¿Qué son los
estados de agregación de la materia?
Una propiedad física es
cualquier propiedad que es medible, usualmente se asume que el
conjunto de propiedades físicas define el estado de un sistema físico. Los cambios en las
propiedades físicas de un sistema describen sus transformaciones y su evolución
temporal entre estados instantáneos. Las propiedades físicas a veces se
denominan observables. Podemos
definir las propiedades físicas de un objeto mediante la observación y la
medición. Por ejemplo, las propiedades físicas de un cubo de madera serían:
denso, sólido, cuadrado, de madera, orgánico, no maleable, etc.
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.
¿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 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.
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.
Los
cambios de estado que se dan entre estos son: vaporización, fusión, solidificación,
sublimación, sublimación inversa, ionización y des ionización.
Los
procedimientos de transformación de las fases de la materia suelen ser
reversibles y los más conocidos son los siguientes:
- Evaporación. Es el
proceso mediante el cual, introduciendo energía calórica (calor),
parte de la masa de un líquido (no necesariamente la totalidad de la masa)
se transforma en gas.
- Ebullición
o vaporización. Es el
proceso mediante el cual, suministrando energía calórica, la totalidad de
masa de un líquido se transforma en un gas. La transición de fase ocurre
cuando la temperatura supera el punto de ebullición (temperatura a la cual
la presión del vapor del líquido se iguala a la presión que rodea al
líquido, por tanto, se convierte en vapor) del líquido.
- Condensación. Es
el proceso mediante el cual, retirando energía calórica, un gas se
transforma en un líquido. Este proceso es contrario a la vaporización.
- Licuefacción. Es
el proceso mediante el cual, aumentando mucho la presión, un gas se
transforma en un líquido. En este proceso, el gas también se somete a
bajas temperaturas, pero lo que lo caracteriza es la elevada presión a que
es sometido el gas.
- Solidificación. Es el
proceso mediante el cual, aumentando la presión, un líquido puede
transformarse en sólido.
- Congelación. Es
el proceso mediante el cual, retirando energía calórica, un líquido se
transforma en sólido. La transición de fase ocurre cuando la temperatura
toma valores menores que el punto de congelación del líquido (temperatura
a la cual el líquido se solidifica).
- Fusión. Es el
proceso mediante el cual, suministrando energía calórica (calor), un
sólido puede transformarse en líquido.
- Sublimación. Es
el proceso mediante el cual, suministrando calor, un sólido se transforma
en gas, sin pasar antes por el estado líquido.
- Deposición o sublimación
inversa. Es el
proceso mediante el cual, retirando calor, un gas
se transforma en sólido, sin pasar antes por el estado líquido.
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
