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La materia: estados físicos 2. ESTADO: Sólido, Líquido y Gaseoso. CLIC PARA CONTINUAR ESTADOS DE LA MATERIA Las sustancias pueden encontrarse en 3 estados:

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1 La materia: estados físicos 2

2 ESTADO: Sólido, Líquido y Gaseoso. CLIC PARA CONTINUAR ESTADOS DE LA MATERIA Las sustancias pueden encontrarse en 3 estados: sólido, líquido y gaseoso. Entonces, ¿de que depende que una sustancia esté en uno u otro estado?. Depende de las condiciones de PRESIÓN (P) y TEMPERATURA (T), en las que se encuentre dicha sustancia. CURIOSIDAD: El agua es la única sustancia que se encuentra en la naturaleza en los 3 estados. EJEMPLO: El AGUA, cuando la Presión es de 1 atmosfera,: es hielo si T es menor de 0ªC, es liquida si T está entre 0ªC y 100ºC, y es vapor a T>100ºC. EJEMPLO: El AGUA, cuando la Presión es de 1 atmosfera,: es hielo si T es menor de 0ªC, es liquida si T está entre 0ªC y 100ºC, y es vapor a T>100ºC. AGUA, P= 1 atm T < 0ºC0ºC < T < 100ºCT > 100ºC SOLIDOLIQUIDOGAS

3 Gases CLIC PARA CONTINUAR Un gas, se caracteriza porque tiene: 1.FORMA VARIABLE (*), a diferencia de los sólidos. 2.VOLUMEN VARIABLE (*), a diferencia de los sólidos y líquidos. (*) la del recipiente que lo contiene. De (2) se deduce que: LOS GASES PUEDEN COMPRIMIRSE Y EXPANDIRSE. Para estudiar este comportamiento tan particular, diversos científicos realizaron varias experiencias, que consistían en aislar una cierta cantidad de gas y, de forma controlada (en el laboratorio), medir sus variables de estado : P, V y T. NOTA: Las variables de estado de un gas, son todas aquellas magnitudes que varían en un gas y son: P, V y T. Dicho de otro modo, para conocer el estado de un gas necesito saber el valor de P, V y T.:

4 Gases CLIC PARA CONTINUAR ¿QUE SON CADA UNA DE LAS VARIABLES DE ESTADO DE UN GAS? VOLUMEN: El volumen del gas equivale al volumen del recipiente que lo contiene. Se mide en litros (L), ó m 3 (S.I.) PRESIÓN: La presión de un gas es la fuerza que ejerce éste sobre las paredes del recipiente que lo contiene. Se mide en pascales (Pa=N/m 2 ) en el S.I., pero suele usarse como unidad ´la atmósfera (atm) o el milímetro de mercurio (mm Hg) TEMPERATURA: La temperatura a la que se encuentra el gas, tienen que ver con lo rápido que se mueven sus partículas. En el S.I. se mide en grados Kelvin (K), pero a veces se expresa en ºC. NOTA: Para operar, en los gases, siempre se usa grados KELVIN, pues siempre son mayores de cero (positivas). 1 atm = 760 mm Hg = Pa T (K) = T (ºC) + 273

5 Los gases y el método científico CLIC PARA CONTINUAR Documentación sobre las experiencias de Guericke, Gassendi y Mariotte. Experimentación: Se estudia la compresibilidad del aire. Análisis de datos mediante tablas y gráficos. Conclusiones: Se comprueba que el aire se puede comprimir. Publicación: Ley de Boyle-Mariotte. Observación: El aire se puede comprimir. Preguntas (Hipótesis): El aire está formado por partículas entre las cuales existe vacío. Nuevas preguntas ¿Hipótesis cierta? SÍNO 7 8 Ley de Boyle-Mariotte

6 Teoría cinética para los gases CLIC PARA CONTINUAR Los gases están formados por partículas muy pequeñas, separadas unas de otras que se mueven constantemente. Los gases ocupan el volumen de todo el recipiente que los contiene. Los gases ejercen presión sobre las paredes del recipiente que los contiene. Esta presión se debe a los choques de las partículas del gas con las paredes. Cuanto más rápido se mueven las partículas del gas, mayor es la temperatura. RECORDATORIO:

