fÍsica y quÍmica 3º eso i.e.s. chan do monte
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FÍSICA Y QUÍMICA 3º ESO I.E.S. CHAN DO MONTE
1. LA MATERIA2. ESTADOS DE LA MATERIA3. TEORÍA CINÉTICO-MOLECULAR
A. SÓLIDOSB. LÍQUIDOSC. GASES
4. CAMBIOS DE ESTADO5. LEYES DE LOS GASES
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DEFINICIÓN: Es todo aquello que tiene masa y que ocupa un lugar en el espacio.
CARACTERÍSTICAS:Todas las sustancias tienen características propias que permiten identificarlas:
DENSIDAD: es la masa que tiene una sustancia por unidad de volumen.
Unidades: kg/m3 ; g/cm3 …
TEMPERATURA DE FUSIÓN: temperatura a la que se funde un sólido.TEMPERATURA DE EBULLICIÓN: temperatura a la que un líquido hierve.SOLUBILIDAD: capacidad para disolverse en disolventes (agua, disolventes orgánicos…)DUREZA: es la resistencia a ser rayado. La escala de dureza de Mohs representa la
dureza de algunas sustancias que sirven como referencia.
d = MV
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La materia puede estar en tres estados: sólido, líquido y gas.
También hay un cuarto estado, el plasma, que se alcanza a temperaturas muy altas (es el estado en el que están los elementos en las estrellas, los rayos…).
Los cambios entre estos estados se pueden conseguir calentando y enfriando, y cambiando la presión.
condensación
Vaporización(ebullición)
ESQUEMA DE LOS CAMBIOS DE
ESTADO
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Vídeo: sublimación del hielo seco
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A pesar de su nombre, es una teoría muy sencilla, elaborada en el S XVIII, cuando apenas se conocían los átomos.
Esta teoría permite explicar las principales características de los tres estados de la materia y el mecanismo por el que se producen los cambios de estado.
Se basa en 2 postulados:
La materia está formada por partículas unidas por fuerzas de cohesión más o menos intensas. Las partículas están en continuo movimiento y su velocidad es mayor cuanto mayor es la Temperatura
La TEMPERATURA, de hecho, es una medida del grado de agitación de las partículas. Cuando medimos con un termómetro, lo que obtenemos es información sobre lo rápido que se mueven las partículas
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SÓLIDO
GAS
LÍQUIDO
• Las partículas están unidas por fuerzas intensas.• Las partículas está ordenadas y ocupan posiciones fijas.• Sólo pueden vibrar.• Tienen una forma constante.• Tienen volumen constante.• Al aumentar la temperatura, los sólidos se dilatan debido a que las partículas vibran cada vez más, ocupando mayor volumen.
• Las partículas están unidas por fuerzas débiles.• No ocupan posiciones fijas y pueden trasladarse unas respecto a las otras, por eso los líquidos fluyen.• Tienen forma variable, pero volumen constante.• Se dilatan al aumentar la temperatura, debido a que las partículas se mueven más deprisa (ese es el principio en el que se basan los termómetros, ya que el líquido al calentarse, se dilata, y asciende por el interior del tubo).
• Las partículas son libres y no están unidas por fuerzas de cohesión.• Se mueven libremente por todo el volumen del recipiente, chocando entre ellas y con las paredes.• Forma y volumen variable (se adaptan al recipiente y lo ocupan por completo).• Su volumen aumenta con la temperatura, dilatándose más que los líquidos y que los sólidos.
ANIMACIÓN SOBRE LOS TRES ESTADOS: Sólido Líquido Gas
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DILATACIÓN ANÓMALA DEL AGUA
Todas las sustancias se dilatan cuando se calientan, es decir, aumentan de volumen y su densidad es menor.Sin embargo el agua, cuando se calienta entre 0 y 4ºC, en lugar de dilatarse se contrae. Esto hace que el agua entre 0 y 4ºC, sea más densa que el hielo a 0ºC. Por esta razón el hielo flota.En la gráfica se ve como entre 0 y 4ºC la densidad del agua aumenta, y a partir de ahí vuelve a disminuir normalmente.
Esto se debe a que en el hielo, sólido, las partículas están en posiciones fijas, alejadas. Pero en el agua se mueven y están más próximas, por eso es más densa.
Gracias a que el hielo flota, la vida en ríos y lagos helados puede conservarse.
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La Teoría Cinético-Molecular explica los cambios de estado en base a que al aumentar la Temperatura, aumenta la velocidad de vibración de las partículas.Cuando calentamos un sólido, aumenta su temperatura y sus partículas comienzan a vibrar cada vez más rápido, haciendo que las fuerzas de cohesión se debiliten. Llega un momento en que algunas fuerzas se rompen y las partículas pueden fluir, transformándose en un líquido.Si a continuación calentamos el líquido, sus partículas comenzarán a moverse más rápido, aumentando la Temperatura, hasta que se alcanza una temperatura en la que las fuerzas se rompen totalmente y las partículas escapan a estado gaseoso.Cuando calentamos el gas, las partículas libres se irán moviendo cada vez más rápido, y la Temperatura irá aumentando.
