TEMA 2: Identificación de las propiedades físicas de los materiales: • Cualitativas • Extensivas • Intensivas
Las propiedades físicas
constantemente se clasifican en propiedades
intensivas y extensivas. Una propiedad intensiva no depende del tamaño de la extensión del sistema, o de
la cantidad de material del sistema, mientras que una propiedad extensiva exhibe un comportamiento
agregativo o aditivo. Estas clasificaciones sólo pueden mantenerse válidas
cuando las subdivisiones más pequeñas de la muestra no interaccionan entre sí
en un determinado proceso físico o químico. Las propiedades también pueden ser
clasificadas respecto a su distribución geométrica en homogéneas y heterogéneas
Propiedades físicas de la
materia
Las propiedades físicas de la materia son las características visibles
y propias de una sustancia que pueden ser medidas y no producen nuevas
sustancias químicas. Algunas de las propiedades físicas que podemos encontrar
son, por ejemplo:
- Estado físico:
sólido líquido, gaseoso o plasma (estados de la materia)
- Olor:
fragante, frutal, químico, mentolado, dulce, leñoso, podrido, cítrico,
etc.
- Sabor:
salado, ácido, amargo, dulce, picante.
- Densidad:
relación entre masa y volumen.
- Viscosidad:
resistencia en la fluidez de un líquido.
- Maleabilidad:
flexibilidad.
- Temperatura de
ebullición: temperatura necesaria para que lo líquido se vuelva
gaseoso.
- Punto de fusión:
temperatura necesaria para que los sólidos se fundan y los líquidos se
solidifiquen.
- Conductividad:
capacidad de conducir algún tipo de energía.
- Solubilidad:
capacidad de una sustancia de disolverse en otra, etc.
¿Qué son las propiedades generales de la materia?
Cuando hablamos de las propiedades generales de la materia nos
referimos al conjunto de características o cualidades físicas que
posee la materia, que está compuesta por alguna (o más de una) sustancia.
Esto significa que todo lo que existe y que podemos tocar o percibir está hecho
de materia en alguno de sus cuatro estados de agregación: sólidos, líquidos, gases y plasmas.
A pesar de estar compuesta a menudo por distintos elementos
químicos en distintas proporciones, la materia existe de
manera homogénea (no se distinguen a simple
vista sus elementos) o heterogénea (se perciben fácilmente
sus elementos). Y dependiendo de su composición, variarán también sus
propiedades físicas y químicas.
Propiedades extrínsecas o generales. Son aquellas características que comparte absolutamente toda la materia, sin distinción de su composición, forma, presentación o elementos constitutivos. Las propiedades generales no permiten diferenciar una sustancia de otra. Algunas propiedades extrínsecas son la masa, el volumen, el peso y la temperatura.
Masa: La masa de los objetos es la cantidad de materia que hay
congregada en ellos, es decir, la cantidad de materia que los compone.
La masa se determina mediante la inercia que presenten o la aceleración que
presente una fuerza actuando sobre ellos, y se mide en el Sistema
Internacional con unidades de masa, como los gramos (g) o kilogramos
(kg). No debe confundirse la masa con el peso (que es una
magnitud vectorial, medida en Newtons), ni con la cantidad de sustancia (que se
mide en moles).
Peso: El peso es la medida de la fuerza que
ejerce la gravedad sobre
los objetos. Se mide en Newtons (N) en el Sistema Internacional, porque se
trata de una fuerza que ejerce el planeta sobre la materia, y
es una magnitud vectorial, dotada de sentido y dirección.
El peso de un cuerpo depende solo de su masa y de la intensidad del campo
gravitacional al cual esté sometido.
Elasticidad: Esta propiedad permite a los cuerpos recuperar su
forma original (memoria de forma) luego de haber sido sometidos a una fuerza
externa que los obligara a perderla (deformación elástica). Es una propiedad
que permite distinguir entre los elementos elásticos y los frágiles,
es decir, entre los que recuperan su forma una vez eliminada la fuerza externa
y aquellos que se fracturan en pedazos más pequeños.
Inercia: La inercia es la resistencia de la materia a
modificar la dinámica de sus partículas frente
a una fuerza externa. Es la propiedad de los cuerpos de permanecer en reposo
relativo o mantener su movimiento relativo cuando no hay una
fuerza externa que actúe sobre ellos. Existen dos tipos de inercia: la
mecánica, que depende de la cantidad de masa, y la térmica, que depende de la
capacidad calorífica y la conductividad
térmica.
