Consejería de Educación, Universidades y Empleo

IES “Romano García”

(30013581)

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TEMA 2 : LA MATERIA : ESTADOS FÍSICOS 2.1 LOS GASES Y LA TEORÍA CINÉTICA. - Magnitudes de los gases : - Volumen (m3 o litros) - Temperatura (K = grado Kelvin o Kelvin) K = ºC + 273 - Presión (atmósferas o mm Hg) 1 atmósfera = 760 mm Hg Teoría cinética de los gases : Los gases

- Están formados por partículas muy pequeñas separadas unas de otras y en continuo movimiento, chocando entre sí, y con las paredes del recipiente. Cuando chocan cambian de dirección pero no de velocidad.

- Ocupan el volumen del recipiente que los contiene. - Ejercen presión sobre las paredes del recipiente debido a los choques de las paredes. - Elevan su temperatura, cuanto mayor es la velocidad de las partículas.

A MAYOR VELOCIDAD, MAYOR TEMPERATURA. A MENOR VELOCIDAD, MENOR TEMPERATURA.

CERO ABSOLUTO : 0K. Temperatura más baja. Se alcanza cuando las partículas dejan de moverse. 2.2 LEYES DE LOS GASES Estudian el comportamiento de los gases analizando su presión, volumen y temperatura. UNIDADES DE MEDIDA USADAS EN ESTAS LEYES

P = atmósferas(atm); V = litros (L) ; T = Kelvin (K) LEY DE BOYLE – MARIOTTE (S XVII) (Ley isotérmica)

A temperatura(T) constante se cumple que:

Si reducimos la presión(P) sobre el gas, el volumen(V) aumenta. Si aumentamos la presión(P) sobre el gas, el volumen(V) disminuye. SI Tª ES CTE. P · V = CTE P1 · V1 = P2 · V2

Explicación por la teoría cinética : Si la temperatura es constante, las partículas se mueven siempre a la misma velocidad. Al reducir el volumen, las partículas llegan antes a las paredes del recipiente y, por tanto, aumenta la presión. Si aumentamos el volumen, las partículas tardan más en llegar a las paredes y, por tanto, disminuye la presión.

http://youtu.be/K7Z6RLq6fA4

http://youtu.be/-TQfOMFozp0

LEY DE GAY-LUSSAC: (s.XIX) (Ley isocórica)

A volumen(V) constante se cumple que:

Si reducimos la temperatura(T) del gas, la presión(P) que ejerce disminuye. Si aumentamos la temperatura(T)del gas, la presión(P) que ejerce aumenta.

SI Volumen(V) ES CTE.

CTET

P=

2

2

1

1

T

P

T

P=

Explicación por la teoría cinética : Si la temperatura aumenta es porque la velocidad de las partículas aumenta. Si el volumen permanece constante, las partículas llegan antes a las paredes del recipiente por lo que aumenta la presión. Si la temperatura baja, es porque disminuye la velocidad de las partículas. Al ir más lentas tardan más en llegar a las paredes con lo cual disminuye la presión.

http://youtu.be/VNU6YpKmLtM

LEY DE CHARLES: (s.XVIII) (Ley isobárica)

A presión(P) constante se cumple que:

Si reducimos la temperatura(T) del gas, el volumen(V) que ocupa el gas disminuye. Si aumentamos la temperatura(T)del gas, la volumen(V) que ocupa el gas aumenta.

SI la presión(P) ES CTE.

CTET

V=

2

2

1

1

T

V

T

V=

Explicación por la teoría cinética : Si la presión es constante, al aumentar la temperatura, como aumenta la velocidad de las partículas, para que ejerza la misma presión deben aumentar el volumen. Si disminuye la temperatura, para que se mantenga la presión debe disminuir también el volumen.

http://www.youtube.com/watch?v=4kr1UROrE3U

Resumimos estas leyes en la siguiente fórmula. CTET

VP

T

VP=

⋅

=

⋅

'

''

Esta constante depende de la cantidad de gas que hay:

Si hay 1 mol de gas R = 0,082 ·Kmol

Latm

⋅

⋅

� RT

VP=

⋅

� TRVP ⋅=⋅

Para n moles la ecuación queda de la siguiente manera: TRnVP ⋅⋅=⋅

ECUACIÓN GENERAL DE LOS GASES PERFECTOS O EC. GENERAL DE CLAPEYRON.

Se define el mol como la masa de 6,023.1023

unidades elementales.

Cuando se usa el mol las unidades elementales deben ser especificadas, pudiendo ser átomos, moléculas, iones�

El mol es la unidad de cantidad de materia del Sistema Internacional de Unidades (S.I.)

La masa de un mol en gramos es igual al valor de la masa atómica o molecular.