7 Escala Absoluta de Temperaturas CLIC PARA CONTINUAR Aumento de temperatura T = 0 KT = 300 KT = 1000 K EL CERO ABSOLUTO: - 273, 15 ºC Aumento de la velocidad de las partículas La Escala Absoluta de temperaturas, también llamadas ESCALA KELVIN, al igual que la Escala Centígrada, toma como referencias la temperatura de fusión (0ºC) y la temperatura de ebullición (100ºC) del agua. La Escala Kelvin se inicia en el CERO ABSOLUTO (0K), que es la temperatura a la cual las partículas de los gases no se mueven. ES LA TEMPERATURA MÁS BAJA POSIBLE. Y equivale a -273,15ºC. T (K) = T (ºC) + 273

8 Gases: Ley de Boyle-Mariotte Año 1662 CLIC PARA CONTINUAR Ley de Boyle-Mariotte. Cuando un gas experimenta transformaciones a temperatura constante, el producto de la presión por el volumen permanece constante. P · V = cte. ; P 1 · V 1 = P 2 · V 2 Aumenta la presión Disminuimos el volumen T constante ativos/mem2003/gases/

9 Gases: Ley de Boyle-Mariotte CLIC PARA CONTINUAR EXPLICACIÓN SEGÚN LA TEORÍA CINÉTICA : (en términos de Partículas) V => las partículas del gas tardan más en llegar a las paredes del recipiente y por lo tanto chocan menos veces por unidad de tiempo contra ellas. ==> P V => la distancia que tienen que recorrer las partículas es menor y por tanto se producen más choques en cada unidad de tiempo => P Aumenta la presión Disminuimos el volumen T cte.

10 EJERCICIOS: Ley Boyle-Mariotte (a T constante) CLIC PARA CONTINUAR Pág. 31: ej. 1,2,3 Pág. 40: ej. 25, 28, 29. Pág. 41: ej. 32 Pág. 42: ej. 35 Aplicar la ley: P. V = cte P 1.V 1 = P 2. V 2

11 Gases: Ley de Charles Año 1787 CLIC PARA CONTINUAR Elevamos la temperatura, Ley de Charles y Gay- Lussac. Cuando un gas experimenta transformaciones a presión constante, el cociente entre el volumen y su temperatura absoluta es constante. V V 1 V 2 T T 1 T 2 = cte ;= Aumenta el volumen P constante ativos/mem2003/gases/

12 Gases: Ley de Charles Año 1787 CLIC PARA CONTINUAR Aumenta el volumen EXPLICACIÓN SEGÚN LA TEORÍA CINÉTICA : (en términos de Partículas ) T => las moléculas se mueven con más rapidez y tardan menos tiempo en alcanzar las paredes del recipiente. Esto quiere decir que el número de choques por unidad de tiempo será mayor. Es decir se producirá un aumento (por un instante) de la presión en el interior del recipiente y aumentará el volumen (el émbolo se desplazará hacia arriba hasta que la presión se iguale con la exterior).==> V Elevamos la temperatura, P cte.

13 EJERCICIOS: Ley Charles (a P constante) CLIC PARA CONTINUAR Pág. 31: ej. 8, 9, 10, 11 Pág. 40: ej. 30, 31 (b) Pág. 42: ej. 33, Aplicar la ley: V / T = cte V 1 /T 1 = V 2 /T 2

14 Gases: Ley de Gay-Lussac Año 1800 CLIC PARA CONTINUAR Aumenta la presión Aumentamos la temperatura Ley de Gay- Lussac. Cuando un gas experimenta transformaciones a volumen constante, el cociente entre la presión y su temperatura absoluta permanece constante. P P 1 P 2 T T 1 T 2 = cte. ;= V constante ativos/mem2003/gases/

