1 LA MATERIA: ESTADOS FÍSICOS 3º ESO Carmen Peña profesora del IES. Altaír Getafe.

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2 1 LA MATERIA: ESTADOS FÍSICOS 3º ESO Carmen Peña profesora del IES. Altaír Getafe

3 2 1-PROPIEDADES DE LA MATERIA 2-DENSIDAD 3-CAMBIOS FÍSICOS Y QUÍMICOS 4-ESTADOS DE A MATERIA. TEORÍA CINÉTICA 5-CAMBIOS DE ESTADO 6-GASES

4 3 MASA VOLUMEN DENSIDAD SOLUBILIDAD Es la máxima cantidad de soluto que puede disolverse en un volumen de disolvente a una temperatura dada PUNTO DE FUSIÓN Y EBULLICIÓN PROPIEDADES GENERALES Son las que presenta cualquier clase de materia y sus valores son independientes del estado físico, de la forma del cuerpo....Por esto no sirven para identificar una sustancia Entre otras son importantes: PROPIEDADES CARACTERÍSTICAS son aquellas propiedades cuyo valor es característico de cada sustancia y nos permiten diferenciarla de otras. Entre otras son importantes : Sus PROPIEDADES pueden ser MATERIA Es todo lo que tiene masa y volumen Es la cantidad de materia que tiene un cuerpo Es el espacio que ocupa un cuerpo Es la relación entre la masa de un cuerpo y el volumen que ocupa Es al temperatura a la que se produce el cambio de sólido a líquido (fusión) o de liquido a gas(ebullición) si la presión es de 1 atmósfera 1-PROPIEDADES DE LA MATERIA

5 4 MASA es la cantidad de materia que posee un cuerpo. Su unidad en el S.I. es el kg, También es frecuente utilizar como submúltiplos : g y mg MASA es la cantidad de materia que posee un cuerpo. Su unidad en el S.I. es el kg, También es frecuente utilizar como submúltiplos : g y mg VOLUMEN es el espacio ocupado por un cuerpo. Su unidad en el S.I es el m 3. También es frecuente expresarlo en litros (dm 3 ) y cm 3 (ml) VOLUMEN es el espacio ocupado por un cuerpo. Su unidad en el S.I es el m 3. También es frecuente expresarlo en litros (dm 3 ) y cm 3 (ml) DENSIDAD es la relación entre la masa de un cuerpo y el volumen que ocupa en el espacio. Matemáticamente se calcula: d = m /V La unidad en el S.I. es Kg/ m 3 aunque también se suele emplear g/ cm 3 DENSIDAD es la relación entre la masa de un cuerpo y el volumen que ocupa en el espacio. Matemáticamente se calcula: d = m /V La unidad en el S.I. es Kg/ m 3 aunque también se suele emplear g/ cm 3 SUSTANCIA DENSIDAD (g/cm 3) SODIO 0, 970 GASOLINA 0,670 ALCOHOL 0,791 ACEITE 0,918 AGUA 1 ALUMINO 2,702 AGUA DE MAR 1,025 HIERRO 7,860 PLATA 10,520 MERCURIO 13,600 SUSTANCIA DENSIDAD (g/cm 3) SODIO 0, 970 GASOLINA 0,670 ALCOHOL 0,791 ACEITE 0,918 AGUA 1 ALUMINO 2,702 AGUA DE MAR 1,025 HIERRO 7,860 PLATA 10,520 MERCURIO 13,600 Mira la tabla de densidades y deduce si un objeto ocupa un volumen de 80 ml y pesa 840 g ¿de qué está hecho? De plata Mira la tabla. Una sustancia sólida que pesa 553 g y ocupa un volumen de 70cm 3 ¿de qué está hecha? De hierro Mira la tabla:¿de qué está hecha una sustancia si sabemos que 500 ml pesan 395 g De alcohol 2-DENSIDAD

6 5 3-CAMBIOS FÍSICOS Y QUÍMICOS Azúcar CARBONO AGUA + Cambio químico  CAMBIOS FÍSICOS Ejemplo: Al disolver azúcar en agua, ambas sustancias se mezclan pero mantienen su identidad y se pueden volver a separar.  CAMBIOS QUÍMICOS Los cambios químicos son más profundos que los físicos, y no es posible valerse de manipulaciones físicas como la filtración, destilación, cromatografía, … para recuperar la sacarosa Si calentamos fuertemente el azúcar, se transforma en un sólido negro e insípido y se desprende vapor de agua son aquellos en los que se altera la identidad de las sustancias que lo experimentan, dejan de ser lo que eran son aquellos en los que no se altera la identidad de las sustancias que lo experimentan, sigue siendo la misma sustancia

