

La forma y el volumen de la roca (slido) no varan aunque los introduzcamos en otro recipiente diferente.No se expanden.No se comprimen.Ejemplos: hielo, azcar, mrmol, etc.

Los lquidos no tienen forma propia; adoptan la forma del recipiente que los contiene, sin variar el volumen. No se expanden.Se comprimen con dificultad. Ejemplos: agua, aceite, alcohol, etc.

Los gases tienden a ocupar todo elespacio disponible. Su forma y su volumen cambian cuando se pasa de un recipiente a otro. Se expanden.Se comprimen.Ejemplos: vapor de agua, aire, etc.

1.2 Los gasesSi queremos saber la cantidad de azcar que hay en un terrn basta con ponerlo en una balanza. Sin embargo, resulta difcil medir di-rectamente la cantidad de gas que hay en un recipiente. Por eso esta cantidad se determina de forma indirecta midiendo el volumen que ocupa, la temperatura a la que se encuentra y la presin que ejerce.

Elvolumen del recipiente que contiene el gas se mide en litros (L) o en metros cbicos (m3) en el SI.

Paramedirlatemperatura utilizamos la escala Celsius (C) o la Kelvin (K) en el SI. Recuerda la relacin entre estas dos escalas:

T (K) = T (C) + 273

Lapresin que ejerce el gas sobre las paredes del recipiente que locontiene se mide en el SI con una unidad llamada pascal (Pa), con la atmsfera (atm) o con el milmetro de mercurio (mm Hg).

1 atm = 760 mm Hg = 101 325 Pa

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Actividades1. Indica si las siguientes afirmaciones son verdaderas

o falsas. Escribe correctamente las frases falsas.

a) Las sustancias lquidas tienen forma variable.

b) Las sustancias gaseosas y lquidas tienen forma constante.

c) Los slidos y lquidos se pueden comprimir.

d) Los lquidos, debido a su capacidad de expandirse, tienden a ocupar el mximo volumen posible.

e) Los slidos son compresibles; su forma y su volumen son variables.

f) Los lquidos no tienen forma propia, por lo que adoptan la forma del recipiente que los contiene.

g) Los gases tienen pequea compresibilidad.

h) Los slidos no tienen forma propia.

Convierte la temperatura de 285 K a escala Celsius.

Recuerda la relacin que existe entre la escala Celsius y la absoluta o Kelvin:

T (K) = T (C) + 273

En dicha relacin conocemos el valor T (K). Despejamos la temperatura que queremos hallar, laincgnita; en nuestro caso, T (C).

T (C) = T(K) - 273 "" T (C) = 285 - 273 = 12 " T (C) = 12 C

Qu capacidad en mL tiene un recipiente cuyo volumen es de 2 dm3?

Para responder a esta pregunta debes conocer las equivalencias entre volumen y capacidad, como se reflejan en la tabla:

Volumen Capacidad

1 m3 1000 L

1 dm3 1 L

1 cm3 1 mL

1 mm3 0,001 mL

Si 1 dm3 equivale a 1 L, 2 dm3 equivalen a 2 L. Por otra parte, un litro contiene 1000 mL, por lo que el recipiente al que nos referimos tiene una capacidad de 2 L = 2000 mL.



2. Transforma las siguientes temperaturas Celsius a la escala absoluta (Kelvin).

a) 0 C

b) 20 C

c) 27 C

d) -100 C

e) -27 C

f) -273 C

3. Expresa en grados Celsius las siguientes temperaturas:

a) 0 K

b) 300 K

c) 1000 K

4. Pasa a atmsferas las siguientes presiones:

a) 670 mm Hg

b) 600 mm Hg

c) 700 mm Hg

d) 1040 mm Hg

5. Expresa las siguientes medidas en cm3:

a) 200 mL

b) 1 L

c) 0,5 L

d) 100 m3

Se pueden distinguir dos casos:

Parasumardosnmerosenterosdelmismosigno:

1. Se suman sus valores absolutos.

Al resultado se aade el mismo signo de los nmeros.

(-2) + (-7) = -9

|-2| = 2|-7| = 7

2 " 2 + 7 = 9

Parasumardosnmerosenterosdedistintosigno:

1. Se restan sus valores absolutos (el menor del mayor).

2. Al resultado se aade el signo del nmero con mayor valor absoluto.

(+8) + (-11) = -3

|+8| = 8|-11| = 11

2 " 11 - 8 = 3

Opera con nmeros enteros

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La teora cintica y los estados de la materia

Para explicar los distintos estados de la materia, sus propiedades y los cambios de estado, los cientficos idearon la teora cintica.