Volumen: El volumen es una magnitud escalar que refleja
la cantidad de espacio tridimensional que ocupa un cuerpo. Se mide en el Sistema
Internacional mediante metros cúbicos (m3) y se calcula multiplicando la
longitud de un objeto, el ancho y su altura.
Dureza: La dureza es la resistencia que ejerce la
materia frente a alteraciones físicas como el rayado, la abrasión o la
penetración. Depende de la fuerza de unión de sus partículas. Así, los
materiales duros tienden a ser impenetrables e inmodificables, mientras que los
blandos pueden deformarse con facilidad.
Densidad: La densidad alude
a la cantidad de materia presente en un material, pero también a
qué tan juntas se encuentran sus partículas. Por eso, se la define como la masa
dividido el volumen que ocupa esa masa. Los materiales densos son impenetrables
y poco porosos, mientras que los poco densos pueden ser atravesados con
facilidad porque hay espacios abiertos entre sus moléculas.
La unidad estándar de medición de la densidad es de peso por volumen, es
decir, kilogramos sobre metro cúbico (kg/m3).
PROPIEDADES ESPECIFICAS DE LA MATERIA
Las propiedades específicas de la materia, son aquellas
propiedades que caracterizan a una sustancia y que la hace diferente de las
demás. Por la forma en que se comportan los cuerpos frente a fuerzas que se le
aplican, se clasifican en cuatro grupos llamados estados de agregación o
estados físicos. Todas las sustancias se pueden presentar en los cuatro estados
de agregación dependiendo de las condiciones de presión y temperatura a que se encuentren.
ESTADO SOLIDÓ: Presentan el estado solidó aquellos cuerpos
que tienen forma y volumen definido o propio, resisten a los agentes que
tienden a cambiar su forma y volumen, debido a que entre sus moléculas existe
una gran fuerza de atracción.
ESTADO LÍQUIDO: Presentan el estado líquido aquellos cuerpos
que tienen volumen propio o definido, que adoptan la forma del recipiente que
los contiene, resisten a los agentes que tienden a cambiar su volumen, pero no
así a los agentes que tienden a cambiar su forma, esto debido a que la fuerza
de atracción y fuerza de repulsión entre moléculas son muy parecidas.
ESTADO GASEOSO: Presentan el estado gaseoso, aquellos
cuerpos que toman la forma y volumen del recipiente que los contiene, por lo
mismo no resisten a los agentes que cambian su forma y volumen, esto se debe a
que la fuerza de atracción entre sus moléculas es muy pequeña en comparación a
su fuerza de repulsión.
ESTADO PLASMA: Es la menos común para la experiencia
cotidiana, puede considerarse como el estado normal de la materia en el
universo, el sol, las estrellas y materia intergaláctica, si el vapor se
calienta a temperaturas superiores a 2000oC los átomos se disocian formando un
gas de electrones libres y núcleos puros llamados PLASMA.
DENSIDAD ABSOLUTA o MASA ESPECIFICA: La densidad de un
material se define como la cantidad de masa por unidad de volumen, por lo que
se cuantifica por el cociente que resulta entre la masa y el volumen del
cuerpo.
Midiendo nuestro
entorno
Aprendizajes
Esperado: • Explica la importancia de los instrumentos de medición y
observación como herramientas que amplían la capacidad de percepción de
nuestros sentidos.
¿Qué es medir? La palabra medir hace referencia al acto de comparar una cantidad determinada de algo con una unidad de medida, en donde se establece cuántas veces esta unidad ocupa un lugar dentro de dicha cantidad.
Definición de medir: Determinar la longitud, volumen, extensión, o capacidad de una cosa por comparación con una unidad de medida establecida que es utilizada como referencia, usualmente mediante algún instrumento graduado con dicha unidad.
Magnitudes fundamentales: Son aquellas que se miden directamente, con
la longitud, la masa y el tiempo.
Magnitudes derivadas: Dependen de las fundamentales: área, volumen
densidad, velocidad, etc.
Patrón: Es una base fija de comparación establecida de manera
arbitraria y representa el tamaño de una unidad de medición. El patrón para
medir longitudes o distancias es el metro; para la masa, el kilogramo; para el
tiempo el segundo
¿Qué son las medidas de peso?
Las medidas de peso son las unidades empleadas convencionalmente para calcular el peso de un cuerpo, es decir, la
cantidad de materia que hay en él. Aunque más comúnmente se
conozca a esta magnitud como «peso», en realidad hablamos de masa; ya que el primero será la
medida en que, bajo la acción de la gravedad, el objeto imprima una fuerza sobre
la superficie en que repose y, por lo tanto, se mide en Newtons (N).