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En la gráfica anterior vemos que hay dos tipos de tramos:
Tramos en los que aumenta la T: al calentar la sustancia las partículas se mueven más rápido, aumentando la Temperatura.
Tramos horizontales: en los cambios de estado, la temperatura no cambia, permanece constante. Esto se debe a que el calor no se emplea en aumentar la velocidad de las partículas (T constante), sino en romper las fuerzas entre ellas.
Simulación
VAPORIZACIÓNEl proceso de vaporización puede ocurrir mediante dos mecanismos: EVAPORACIÓN: es el paso de líquido a gas de forma espontánea en la superficie del líquido. Ocurre a T menores que la T de ebullición.
EBULLICIÓN: es el paso de líquido a gas en todas las partículas del líquido, a la T de ebullición.
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TEMPERATURA DE EBULLICIÓN
La temperatura de ebullición de una sustancia, no es única. Por ejemplo el agua no siempre hierve a 100ºC.
En el Tíbet, puedes tomar te recién hervido, ya que a esa altitud, el agua hierve a unos 65ºC.
Durante la ebullición, el agua hierve porque las partículas del líquido se separan y pasan a estado gaseoso. Para ello, deben superar la presión del aire que está sobre ellas. Si la presión es baja (por ejemplo en el Tíbet) es más fácil que pasen al gas y no hará falta calentar tanto.
Y al contrario, en una olla a presión, la presión del aire es muy alta, y a las partículas del líquido les cuesta más pasar al gas, necesitan más energía. Por eso la temperatura de ebullición es mayor. En una olla a presión, la presión del aire es de unas 2 atm, y el agua hierve a 120ºC. A esa temperatura, los alimentos se cocinan más rápido.
T eb = 100ºC
T eb = 65º
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Cuando calentamos un sólido, un líquido o un gas, se dilatan, es decir, aumenta su volumen. Pero mientras los sólidos y los líquidos lo hacen sin seguir un patrón único, los gases lo hacen siguiendo unas reglas matemáticas muy sencillas.
Vamos a estudiar cómo cambia la presión, el volumen y la temperatura de los gases. Estas tres variables están relacionadas entre sí, pero vamos a estudiar como cambian, de dos en dos.
T
VP
Para comprender estas tres variables desde el punto de vista de la Teoría Cinética, hay que comprender qué es la Presión de un gas.
La Presión de un gas se debe al choque de las partículas contra las paredes del recipiente.
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UNIDADES
1 L = 1 dm3
1 atm = 760 mm de Hg = 101300 Pa
La escala Kelvin es la escala absoluta de T.K = ºC + 273,15
Experimento de Torricelli: a la orilla del mar, donde la P =1 atm, la columna de mercurio mide 760 mm.
Las escalas ºC y K son equivalentes, pero empiezan en puntos diferentes.El CERO ABSOLUTO es la temperatura más baja que existe. Es -273,15ºC = 0 K.
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5.1.- LEY DE BOYLE - MARIOTTE
Relaciona P y V, manteniendo T constante.Si encerramos un gas en un cilindro con un émbolo, al aumentar la Presión, el Volumen del gas disminuye. Es decir, P y V son inversamente proporcionales.
• Gráfica: al representar P frente a V se obtiene una hipérbola.
• Fórmula: P1 ∙ V1 = P2 ∙ V2
• Explicación de la TCM: Cuando disminuye el volumen del recipiente, las partículas están más concentradas y chocan más veces contra las paredes del recipiente, por tanto la P aumenta.
Manómetro
hipérbola
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5.2.- LEY DE CHARLES
Relaciona V y T, manteniendo la P constante.Si encerramos en un cilindro con un émbolo un gas y lo calentamos, veremos que al aumentar la T, el V también aumenta. Son directamente proporcionales.
• Gráfica: se obtiene una recta, ya que son directamente proporcionales.
• Fórmula: (OJO!! T EN KELVIN!!!)
• Explicación de la TCM: al calentar el gas, aumenta la velocidad de las partículas y chocan más veces con las pareces del recipiente, haciendo que el émbolo se expanda y el volumen aumente.
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2
1
1
T
V
T
V
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5.3.- LEY DE GAY-LUSSAC
Relaciona P y T, manteniendo el volumen constante. Si encellamos un gas en un recipiente herméticamente cerrado y rígido, al calentarlo veremos como la presión en su interior aumenta. Son directamente proporcionales.
• Gráfica: al representar los datos de la P frente a la T, obtenemos una línea recta, ya que son directamente proporcionales.
• Fórmula: (OJO!! T EN KELVIN!!!)
•Explicación según la TCM: al calentar el gas, sus partículas se mueven más deprisa y chocan más veces y más fuerte contra las paredes del recipiente, provocando más presión.
2
2
1
1
T
P
T
P
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5.4.- LEY GENERAL DE LOS GASES
Estas tres ecuaciones se pueden englobar en una sola:
2
22
1
11
2
2
1
1
2
2
1
1
2211
T
VP
T
VP
T
P
T
P
T
V
T
V
VPVP
(OJO!! T EN KELVIN!!!)
SIMULACIÓN DE LAS LEYES DE LOS GASES
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