2.3 LOS ESTADOS DE LA MATERIA Y LA TEORÍA CINÉTICA La teoría cinética de los gases permite explicar todos los estados de la materia. En el siglo XIX, los científicos Maxwell y Boltzmann desarrollaron la teoría cinética que permite explicar el comportamiento de los gases. Estudios posteriores han permitido generalizar la teoría y explicar así los tres estados de la

materia porque según la teoría cinética : http://www.youtube.com/watch?v=VJ3xzfnGUGA

- La materia está formada por partículas más o menos unidas dependiendo del estado de agregación en que se encuentre. - Las partículas se mueven, más o menos, libremente dependiendo del estado. A mayor temperatura, mayor velocidad. ¿Pero se puede justificar experimentalmente esta teoría? Sí. De hecho, los científicos llevaban tiempo observando en el microscopio que el polen en el agua se movía continuamente y al azar. A este fenómeno le llamaron movimiento browniano. Einstein explicó que el movimiento del polen se debe al impacto de las partículas del agua sobre

ellos. http://youtu.be/IL4atcvxpWE Según la teoría cinética, los estados de la materia tienen la siguiente explicación :

http://youtu.be/c4EP-7cbpQY Estado sólido : Cuando la materia está en estado sólido, las partículas que la forman están fuertemente unidas entre sí, formando una estructura rígida. Por eso, mantienen forma y volumen y no se pueden comprimir ni expander. La teoría cinética explica la mayor densidad de los sólidos : las partículas están muy próximas y ocupan poco volumen. (Hay mucha masa en poco volumen) Si se calienta sólo se separan un poco(dilatación del cuerpo). Estado líquido : Cuando la materia se encuentra en estado líquido, la unión de las partículas es más débil y se pueden deslizar unas sobre otras. Su estructura no es rígida por eso, aunque mantiene el volumen constante, se adapta a la forma del recipiente que lo contiene. Las partículas están más separadas que las de los sólidos por eso se pueden comprimir un poco. La densidad de los líquidos es menor que la de los sólidos porque las partículas están menos agrupadas y ocupan más volumen. Los líquidos se dilatan más que los sólidos al aumentar la temperatura. Estado gaseoso : Cuando la materia está en estado gaseoso, las partículas están aisladas y tienen más libertad para moverse. Los gases tienen forma y volumen variable, en función del recipiente que lo contiene. Se pueden comprimir puesto que podemos hacer que las partículas estén más próximas entre sí. Los gases tienen menor densidad, ya que las partículas están separadas y ocupan un volumen máximo.

2.4.- LOS CAMBIOS DE ESTADO

Los cambios de estado son fenómenos físicos: cambia el estado en el que se presenta pero no su naturaleza. En el paso de sólido a gaseoso (sublimación, fusión y vaporización) hay que comunicar energía, hay que elevar la temperatura. En el paso de gaseoso a sólido (sublimación inversa, condensación y solidificación) se pierde energía, la temperatura debe bajar Llamamos punto de fusión a la temperatura en la que se produce el cambio de estado sólido a líquido. Coincide con el punto de solidificación. Llamamos punto de ebullición a la temperatura en la que se produce el cambio de estado líquido a gaseoso en toda la masa del líquido. Coincide con el punto de condensación. Estas propiedades son propiedades específicas de las sustancias puras, ya que tienen un valor fijo, y son variables en las mezclas.

Teoría cinética y cambios de estado

La teoría cinética sirve para explicar también los cambios de estado de la matería. Si acercamos un trozo de hielo a una fuente de calor, se producen los siguientes cambios de estado. Estado sólido : Las partículas está fuertemente unidas. Aplicamos calor, empiezan a vibrar por eso aumenta la temperatura. De sólido a líquido : La energía se invierte en romper las fuerza que unen las partículas del estado sólido al líquido. No hay aumento de temperatura. Estado líquido : El calor se invierte en aumentar el movimiento de las partículas. Hay aumento de temperatura. De líquido a gaseoso : El calor se invierte en terminar de romper las fuerzas que mantienen las partículas unidas para pasar a estado gaseoso. No hay aumento de la temperatura. Estado gaseoso : El calor se invierte en aumentar el movimiento de las partículas, por tanto, hay aumento de temperatura. Si hay volumen constante(recipiente cerrado), aumentará la presión.

http://www.educaplus.org/play-261-Curva-de-calentamiento-del-agua.html Cambio bajo ciertas condiciones : La temperatura de cambio de estado depende de las condiciones externas a las que está sometido el gas. A mayor presión la temperatura de ebullición aumenta ya que la energía que necesitan las partículas, para liberarse de las fuerzas que las unen, es mayor. Y viceversa. Diferencias entre evaporización y ebullición : Evaporización es el cambio de estado de líquido a gas que se produce en la superficie de un líquido La evaporización se produce en mayor o menor medida a cualquier temperatura. Depende de la superficie libre y del viento que haya. Ebullición es el cambio de estado líquido a gas que se produce en toda la masa del líquido.