Segn la teora cintica: Lamateria(slidos,lquidosygases)estformadaporpequeas

partculas en continuo movimiento. Entre las partculas hay vaco.

Laspartculassemuevenmsomenoslibrementedependiendo del estado.

Cuandolaspartculassemuevenmsrpidamente,esporquela temperatura es mayor.

2

La densidad de un cuerpo es lacantidad de materia que tiene enrelacin con el espacio que ocupa. Cuando decimos que un slido es ms denso que un lquido estamos diciendo que, en el mismo volumen, el slido tiene mayor cantidad de materia (partculas) queel lquido.

RECUERDA

Los tres estados de la materia segn la teora cintica

Slido Lquido Gas

En los slidos las partculas estn fuertemente unidas y muy juntas. Al moverse no cambian de posicin; solo pueden vibrar en torno a esas posiciones fijas. Por eso se mantiene la forma y el volumen.

La densidad de los slidos es mayor que la de los lquidos o los gases, pues sus partculas se encuentran muy prximas y ocupan poco volumen.

Las partculas de los lquidos estn menos unidas, ms separadas y menos ordenadas que las de los slidos. Pueden desplazarse unas sobre otras, lo que permite a los lquidos adaptarse a cualquier forma.

La densidad de los lquidos es menor que la de los slidos porque las partculas estn menos agrupadas y ocupan ms volumen.

Las partculas de los gases no estn unidas; existen grandes espacios vacos entre ellas y se pueden mover libremente. Por eso los gases no tienen forma propia y ocupan todo el volumen del recipiente que los contiene.

Los gases presentan la menor densidad, ya que sus partculas estn ms separadas ocupando el volumen mximo.

En los gases la distancia entre laspartculas puede aumentar paraocupar un volumen mayor odisminuir para ocupar unvolumen menor.

Por ello los gases, al contrario quelos slidos y lquidos, sepueden expandir y comprimir.

OBSERVALa presin que ejercen los gases es el resultado de los continuos choques de sus partculas sobre las paredes del re-cipiente que contiene el gas.

Entre las partculas del gas las fuerzas son muy poco intensas; de ah que se mue-van con total libertad. En un globo, por ejemplo, esto hace que las partculas del gas choquen continuamente con las pa-redes del globo.

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6. Seala si las siguientes afirmaciones son verdaderas o falsas:

V F Los slidos, como los gases, tienen forma propia.

V F En los lquidos las partculas se mueven libremente; por eso ocupan todo el espacio disponible y no tienen volumen ni forma fijos.

V F Las partculas que constituyen los slidos son capaces de vibrar un poco, pero no pueden desplazarse.

V F La expansin de un gas consiste en el aumento de la distancia entre sus partculas para ocupar un volumen mayor.

V F La compresin de un gas consiste en el aumento de la distancia entre sus partculas para ocupar un volumen menor.

V F En los gases las partculas se mueven con ms libertad que en los lquidos y en los slidos.

7. Utiliza la teora cintica para explicar por qu razn los slidos no se pueden comprimir.

8. Segn la teora cintica, por qu pueden moverse los lquidos y los gases fcilmente de un recipiente a otro?

a) Porque las partculas estn ocupando posiciones fijas.

b) Porque las partculas vibran ligeramente.

c) Porque las partculas tienen cierta libertad para moverse.

d) Porque su densidad es muy baja.

9. Por qu crees que un lquido, como el agua, puede adoptar la forma del recipiente que lo contiene?

a) Porque las partculas que constituyen los lquidos pueden desplazarse unas sobre otras.

b) Debido a los grandes espacios que hay entre las partculas de los lquidos.

c) Porque los lquidos se pueden expandir para ocupar un volumen mayor.

d) Porque las partculas del lquido pueden dilatarse con facilidad.

10. Si introducimos aire en un recipiente que ya contiene otro gas, aumentar o disminuir la presin?

Explica tu respuesta.

Actividades11. Colocamos un baln de goma a la intemperie durante

varios das. Al observar el baln podemos ver que est deformado, hinchado o deshinchado segn sea de da o de noche.

a) Qu crees que ha ocurrido?

b) Cmo lo explica la teora cintica?