7 6 -Mezclamos café con leche -Una maceta se rompe -Hidrógeno y oxígeno se combinan para dar agua -El hielo funde -Un clavo de hierro se oxida -Destilamos una disolución de agua y sal separando el agua de la sal -Un trozo de carbón arde -El agua hierve -Una manzana se pudre -El yodo sublima -Obtención de vino por fermentación del mosto de uva -Se quema el gas butano de una bombona -Dar una patada a un balón -Circula corriente eléctrica por un cable -Evaporación del agua -Conversión de la nata de la leche en mantequilla Q F F F Q F F F F F F Q Q Q Q Q

8 7 4-ESTADOS DE LA MATERIA. TEORÍA CINÉTICA La materia está formada por partículas que se hallan más o menos unidas dependiendo del estado de agregación en que se encuentre. SólidoLíquidoGas 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.

9 8 -No se puede comprimir -Forma constante -Volumen constante -Partículas fuertemente unidas.( Fuerzas de unión muy fuertes.) -Ocupando posiciones fijas ( Sólo pueden vibrar alrededor de estas posiciones.) -Forma variable - Muy compresible - Volumen variable -Partículas prácticamente independientes (fuerzas de unión muy débiles ) y se mueven continuamente y con desorden. -Estado intermedio entre sólido y gas -Forma variable -No se pueden comprimir -Volumen constante SÓLIDO GAS LÍQUIDO CARACTERÍSTICASESTRUCTURA ESTADOS DE AGREGACIÓN SÓLIDO partículas ordenadas LÍQUIDO partículas en desorden GAS Partículas casi en libertad -Partículas fuertemente unidas pero menos que en estado sólido.(Las distancias entre ellas son mayores que en estado sólido y menores que en estado gaseoso). -Fuerzas de unión más débiles que en estado sólido pero mayores que en estado gaseoso. -Mayor movilidad que en estado sólido pero menos que en estado gas

10 9 Las partículas están unidas por fuerzas muy intensas que no les permiten dejar sus posiciones fijas. Solo pueden vibrar ligeramente Las fuerzas entre partículas son más débiles que en el sólido, por lo que pueden moverse con mayor facilidad Las partículas están muy separadas unas de otras y se mueven a gran velocidad. Las fuerzas de atracción son casi nulas Las partículas que constituyen la materia se atraen entre sí por fuerzas de tipo eléctrico SOLIDO LIQUIDO GAS

11 10 5-CAMBIOS DE ESTADO SUBLIMACIÓN FUSIÓN VAPORIZACIÓN SOLIDIFICACIÓN LICUACIÓN O CONDENSACIÓN SUBLIMACIÓN REGRESIVA LÍQUIDOGAS SÓLIDO

12 11 La temperatura permanece constante durante toda la solidificación La temperatura permanece constante durante toda la fusión La temperatura a la que se produce el paso de líquido a solido es la misma que la que se produce el paso de solido a líquido para cada sustancia La temperatura a la que se produce un cambio de estado es característica de cada sustancia a una presión determinada y que se mantiene constante mientras dura la transformación. Líquido Líquido + sólido Sólido líquido Líquido Líquido + sólido Sólido Solidificación T0T0 T0T0 T T tt Fusión

13 12 Cambio de estado: calentamiento del agua -20 0 100 T (ºC) 0 48 20 1216 28 24 t (min) Sólido Líquido Gas Explicación según la teoría cinética 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. Se produce el cambio de estado de sólido a líquido. La temperatura no varía. Toda la sustancia está en estado líquido. Cambio de estado de líquido a gas. No varía la temperatura Toda la sustancia está en estado gaseoso. El calor comunicado se invierte en elevarla velocidad de las partículas. Aumenta la temperatura de la sustancia. Si el gas se encuentra en un recipiente cerrado,(volumen constante), aumentará la presión.

14 13 La temperatura a la que se produce el paso sólido  líquido se llama: TEMPERATURA DE FUSÍON Punto de fusión es la temperatura al a que un sólido pasa a liquido cuando la presión es de una atmósfera. Es característico para cada sustancia a una determinada presión y es el mismo para ambos procesos (fusión y solidificación) La temperatura a la que se produce el paso sólido  líquido se llama: TEMPERATURA DE FUSÍON Punto de fusión es la temperatura al a que un sólido pasa a liquido cuando la presión es de una atmósfera. Es característico para cada sustancia a una determinada presión y es el mismo para ambos procesos (fusión y solidificación) Punto de ebullición es la temperatura a la que un liquido pasa a gas a la presión de una atmósfera La vaporización (paso de liquido) a gas puede ser de dos formas Evaporación Ebullición En un líquido, las partículas de la superficie que están menos retenidas pueden escapar y pasar a fase gaseosa, este proceso se lleva a cabo a cualquier temperatura, sin calentar Si la temperatura es muy alta o calentamos el líquido llega un momento en que la energía de todas las partículas es lo suficientemente alta y todas las partículas son capaces de pasar a fase gaseosa, de toda la masa del líquido salen burbujas.