15 Gases: Ley de Gay-Lussac CLIC PARA CONTINUAR EXPLICACIÓN SEGÚN LA TEORÍA CINÉTICA: (en términos de Partículas) FÍJATE QUE EL RECIPIENTE NO TIENE UNA PARED MOVIL, PUES ESTA EXPERIENCIA SE REALIZA A VOLUMEN CONSTANTE T => las moléculas del gas se mueven más rápidamente y por tanto aumenta el número de choques contra las paredes, es decir aumenta la presión ya que el recipiente es de paredes fijas y su volumen no puede cambiar.. ==> P Aumenta la presión Aumentamos la temperatura V cte. PAREDES DEL RECIPIENTE NO MÓVILES

16 EJERCICIOS: Ley Gay-Lussac (a V constante) CLIC PARA CONTINUAR Pág. 31: ej. 4, 5, 6, 7 Pág. 40: ej. 26, 31 (a) Pág. 42: ej. 34 Aplicar la ley: P / T = cte P 1 /T 1 = P 2 /T 2

17 Estados de la materia y teoría cinética CLIC PARA CONTINUAR SólidoLíquidoGas La teoría cinética EXPLICA EL COMPORTAMIENTO de gases, pero también de SÓLIDOS Y LÍQUIDOS. RECORDATORIO: FIJANO FijaNO Fija FIJOFIJONO Fijo (Incompresible)(Incomprensible)(Comprensible) FORMA: VOLUMEN:

18 Estados de la materia y teoría cinética CLIC PARA CONTINUAR Las partículas se mueven más o menos libremente dependiendo del estado. Cuanto más rápido se mueven, mayor es la temperatura de la sustancia. Sin que hagas nada, las partículas de permanganato de potasio (KMnO 4 ) se distribuyen por todo el vaso de agua, debido al movimiento browniano. (Robert Brown 1773) SólidoLíquidoGas La materia está formada por partículas que se hallan más o menos unidas dependiendo del estado de agregación en que se encuentre. Aumento del movimiento de vibración de las partículas La teoría cinética EXPLICA EL COMPORTAMIENTO de gases, pero también de SÓLIDOS Y LÍQUIDOS. Fuertemente unidas Pequeño movimiento de vibración ESTRUCTURA RÍGIDA Unión débil entre las partículas. Mayor movimiento de vibración. PARTICULAS DESLIZAN (Fluyen) Partículas aisladas (no unidas) Total libertad de movimiento. PARTICULAS LIBRES

19 EJERCICIOS: Teoría cinética aplicada a S, L y G. CLIC PARA CONTINUAR Pág. 40 Y 42: ej. 23, y 24, y 37, 38 y 39.

20 Cambios de estado CLIC PARA CONTINUAR SólidoLíquidoGas FUSIÓN VAPORIZACIÓN SOLIDIFICACIÓN LICUACIÓN O CONDENSACIÓN SUBLIMACIÓN SUBLIMACIÓN INVERSA C o n d e n s a c i ó n V a p o r i z a c i ó n CalorCalor CalorCalor Observa que aquí se producen 2 cambios de estado: Los cambios de estado son fenómenos físicos de la materia. Si calentamos una sustancia, ésta puede pasar de S a L, y a G. Si enfriamos una sustancia, ésta pierde calor, y puede pasar de G, a L y a S.

21 T (ºC) t (min) CLIC PARA CONTINUAR Cambios de estado y teoría cinética Sólido Líquido Gas Cambio de estado de sólido a líquido. La temperatura no varía. Cambio de estado de líquido a gas. La temperatura no varía. EJEMPLO: Cambio de estado del agua. Gráfica de CALENTAMIENTO. Explicación según la teoría cinética La teoría cinética explica también LOS CAMBIOS DE ESTADO. TODA LA SUSTANCIA EN UN SOLO ESTADO. En estas zonas, el calor que se le da, se emplea en aumentar la vibración de las partículas, y por tanto, según la teoría cinética se eleva la T. CAMBIO DE ESTADO. 2 estados a la vez. En estas zonas, el calor que se le da, se emplea en romper las fuerzas que mantienen unidas las partículas, y por tanto NO VARÍA LA TEMPERATURA (permanece cte.)