12. A partir de la teora cintica, explica por qu para licuar un gas (transformarlo en lquido) se debe bajar la temperatura.

a) Porque as las partculas tienen ms libertad para moverse por todo el recipiente.

b) Porque as las partculas se mueven ms despacio ytienen menos libertad.

c) Porque as las partculas vibran ms.

d) Porque as hace ms calor.

13. La densidad de una misma sustancia en estado slido, es siempre mayor que en estado lquido? Por qu?

14. Explica, basndote en la teora cintica, por qu aumenta la fluidez de la miel al calentarla.

15. Completa las frases relacionadas con la teora cintica de los gases eligiendo la opcin correcta.

a) Las fuerzas de atraccin entre las partculas de los gases son muy intensas / muy dbiles.

b) La temperatura / densidad del gas depende de la rapidez con que se muevan sus partculas.

c) Cuando aumenta la temperatura de un gas, aumenta la velocidad / densidad de sus partculas.

d) Al aumentar la energa cintica, las partculas chocan con ms frecuencia sobre las paredes delrecipiente, aumentando su volumen / temperatura.

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3 Leyes de los gasesEn los siglos XVII, XVIII y XIX varios cientficos estudiaron el comporta-miento de los gases y establecieron las leyes de los gases.

3.1 Ley de Boyle-MariotteRobert Boyle y Edm Mariotte estudiaron cmo variaba la presin de un gas al modificar el volumen manteniendo la temperatura constante.

Observa el dibujo del cilindro con un mbolo en cuyo interior hay un gas.

Latemperaturaeslamismaenlostresrecipientes.

EnelrecipienteAelvolumenesmayor.Laspartculasestnmsseparadas unas de otras y chocan con menor frecuencia con las paredes del recipiente.

EnCelvolumenesmenor.Laspartculaschocanmsamenudocontra las paredes del recipiente. Por eso la presin es mayor.

La experiencia realizada es igual para todos los gases. Podemos sacar las siguientes conclusiones:

Amayorvolumen,menorpresin.Cuandodisminu-ye el volumen, aumenta la presin.

LasvariablesP y V son inversamente proporcionales.

Matemticamente podemos expresar la ley de Boyle-Mariotte as:

P ? V = cte. ; P1 ? V1 = P2 ? V2

Dos variables son inversamente proporcionales cuando al aumentar una de ellas la otra disminuye y, adems, se mantiene constante el producto entre los respectivos valores de las variables.

En la experiencia de Boyle y Mariotte la presin y el volumen son inversamente proporcionales.

Identifica variables inversamente proporcionales

Para hacer un estudio similar al de Boyle-Mariotte necesitamos un dispositivo como el de la figura de arriba. Subiendo o bajando el mbolo variamos el volumen y leemos la presin en el manmetro.

La temperatura permanece constante en toda la experiencia. En la tabla de la izquierda se muestran los resultados de la experiencia. Con ellos construimos la grfica.

Calcula el producto de la presin por el volumen en cada medicin y comprobars que es constante.

V (L) P (atm) P $ V

30

15

10

7,5

6,0

5,0

3,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

5,0

15

EXPERIENCIA: Boyle-Mariotte

Al reducir el volumen la presin aumenta (si la temperatura se mantiene constante).

Manmetro (indica la presin)

5 10 15 20 25 30

5,0

4,54,03,5

3,02,52,0

1,51,00,50,0

P (atm)

V (L)0

A

B

C

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25

16. Completa la siguiente tabla aplicando la ley de Boyle-Mariotte.

P (atm) P1 = 1 P2 = 2 P3 = P4 = 10

V (L) V1 = 2 V2 = V3 = 0,25 V4 =

17. En un recipiente de 5 L ( V1 ) se introduce gas oxgenoa la presin de 4 atm ( P1 ). Qu presin ejercer si duplicamos el volumen del recipiente ( V2 = 2 ? V1) sin que vare su temperatura?

18. Una masa de gas ocupa un volumen de 5 L ( V1 ) cuando lapresin es de 1 atm ( P1 ). Cul ser el nuevo volumen si la presin aumenta a 2 atm ( P2 ) y la temperatura no cambia?

