FÍSICA Y QUÍMICA 3º ESO 1ª EVALUACIÓN (Tema 2) Elaborado por Beatriz Barranco IES Rey Pastor Curso 2012/2013

Unidad 2: estados de la materia. La materia se puede encontrar en 3 estados: sólido, líquido y gas. Para explicar las propiedades de cada estado y justificar las diferencias que encontramos entre ellos, vamos a utilizar la teoría cinética. Esta teoría afirma que: La materia está formada por partículas muy pequeñas que se mantienen unidas por fuerzas (grandes en sólidos, pequeñas en gases). Dichas partículas están en continuo movimiento (cuanto más débiles sean las fuerzas entre partículas, más libremente podrán moverse) y, cuanto más rápido se mueven, más alta es su temperatura.  

 Los sólidos tienen forma y volumen fijos porque sus partículas están fuertemente unidas entre sí. Esto hace que estén muy juntas y que apenas puedan moverse (solamente vibran). Los sólidos no se pueden comprimir (hacer que ocupen menos espacio), porque las partículas no se pueden juntar más.

 Los líquidos tienen volumen fijo, pero se adaptan a la forma del recipiente porque sus partículas están algo más sueltas que en el sólido y se deslizan unas sobre otras. Están algo más separadas que en el sólido y además de vibrar, pueden desplazarse pero sin llegar a separarse. Los líquidos no se pueden comprimir porque las partículas siguen estando demasiado juntas para apretarlas más.

Los gases se caracterizan porque sus partículas se mueven rápida y libremente en todas direcciones. Esto se debe a que las fuerzas entre sus partículas son casi nulas. Sus partículas se expanden hasta ocupar todo el recipiente. Entre sus partículas hay mucho espacio vacío, por lo que se pueden comprimir, juntando sus partículas. * Para describir un gas, debemos conocer su presión, su volumen y su temperatura. La temperatura mide la velocidad de sus partículas, se mide en K (Kelvin). La presión mide los choques de las partículas del gas con las paredes, se mide en atm (atmósferas).

Leyes de los gases Ley de Boyle-Mariotte: Estudiaron la variación de presión al variar el volumen de un gas sin variar la temperatura: Fórmulas: T1 = T2 = constante P1·V1 = P2·V2 = constante Explicación: si aumento el volumen (es decir, el espacio que le dejo al gas) se chocará menos con las paredes (es decir, disminuirá la presión). Representación: P (atm) V (L) 3,0 10 1,5 20 1,0 30 0,5 60 = 30

Leyes de los gases (2) Ley de Gay-Lussac: Estudió la variación de presión al variar la temperatura de un gas sin variar el volumen: Fórmulas: V1 = V2 = constante P1/T1 = P2/T2 = constante Explicación: si aumento la temperatura (es decir, la velocidad de las partículas) se chocarán más con las paredes (es decir, aumentará la presión). Representación: P (atm) T (K) 1,0 250 2,0 500 3,0 750 4,0 1000 = 0,004

Leyes de los gases (3) Ley de Charles: Estudió la variación de volumen al variar la temperatura de un gas sin variar la presión: Fórmulas: P1 = P2 = constante V1/T1 = V2/T2 = constante Explicación: si aumento la temperatura (es decir, la velocidad de las partículas) se alejarán unas de otras (es decir, ocuparán más espacio/aumentará el volumen). Representación: V (L) T (K) 1,0 200 1,5 300 2,0 400 = 0,005

Ejercicios: Página 46, ejercicios 20, 21 y 22 (cambios de unidades) Página 46, ejercicios 28 y 31 (cálculos utilizando las leyes de los gases) Página 47 y 48, ejercicios 32, 33 y 34 (tablas y gráficas de las leyes de los gases)

Cambios de estado Cualquier tipo de materia puede estar en los 3 estados. Una sustancia se encontrará en uno u otro estado según el tipo de sustancia que sea y la temperatura a la que se encuentre (por ejemplo, por debajo de cero grados el agua estará en estado sólido). A cada una de las transformaciones entre los distintos estados se la llama cambio de estado. Los cambios de estado son cambios físicos, puestos que no cambia la naturaleza de la sustancia. Ejercicio: Sabiendo que la temperatura a la que se congela el alcohol es de – 25ºC y que la temperatura a la que pasa a gas es de 80 ºC, ¿en qué estado estará el alcohol a – 10ºC? ¿Y a 90ºC?

Cambios de estado Todos los cambios que van hacia la derecha se producen al calentar, es decir, se necesita dar energía para que ocurran. Todos los cambios que van hacia la izquierda se producen al enfriar, es decir, se necesita quitar energía para que ocurran.

Cambios de estado Explicación según la teoría cinética: Al calentar, aumenta la velocidad de las partículas. A más velocidad, más fácilmente vencen las fuerzas entre partículas y más se separan. Al enfriar, disminuye la velocidad de las partículas. A menor velocidad, las fuerzas entre partículas aumentan y las partículas se juntan unas a otras.

Cambios de estado Tipos de vaporización: Evaporación Ebullición - Si el cambio ocurre calentando hasta la temperatura de cambio de estado, se produce la ebullición (decimos que el líquido hierve). En este caso, pasa a gas todo el líquido a la vez. - Si el cambio ocurre a cualquier temperatura, se produce la evaporación. En este caso, pasan a gas solamente las partículas de la superficie del líquido que están en contacto con el aire. Evaporación Ebullición

Cambios de estado La temperatura a la que se pasa de sólido a líquido (también de líquido a sólido) se denomina temperatura de fusión. La temperatura a la que se pasa de líquido a gas (también de gas a líquido) se denomina temperatura de ebullición. Durante los cambios de estado no cambia la temperatura, puesto que toda la energía que se está aportando se usa para realizar el cambio y no para aumentar la velocidad de las partículas. Estas temperaturas son propiedades características de cada sustancia, pero dependen de la presión. Si la presión sube (en una olla exprés), costará más energía realizar el cambio de estado, la temperatura de fusión y de ebullición serán mayores. Si la presión baja (en la cima de una montaña), costará menos, las temperaturas de cambio de estado, bajarán.

Gráficas de calentamiento/enfriamiento Observando estas gráficas podemos deducir las temperaturas de fusión y ebullición y predecir el estado en el que estará la sustancia en un momento o temperatura dados. También debemos ser capaces de interpretar lo que ocurre en cada tramo.

Ejercicios: Página 48 y 49, ejercicios 38, 40, 43, 44, 46, 48, 49, 52 y 54 (cuestiones cambios de estado) Página 49, ejercicios 55, 56 y 57 (gráficas calentamiento/enfriamiento)