15 14 Cuando tenemos un líquido en un recipiente abierto, el aire ejerce sobre la superficie del líquido una presión que tienen que vencer las partículas del líquido para pasar a estado gaseoso. Cuanto mayor sea la presión atmosférica mayor es la temperatura a la cuál se lleva a cabo la ebullición Al aumentar la presión atmosférica aumenta la temperatura de ebullición. CALOR Cuando calentamos un líquido en un recipiente cerrado, las partículas del líquido que consiguen pasar a estado gaseoso ejercen una presión muy grande sobre las demás partículas del líquido de modo que a estas les cuesta más trabajo conseguir vencer esta presión y poder pasar a estado gaseoso La temperatura de ebullición es más alta que si proceso se lleva a cabo en un recipiente cerrado que si se realiza en un recipiente abierto CALOR

16 15 Mayor presión Menor presión La temperatura de ebullición es menor en lo alto de una montaña que al nivel del mar, porque al nivel del mar hay más capas atmosféricas sobre nosotros y por tanto mayor presión lo que hace que haya que calentar más los líquidos para que hiervan Por esta razón el agua hierve a 100ºC al nivel del mar pero en Madrid que estamos más altos hierve a 98 o 99 ºC Una sustancia que en lo alto del monte Everest hierve a 30ºC, al nivel del mar ¿a qué temperatura hierve? a)A 10ºC b) A 50ºC La respuesta correcta es la b) a menos altura más presión y más temperatura de ebullición

17 16 T ºC 100 75 20 2 8 13 20 24 t min Gas Gas-Líquido Líquido Líquido-Sólido Sólido De 100 a 75ºC enfriamos un gas durante 2 minutos A 75 ºC se produce el cambio de gas a líquido, condensación que dura 6 minutos De 75 a 20º C se enfría el líquido durante 5 minutos A 20ºC cambia de líquido a sólido, solidificación el cambio dura 7 minutos El sólido se sigue enfriando hasta 0ºC durante 4 minutos EXPLICA LO QUE OCURRE EN CADA ETAPA DE ESTA GRÁFICA

18 17 No todas las sustancias hierven a 100º C o se congelan a 0ºC como el agua, observa esta tabla: SUSTANCIAPUNTO DE FUSIÓNPUNTO DE EBULLICIÓN HIDRÓGENO-259-253 CLOROFORMO-63,561 ALCOHOL-141,578 HIERRO15392750 NITRÓGENO-210-196 SUSTANCIA -250-100-20601002000 HIDRÓGENO CLOROFORMO ALCOHOL HIERRO NITRÓGENO GAS LIQUIDO SOLIDO GAS LIQUIDO GAS SOLIDO LIQUIDO SOLIDOGAS

19 18 INDICA QUÉ CAMBIOS DE ESTADO TIENE LUGAR EN CADA UNO DE ESTOS EJEMPLOS EVAPORACIÓN CONDENSACIÓN EVAPORACIÓN Y CONDENSACIÓN FUSIÓN Y SOLIDIFICACIÓN FUSIÓN

20 19 6-GASES LA PRESIÓN ATMOSFÉRICA ¿QUÉ PRODUCE ESTOS EFECTOS? Al succionar, desaparece el aire del interior de la pajita y, con ello, la presión que ejerce. La presión atmosférica sobre la superficie del refresco hace que el líquido suba por el interior de la pajita. Presión atmosférica La presión atmosférica impide que se caiga el papel y, en consecuencia, el agua.

21 20 La atmósfera ejerce una presión igual a la que ejerce una columna de mercurio de 76 cm de alto. Presión atmosférica 76 cm Teoría cinética para los gases Aumento de temperatura T = 0 KT = 300 KT = 1000 K EL CERO ABSOLUTO: - 273, 15 ºC Aumento de la velocidad de las partículas 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.

22 21 Gases: Ley de Boyle-Mariotte 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. P 1 · V 1 = P 2 · V 2 P 1 · V 1 = P 2 · V 2

23 22 Gases: Ley de Gay-Lussac 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. ;=

24 23 Gases: Ley de Charles Si la presión del gas permanece constante al elevarse la temperatura, el volumen del recipiente también debe aumentar. Aumenta 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 ;=