19. Comprueba si los valores de la siguiente tabla tomados a temperatura constante cumplen la ley de Boyle-Mariotte.

P (atm) V (L) P ? V

0,10 5,00

0,25 2,00

0,50 1,00

0,75 0,67

1,00 0,50

a) Fjate en la tabla de la pgina 28 y construye una grfica representando la presin en un eje y el volumen en el otro. Qu forma tiene la grfica?

b) Cmo es el producto de la presin por el volumen?

c) Cul ser la presin si el volumen es 0,1 L?

d) Cul ser el volumen del gas si la presin aumenta a 2atm?

Actividades

6 L de un gas se encuentran a la presin de1,5atmsferas. Cul ser el nuevo volumen del gas siaumenta la presin a 2 atmsferas?

Como la temperatura es constante, empleamos la ley de Boyle-Mariotte:

P1 ? V1 = P2 ? V2

Del enunciado del problema conocemos V1 (6 L),P1 (1,5 atm) y P2 (2 atm).

A continuacin tenemos que despejar V2 de la ecuacin. Para ello pasamos P2 al otro lado de la ecuacin. Como est multiplicando, pasar dividiendo:

P1 ? V1 = P2 ? V2 "

4,5? ?

VP

P V2 atm

1,5 atm 6 LL2

2

1 1= = ="

Ojo: no olvides nunca poner las unidades al acabar elproblema.


Todo lo que est multiplicando a la incgnita en un lado de la ecuacin pasa al otro lado de la ecuacin dividiendo. Observa:

3 ? x = 6 " x = 63

Todo lo que est dividiendo a la incgnita en un lado de la ecuacin pasa al otro lado multiplicando:

x3 = 4 " x = 4 ? 3

Despeja incgnitas en una ecuacin

1. Si puedes, utiliza papel cuadriculado.

2. Dibuja un sistema de ejes cartesianos.

3. Elige un eje para cada variable. Pon, al final delmismo, la letra que identifica la variable y, entre parntesis, su unidad. Por ejemplo, P (atm) o V (L).

4. Haz la escala para cada uno de los ejes. Tenpresente que tienes que poder representar todos losvalores de esa variable. As, ten en cuenta cules son los valores mnimo y mximo de cada magnitud que se representar en la grfica.

5. La escala de un eje no tiene por qu coincidir conla escala del otro. Por ejemplo, en el eje de las presiones, 1 cm puede representar 1 atm, mientras que en el eje de los volmenes 0,5 cm pueden representar 1 L.

6. Representa los puntos de cada pareja de datos de la tabla.

7. Dibuja la lnea que mejor se ajuste a los puntos. Recuerda que dicha lnea no tiene que pasar necesariamente por todos y cada uno de los puntos representados.

8. Tambin puedes emplear una hoja de clculo para elaborar las tablas y dibujar las grficas de manera automtica.

Representa los datos de una tabla en una grfica

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26

3.2 Ley de Gay-LussacJoseph-Louis Gay-Lussac estudi cmo variaba la presin de un gas cuando se modificaba su temperatura manteniendo constante el volumen del recipiente.

Observa el dibujo. Al calentar un gas en un recipiente cerrado:

Elvolumeneselmismoenambosrecipientes.

EnAlatemperaturaesmsbajaylaspartculassemuevenmsdes-pacio. Chocan con menos frecuencia contra las paredes del recipiente.

EnBlatemperaturaesmayoryaumentalavelocidaddelaspart-culas. Por tanto, el nmero de choques de las partculas contra las paredes del recipiente es mayor y, en consecuencia, aumenta la presin.

Al aumentar la temperatura tambin aumenta la presin (si el volumen no vara).

Calcula el cociente entre la presin y la temperatura; comprobars que es constante.

T (K) P (atm) P / T

200

320

400

520

600

720

800

0,5

0,8

1,0

1,3

1,5

1,8

2,0

2,5 $ 10-3

EXPERIENCIA: ley de Gay-Lussac

Hacemos un estudio similar al de Gay-Lussac. Necesitamos un dispositivo como el de la figura superior. Calentamos el recipiente para que vare la temperatura del gas y leemos la presin resultante en el manmetro.

En la tabla de la izquierda se muestran los resultados de la experiencia. La temperatura debe expresarse en kelvin (K). A continuacin construimos la grfica con los datos de la tabla.

A travs de la experiencia podemos sacar las siguientes conclusiones:

Alelevarlatemperaturaaumentalapresin;yaldis-minuir la temperatura tambin disminuye la presin.

LasvariablesP y T son directamente proporcio-nales.

