2 La materia: estados físicos.

Presentación del tema: "2 La materia: estados físicos."— Transcripción de la presentación:

1 2 La materia: estados físicos

2 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

3 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.:

4 ¿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 = Pa T (K) = T (ºC) + 273

5 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.

6 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.

7 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

8 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 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

9 Gases: Ley de Boyle-Mariotte
CLIC PARA CONTINUAR Gases: Ley de Boyle-Mariotte 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 T cte. Aumenta la presión Disminuimos el volumen

10 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

11 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, 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 V2 T T T2 = cte ; =

12 Gases: Ley de Charles Año 1787
CLIC PARA CONTINUAR Gases: Ley de Charles Año 1787 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 P cte. Aumenta el volumen Elevamos la temperatura,

13 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

14 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 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 P2 T T T2 = cte. ; =

15 PAREDES DEL RECIPIENTE NO MÓVILES
CLIC PARA CONTINUAR Gases: Ley de Gay-Lussac 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 V cte. PAREDES DEL RECIPIENTE NO MÓVILES Aumenta la presión Aumentamos la temperatura

16 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

17 Estados de la materia y teoría cinética
CLIC PARA CONTINUAR Estados de la materia y teoría cinética La teoría cinética EXPLICA EL COMPORTAMIENTO de gases, pero también de SÓLIDOS Y LÍQUIDOS. RECORDATORIO: FIJA NO Fija NO Fija FIJO FIJO NO Fijo (Incompresible) (Incomprensible) (Comprensible) Sólido Líquido Gas FORMA: VOLUMEN:

18 Estados de la materia y teoría cinética
CLIC PARA CONTINUAR Estados de la materia y teoría cinética 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 Sólido Líquido Gas Aumento del movimiento de vibración de las partículas La materia está formada por partículas que se hallan más o menos unidas dependiendo del estado de agregación en que se encuentre. 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 (KMnO4) se distribuyen por todo el vaso de agua, debido al movimiento browniano. (Robert Brown 1773)

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

20 CLIC PARA CONTINUAR 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. SUBLIMACIÓN Sólido SUBLIMACIÓN INVERSA Observa que aquí se producen 2 cambios de estado: FUSIÓN SOLIDIFICACIÓN Calor Calor Líquido VAPORIZACIÓN LICUACIÓN O CONDENSACIÓN Condensación Vaporización Gas

21 Cambios de estado y teoría cinética
CLIC PARA CONTINUAR Cambios de estado y teoría cinética La teoría cinética explica también LOS CAMBIOS DE ESTADO. EJEMPLO: Cambio de estado del agua. Gráfica de CALENTAMIENTO. Explicación según la teoría cinética -20 100 T (ºC) 4 8 20 12 16 28 24 t (min) Cambio de estado de líquido a gas. La temperatura no varía. 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.) Gas Líquido Sólido Cambio de estado de sólido a líquido. La temperatura no varía.

22 Temperatura de cambio de estado.
CLIC PARA CONTINUAR Temperatura de cambio de estado. 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) -20 100 T (ºC) 4 8 20 12 16 28 24 t (min) Gas TEMPERATURA DE EBULLICIÓN Líquido TEMPERATURA DE FUSIÓN Sólido

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

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

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

29 Teoría cinética y cambios de estado Leyes de los gases
Animaciones Teoría cinética y cambios de estado Leyes de los gases ABRIR ABRIR