22 T (ºC) t (min) CLIC PARA CONTINUAR Temperatura de cambio de estado. Sólido Líquido Gas TEMPERATURA DE EBULLICIÓN TEMPERATURA O PUNTO DE FUSIÓN Temperatura a a la cual se produce el cambio de estado de sólido a líquido. Coincide con la TERMPERATURA DE SOLIDIFICACIÓN (de líquido a sólido) TEMPERATURA O PUNTO DE EBULLICIÓN. Temperatura a a la cual se produce el cambio de estado de liquido a vapor. Coincide con la TERMPERATURA DE CONDENSACIÓN (de vapor a líquido) TEMPERATURA DE FUSIÓN

23 EJERCICIOS: Factores que influyen en el cambio de estado.. CLIC PARA CONTINUAR DEFINICIONES Y CONCEPTOS: Pág. 43: ejercicio 56. FENÓMENOS RELACIONADOS CON LOS CAMBIOS DE ESTADO: Pág. 43: ejercicios del 40 al 55. GRÁFICAS DE CAMBIOS DE ESTADO. Interpretación de éstas. Pág. 43, 44: ejercicios 56, 57, 58, 59, 60

24 CLIC PARA CONTINUAR Factores que influyen en los cambio de estado La Temperatura de cambio de estado ES UN VALOR CONSTANTE, pero QUE DEPENDE DE LA PRESIÓN. A mayor presión, mayor Temperatura de cambio de estado. EJEMPLO: el agua a la P= 1atm, hierve a 100ºC. Si subimos a una montaña, P es menor de 1 atm, y por tanto, el agua hervirá a una T menor de 100ºC, se convierte a vapor a una T más baja, es por tanto pues difícil por ej. cocer huevos. Si usamos una olla a presión, como dentro P es mayor de 1 atm, el agua del interior para convertirse a vapor, hervir, es decir cambiar de estado, necesita que T sea mayor de 100ºC, y por eso la comida se cuece en mucho menos tiempo. En los líquidos, la VAPORACIÓN, a veces se produce a cualquier T, dependiendo del viento y de la superficie libre. (*) (*) EVAPORACIÓN NO EBULLICIÓN

25 CLIC PARA CONTINUAR Diferencia entre EVAPORACIÓN Y EBULLICIÓN Ambas, Evaporación y Ebullición son cambios de estado, de Líquido a Gas. La EVAPORACIÓN: Ocurre SÓLO EN LA SUPERFICIE DEL LÍQUIDO. A cualquier temperatura. (*) No sólo a la Temperatura de cambio de estado. Depende de: o la superficie libre (superficie del líquido en contacto con el aire) o del viento (**) Una sustancia líquida, aunque no la calientes, en superficie, por estar en contacto con el aire, está en constante Evaporación. Ej. Un vaso de agua en una habitación, al cabo del tiempo, el agua desaparece, se ha EVAPORADO. La EBULLICIÓN ó VAPORIZACIÓN: Se produce en TODA LA MASA DEL LÍQUIDO. Sólo cuando la Temperatura es la de Cambio de estado.

26 CLIC PARA CONTINUAR Diferencia entre EVAPORACIÓN Y EBULLICIÓN Ejemplos de EVAPORACIÓN: o El perfume sobre la piel. o La ropa mojada tendida. (extendida se seca antes == mayor superficie libre) o Un líquido en un recipiente abierto, al aire. (cuanta más ancha sea la base, == mayor sup. libre) Ejemplos de EBULLICIÓN: o Agua cuando alcanza la temperatura de 100ºC (de cambio de estado).

27 EJERCICIOS: Factores que influyen en el cambio de estado.. CLIC PARA CONTINUAR Pág. 37: ejercicios 15, 17, 18 Y 19. Pág. 43: ejercicio 55. ENLACES WEB: oque_ii.htm#apartado_1

28 Enlaces de interés Leyes de los gases IR A ESTA WEB 37 lecciones de física y química IR A ESTA WEB

29 Animaciones Teoría cinética y cambios de estadoLeyes de los gases ABRIR


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