Matemticamente podemos expresar la ley de Gay-Lussac as:

.TP

TP

TP

cte1

1

2

2= ="

Dos variables son directamente proporcionales cuando al aumentar la primera la segunda aumenta en la misma proporcin. Y al disminuir la primera tambin disminuye la segunda en la misma proporcin.

Es decir, el cociente entre ambas variables se mantiene constante. En la experiencia de Gay-Lussac la presin y la temperatura son directamente proporcionales.

Identifica variables directamente proporcionales

200 300 400 500 600 700 800

2,0

1,5

1,0

0,5

0,0

P (atm)

T (K)100

Termmetro Manmetro

A B

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27

21. En un recipiente de 5 L se introduce gas oxgeno a la presin de 4 atm ( P1 ) y se observa que su temperatura es 27 C ( T1 ). Cul ser su presin si la temperatura pasa a ser de 127 C ( T2 ) sin que vare el volumen?

22. Un gas ejerce una presin de 2 atm ( P1 ) a 0C ( T1 ). Cul ser su temperatura si ha pasado a ejercer una presin de 4 atm ( P2 ) sin que vare el volumen?

23. La ley de Gay-Lussac nos dice que, a volumen constante, la presin y la temperatura de un gas sonmagnitudes directamente proporcionales. Podemos decir que, a volumen constante, si se duplica la presin de un gas es porque se ha duplicado su temperatura?

24. Completa la siguiente tabla aplicando la ley de Gay-Lussac.

P (atm) 1 2 8

T (K) 100 400

25. Un volumen de 5 L de gas en condiciones normales (P1 = 1 atm, T1 = 273 K) se calienta hasta los 373 K ( T2 ).

a) Calcula la presin si el proceso se ha realizado en condiciones de volumen constante.

b) Qu ocurre si seguimos calentando manteniendo constante el volumen?

26 Manteniendo el volumen constante se ha medido lapresin de un gas a diferentes temperaturas. Los datos se recogen en la grfica:

2,0 2,2 2,4 2,6 2,8

280

250

220

190

P (atm)

T (K)

a) Cmo vara la temperatura cuando aumenta la presin del gas?

b) Expresa esta relacin en lenguaje cientfico (usando una frmula matemtica).

20. Seala si las frases son verdaderas o falsas. Cuando se calienta un gas en un recipiente cerrado:

V F El volumen no vara.

V F La temperatura aumenta.

V F La presin aumenta.

V F La presin disminuye.

V F La velocidad con que se mueven las partculas del gas aumenta.

V F El tamao de las partculas del gas aumenta.

V F La densidad del gas disminuye.

Actividades

Cierto volumen de un gas se encuentra a la presin de 1,2 atmsferas cuando su temperatura es de 25 C. A qu temperatura deber estar para que su presin sea de 0,8 atmsferas?

En primer lugar expresamos la temperatura en Kelvin:

T1 (K) = T1 (C) + 273 "" T1 (K) = 25 + 273 = 298 K

A continuacin sustituimos los datos en la ley de Gay-Lussac:

PTP

T11

2

2=

Del enunciado del problema deducimos que P1 = 1,2 atm, T1 = 25 C y P2 = 0,8 atm.

Como nos piden la temperatura en el segundo caso, despejamos T2. Para ello, como T2 est dividiendo a un lado de la ecuacin, la pasamos al otro lado multiplicando:

?TP

TP

TP

T P1

1

2

2

1

12 2= ="

Si despejamos T2, obtendremos la temperatura pedida. Para ello, como T1 est dividiendo en el primer miembro de la ecuacin, lo pasamos multiplicando al segundo miembro. Y como P1 est multiplicando en el primer miembro, lo pasamos al segundo dividiendo:

? ?TP

T P T PPT

1

12 2 2 2

1

1= ="

Finalmente sustituimos cada magnitud por su valor:

0,81,2298

198,6? ?T PPT

atmatmK

K2 21

1= = =


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28

3.3 Ley de Charles y Gay-LussacJacques Alexandre Charles analiz las variaciones que experimen-taba el volumen de un gas cuando se variaba la temperatura y se mantena constante la presin. Ms tarde Gay-Lussac repiti sus ex-periencias.

Observa el dibujo.

Lapresineslamismaenambosrecipientes.

EnAlatemperaturaesmsbajaylaspartculasdelgassemuevenms lentamente.