La masa, en cambio, responde a la
cantidad de materia de un objeto y para medirla se emplean las medidas
convencionales de gramo (g) y kilogramo (kg), entre otras. La medida de
peso a usar, en todo caso, dependerá de muchas variables científicas y
culturales, de modo que en
algunas naciones se emplea un sistema y en otras se
emplea otro. Para llevar a cabo mediciones de
este tipo, en todo caso, se emplea una balanza: en un extremo o platillo se
coloca el objeto y del otro lado cargas equivalentes a su peso.
De acuerdo al Sistema Internacional, la medida estándar de peso es el gramo (g), tomado del
sistema métrico decimal junto a su extensa lista de múltiplos: decagramo (Dg),
hectogramo (Hg) y kilogramo (Kg) que representan 10, 100 y 1000 gramos netos
respectivamente. Por debajo, en cambio, hay también submúltiplos conocidos:
decigramo (dg), centigramo (cg) y miligramo (mg). Un gramo se definió alguna vez como la masa
de un centímetro cúbico de agua a 3,98 °C de temperatura.
Unidad de medida
Por otro lado, dentro de lo que concierne al término medir, encontramos
el concepto de unidad de medida. La unidad de medida es el patrón
a seguir para realizar la medición. Debe
cumplir ciertas condiciones, las cuales son:
- Una unidad debe de
ser universal
- Una unidad debe ser
de fácil reproducción
- Una unidad debe ser inalterable
Medición de solidos:
·
El área y
el volumen de solidos regulares se pueden calcular tomando dimensiones
lineales y aplicándolas a fórmulas matemáticas que existen para tal efecto.
·
En el
caso de polígonos irregulares se utiliza el método que consiste en
descomponer el polígono en triángulos, calculando el área de cada uno y
sumarlos.
·
El
volumen de solidos irregulares se pueden obtener por desplazamiento de un
recipiente de volumen conocido. El volumen de agua desplazada corresponde al
volumen del objeto que se quiere saber.
·
El peso
de solidos se obtiene utilizando dispositivos como la balanza y el
dinamómetro.
Medición de líquidos:
Los volúmenes de
líquidos pueden determinarse utilizando una gran variedad de utensilios y
recipientes que se fabrican actualmente para tal efecto, por ejemplo, los botes
de litro empleados en las lecherías, probetas graduadas, pipetas, matraces,
vasos de precipitados, etc.
Medición de gases:
Los gases deben ser medidos en recipientes cerrados. Su peso
varía de acuerdo con la presión que se ejerza sobre el gas y el volumen no
puede ser constante por su capacidad de expansión.
Instrumentos de
medición
Actividad: Midiendo
el volumen de un solido
Para la siguiente actividad necesitaras los siguientes
materiales, una regla, plastilina, una hoja de maquina o de tu cuaderno, y
elabora con ayuda de tu regla figuras geométricas las cuales pueden ser triángulos,
rectángulos, cuadrados, esferas.
1.- Investiga la fórmula para que obtengas el volumen de las
figuras que realizaras con la plastilina y la hoja de papel.
Formula del cubo:
Formula del triángulo:
Formula del Rectángulo:
Formula de la esfera:
2.- Con la plastilina elabora 5 esferas, cada una de
diferente tamaño y con su fórmula calcula su volumen y regístralo en la tabla.
3.- Con la hoja de papel realiza: 2 triángulos (uno de 3 x 5
cm y otro de 4 x 6 cm) 2 cubos (3 x 3 cm y 1.5 x 1.5 cm) 2 rectángulos (10 x
3cm y 15 x 5 cm) y con su fórmula calcula su volumen y regístralo en la tabla,
no olvides hacer sus dibujos de cómo te quedaron las figuras geométricas
TABLA
|
FIGURA |
FORMULA |
VOLUMEN |
|
Esfera 1 |
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Esfera 2 |
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Esfera 3 |
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Esfera 4 |
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Esfera 5 |
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Triangulo 3 x 5 cm |
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Triangulo 4 x 6 cm |
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|
Cubo 3 x 3 cm |
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|
Cubo 1.5 x 1.5 cm |
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Rectángulo 10 x 3 cm |
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|
Rectángulo 15 x 5 cm |
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Dibujos de las
imágenes y operaciones de las mismas.
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