2 La materia: estados físicos

ESTADO: Sólido, Líquido y Gaseoso. CLIC PARA CONTINUAR ESTADO: Sólido, Líquido y Gaseoso. 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. AGUA , P= 1 atm T < 0ºC 0ºC < T < 100ºC T > 100ºC SOLIDO LIQUIDO GAS

LOS GASES PUEDEN COMPRIMIRSE Y EXPANDIRSE. CLIC PARA CONTINUAR Gases Un gas, se caracteriza porque tiene: FORMA VARIABLE (*), a diferencia de los sólidos. 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.:

¿QUE SON CADA UNA DE LAS VARIABLES DE ESTADO DE UN GAS? CLIC PARA CONTINUAR Gases ¿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 m3 (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/m2) 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 = 101 325 Pa T (K) = T (ºC) + 273

Los gases y el método científico CLIC PARA CONTINUAR Los gases y el método científico Observación: El aire se puede comprimir. Ley de Boyle-Mariotte 1 Publicación: Ley de Boyle-Mariotte. Preguntas (Hipótesis): El aire está formado por partículas entre las cuales existe vacío. 7 2 6 8 Conclusiones: Se comprueba que el aire se puede comprimir. Nuevas preguntas 3 Experimentación: Se estudia la compresibilidad del aire. 4 SÍ NO Documentación sobre las experiencias de Guericke, Gassendi y Mariotte. 5 ¿Hipótesis cierta? Análisis de datos mediante tablas y gráficos.

Teoría cinética para los gases CLIC PARA CONTINUAR Teoría cinética para los gases Los gases están formados por partículas muy pequeñas, separadas unas de otras que se mueven constantemente. RECORDATORIO: 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.

Escala Absoluta de Temperaturas CLIC PARA CONTINUAR Escala Absoluta de Temperaturas 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 Aumento de temperatura T = 0 K T = 300 K T = 1000 K EL CERO ABSOLUTO: -273, 15 ºC Aumento de la velocidad de las partículas

T constante Gases: Ley de Boyle-Mariotte Año 1662 CLIC PARA CONTINUAR Gases: Ley de Boyle-Mariotte Año 1662 T constante Aumenta la presión Disminuimos el volumen http://www.isftic.mepsyd.es/w3/eos/MaterialesEducativos/mem2003/gases/ 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. ; P1 · V1 = P2 · V2

Gases: Ley de Boyle-Mariotte CLIC PARA CONTINUAR Gases: Ley de Boyle-Mariotte EXPLICACIÓN: (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

Aplicar la ley: P . V = cte P1.V1 = P2.V2 CLIC PARA CONTINUAR EJERCICIOS: Ley Boyle-Mariotte (a T constante) 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 P1.V1 = P2.V2

P constante Gases: Ley de Charles Año 1787 CLIC PARA CONTINUAR Gases: Ley de Charles Año 1787 P constante Aumenta el volumen Elevamos la temperatura, http://www.isftic.mepsyd.es/w3/eos/MaterialesEducativos/mem2003/gases/ 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 V1 V2 T T1 T2 = cte ; =

Gases: Ley de Charles Año 1787 CLIC PARA CONTINUAR Gases: Ley de Charles Año 1787 EXPLICACIÓN: (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 Aumenta el volumen Elevamos la temperatura,

Aplicar la ley: V / T = cte V1/T1 = V2/T2 CLIC PARA CONTINUAR EJERCICIOS: Ley Charles (a P constante) Pág. 31: ej. 8, 9, 10, 11 Pág. 40: ej. 30, 31 (b) Pág. 42: ej. 33, Aplicar la ley: V / T = cte V1/T1 = V2/T2

V constante Gases: Ley de Gay-Lussac Año 1800 CLIC PARA CONTINUAR Gases: Ley de Gay-Lussac Año 1800 V constante Aumenta la presión Aumentamos la temperatura http://www.isftic.mepsyd.es/w3/eos/MaterialesEducativos/mem2003/gases/ Ley de Gay- Lussac. Cuando un gas experimenta transformaciones a volumen constante, el cociente entre la presión y su temperatura absoluta permanece constante. P P1 P2 T T1 T2 = cte. ; =

Gases: Ley de Boyle-Mariotte CLIC PARA CONTINUAR Gases: Ley de Boyle-Mariotte EXPLICACIÓN: (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

Aplicar la ley: P / T = cte P1/T1 = P2/T2 CLIC PARA CONTINUAR EJERCICIOS: Ley Gay-Lussac (a V constante) Pág. 31: ej. 4, 5, 6, 7 Pág. 40: ej. 26, 31 (a) Pág. 42: ej. 34 Aplicar la ley: P / T = cte P1/T1 = P2/T2

Aumento del movimiento de vibración de las partículas CLIC PARA CONTINUAR Estados de la materia y teoría cinética La materia está formada por partículas que se hallan más o menos unidas dependiendo del estado de agregación en que se encuentre. Sólido Líquido Gas Aumento del movimiento de vibración de las partículas Las partículas se mueven más o menos libremente dependiendo del estado. Cuanto más rápido se mueven, mayor es la temperatura de la sustancia. Las partículas de permanganato de potasio (KMnO4) se distribuyen por todo el vaso de agua, debido al movimiento browniano.

Cambios de estado Sólido Condensación Líquido Vaporización Gas CLIC PARA CONTINUAR Cambios de estado SUBLIMACIÓN Sólido SUBLIMACIÓN INVERSA FUSIÓN SOLIDIFICACIÓN Condensación Líquido VAPORIZACIÓN LICUACIÓN O CONDENSACIÓN Vaporización Gas

Cambios de estado y teoría cinética CLIC PARA CONTINUAR Cambios de estado y teoría cinética Cambio de estado: calentamiento del agua Explicación según la teoría cinética Toda la sustancia está en estado gaseoso. El calor comunicado se invierte en elevar la velocidad de las partículas. Aumenta la temperatura de la sustancia. Si el gas se encuentra en un recipiente cerrado, (volumen constante), aumentará la presión. -20 100 T (ºC) 4 8 20 12 16 28 24 t (min) Gas Cambio de estado de líquido a gas. No varía la temperatura Toda la sustancia está en estado líquido. Se produce el cambio de estado de sólido a líquido. La temperatura no varía. Líquido Las partículas pueden vibrar, pero su movimiento está muy limitado. El calor que se le comunica hace que las partículas vibren más y, por tanto, que aumente la temperatura. Sólido

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