EnBlatemperaturadelgasesmayorylaspartculassemuevencon mayor rapidez y tardan menos tiempo en alcanzar las paredes del recipiente. Si queremos que no aumente la presin, entonces se producir un aumento de volumen (el mbolo se desplazar hacia arriba).

La ley de Charles y Gay-Lussac nos dice que el volumen y la temperatura son directamente proporcionales cuando la presin del gas se mantiene constante.

OBSERVA

Hacemos un estudio para comprobar las conclusiones de Charles. Para ello necesitamos un dispositivo similar al de la figura de arriba.

Calentamos el recipiente para que vare la temperatura delgas y dejamos que el mbolo pueda subir o bajar, con el fin de que la presin sea constante. Medimos elvolumen en cada caso.

En la tabla de la izquierda se muestran los resultados de la experiencia. Con ellos construimos la grfica.

En cada medicin calcula el cociente entre el volumen y la temperatura; comprobars que permanece constante.

La temperatura debe expresarse en kelvin (K).

T (K) V (L) V/T

100

150

200

250

300

350

400

2

3

4

5

6

7

8

0,02

EXPERIENCIA: ley de Charles y Gay-Lussac

A travs de la experiencia podemos sacar las siguientes conclusiones:

Alaumentarlatemperaturadelgas,manteniendolapresincons-tante, el volumen tambin aumenta; y al disminuir la temperatura el volumen tambin disminuye.

Elvolumenylatemperaturasonmagnitudesdirectamente pro-porcionales.

Matemticamente podemos expresar la ley de Charles y Gay-Lus-sac as:

.TV

TV

TV

cte1

1

2

2= ="

Al aumentar la temperatura aumenta elvolumen (si la presin se mantiene constante).

Termmetro

Manmetro

100 200 300 400

8

6

4

2

0

V (L)

T (K)0

A B

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29

27. Completa el texto sobre las leyes de los gases.

a) La ley de Boyle dice que para una misma masa de gas y a temperatura constante, la presin y el volumen son magnitudes proporcionales. Esto significa que, al duplicar lapresin, el volumen .

b) La ley de Gay-Lussac expone que para una misma masa de gas y a volumen constante, la presin y la temperatura son magnitudes proporcionales. Esto significa que, al duplicarse latemperatura, la presin .

c) La ley de Charles y Gay-Lussac afirma que, para una misma masa de gas y a presin constante, el volumen y la temperatura son magnitudes

proporcionales. Como consecuencia, al duplicar la temperatura, elvolumen .

28. Relaciona cada figura con la ley correspondiente.

29. En un recipiente de 5 L ( V1 ) se introduce gas oxgeno a la presin de 4 atm y se observa que su temperatura es 27 C ( T1 ). Qu volumen ocupar a 127 C ( T2 ) si no vara la presin?

30. Un gas ocupa un volumen de 5 L ( V1 ) a 0 C ( T1 ). Cul ser su temperatura si ha pasado a ocupar un volumen de 10 L ( V2 ) sin que vare su presin?

31. La ley de Charles y Gay-Lussac nos dice que, a presin constante, el volumen y la temperatura de un gas son magnitudes directamente proporcionales. Podemos decir que, a presin constante, si se duplica el volumen de un gas es porque se ha duplicado su temperatura?

32. Completa la siguiente tabla aplicando la ley de Charles y Gay-Lussac.

V (L) 2 5 48

T (K) 100 200

33. Qu volumen ocupar un gas a 300 K ( T2 ) si a 250 K ( T1 ) ocupaba 2 L ( V1 ) y la presin no vara?

Actividades

Un gas ocupa un volumen de 1,5 L a la temperatura de 25 C. Cul ser su nuevo volumen si bajamos la temperatura a 7 C?

En primer lugar expresamos las temperaturas en kelvin:

T1 (K) = T1 (C) + 273 " " T1 (K) = 25 + 273 = 298 K

T2 (K) = T2 (C) + 273 " " T2 (K) = 7 + 273 = 280 K

A continuacin escribimos la ley de Charles y Gay-Lussac:

T TV V1

1

2

2=

Como conocemos V1, T1 y T2, tenemos que despejar V2. Para ello, como T2 est dividiendo en el segundo miembro, pasa multiplicando al primero:

?T T T

TV V V

V1

1

2

2

1

12 2= ="

A continuacin sustituimos los datos:

2 2 22981,5

280 1,40? ?T

T VV

V VKL

K L1

12 = = =" "


Leyde Boyle-Mariotte

Leyde Gay-Lussac

LeydeCharles y Gay-Lussac

B

C

A

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30

Los cambios de estado

Todas las sustancias pueden cambiar de un estado a otro si se modi-fica la temperatura. Por ejemplo, cuando metemos agua en el con-gelador se solidifica y se convierte en hielo.

4.1 De slido a lquido y viceversaAl calentar una determinada cantidad de hielo aumentamos su tem-peratura y, al cabo de cierto tiempo, se convierte en lquido.

El proceso mediante el cual un slido pasa al estado lquido se llama fusin. El proceso inverso se llama solidificacin.

La temperatura a la que se produce el cambio de estado slido a l-quido se llama temperatura o punto de fusin. La temperatura de fusin y la de solidificacin de una sustancia son la misma.

4.2 De lquido a gas y viceversaSi calentamos agua lquida, al cabo de un tiempo empiezan a apare-cer burbujas, es decir, comienza a hervir y pasa al estado gaseoso.

El proceso mediante el cual un lquido pasa a gas (vapor) se denomina vaporizacin. El proceso inverso, paso de gas a lquido, se llama condensacin.

La temperatura a la que se produce el cambio de estado lquido a gas se llama temperatura o punto de ebullicin.

4.3 De slido a gas y viceversaEn algunos casos un slido puede transformarse en gas directamente.

Este paso directo de slido a gas se llama sublimacin. Tambin puede producirse el proceso inverso. El paso de gas a slido se llama condensacin o sublimacin regresiva.

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La vaporizacin (o paso de lquido a gas) se puede producir por ebullicin o por evaporacin.

Sielprocesotienelugarentoda la masa del lquido y a su temperatura de ebullicin, recibe el nombre de ebullicin. Es lo que ocurre cuando hierve el agua en el fuego.

Siseproduceacualquiertemperatura y solo se efecta en la superficie del lquido se denomina evaporizacin. Es lo que ocurre cuando tendemos la ropa a secar.

NO OLVIDES

Cada sustancia pura tiene un punto de fusin y ebullicin caracterstico.

Por ejemplo, el punto de fusin delagua es de 0 C, y el de ebullicin, de 100 C. En el amoniaco, sinembargo, el punto de fusin es -77,7 C, y el de ebullicin, -33,3 C.

LO SABAS?

Sublimacin

Sublimacin regresiva

Fusi

n VaporizacinCondensacinSolid

ificac

in

LQUIDO

SLIDO GAS

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34. Completa las siguientes frases:

a) El paso de slido a lquido se llama .

b) El paso de gas a lquido se llama .

c) El paso de slido a gas se llama .

d) El paso de lquido a gas se llama .

e) El paso de lquido a slido se llama .

f) El paso de gas a slido se llama .

35. Qu cambios de estado se dan por enfriamiento? Y por calentamiento? Organzalos en una tabla.

Por enfriamiento Por calentamiento

Fusin

36. Razona los cambios de estado que se producen en los siguientes casos:

a) Los bloques de algunas rocas, como el granito, se pueden romper durante las heladas nocturnas debido al agua introducida en las grietas.

b) Los vapores de yodo pueden originar unos cristales de color violeta al disminuir la temperatura.

c) El aroma de un perfume llega hasta nuestra nariz.

37. Marca nicamente las frases verdaderas:

a) Cuando una sustancia cambia de estado se transforma en otra sustancia.

b) En todos los cambios de estado se produce un aumento de temperatura.

c) Si calentamos una sustancia slida podemos fundirla.

d) Para que el agua pase del estado lquido al slido es necesario alcanzar una temperatura de 100 C o ms.

38. Qu significa que el punto de ebullicin del alcohol es 78 C?

a) Que la temperatura a la que se funde y pasa al estado lquido es de 78 C.

b) Que el alcohol hierve a temperaturas por debajo de 78 C.

c) Que la temperatura exacta a la que hierve el alcohol y pasa al estado gaseoso es de 78 C.

d) Que la temperatura a la que se produce la condensacin del alcohol est por encima de 78 C.

39. Comenta las siguientes frases, indicando si son verdaderas o falsas:

a) Cada sustancia pura tiene su propio punto de fusin y de ebullicin.

b) La temperatura de cambio del estado slido a lquido es la misma que la temperatura de cambio de lquid

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