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Estados de la Materia (La teoría cinética y los estados de la materia…
Estados de la Materia
La teoría cinética y los estados de la materia
Según la teoría cinética:
La materia está formada por partículas muy pequeñas que se hallan más o menos unidas dependiendo del estado en que se encuentre.
Las partículas se mueven. Cuanto mayor es la rapidez con que se mueven, mayor es la temperatura de la materia. Esto sucede siempre, incluso en los objetos que están en reposo.
La teoría cinética y los sólidos
En los sólidos, las partículas están fuertemente unidas, formando una estructura rígida. Solo tienen un pequeño movimiento de vibración, que aumenta cuando el cuerpo se calienta y disminuye cuando el cuerpo se enfría.
En los líquidos, las partículas están unidas formando pequeños grupos que pueden deslizar unos sobre otros. Las partículas tienen un movimiento de vibración mayor que las de los sólidos. Esta vibración aumenta cuando el cuerpo se calienta y disminuye cuando el cuerpo se enfría.
En el estado gaseoso, las fuerzas entre las partículas son tan débiles que se mueven con total libertad por todo el recipiente.
Los estados físicos de la materia
Estados Físicos:
Materia sólida:Materia que puedes coger y llevar de un sitio a otro sin que cambie su forma ni su tamaño.
Materia líquida:Materia cuya forma cambia al pasar de un recipiente a otro, aunque siempre ocupa el mismo volumen.
Materia gaseosa:Materia cuya forma y volumen puedes cambiar; basta con que aprietes o calientes el recipiente.
Otros estados de la materia:
Plasma:
Es similar al estado gas, pero las partículas que forman la materia tienen carga eléctrica. Es el estado en que se encuentra la materia en las estrellas.
También es el estado en que se encuentran los gases en una pantalla de televisor de plasma.
Cristal líquido:
Algunas sustancias líquidas están formadas por partículas ordenadas, como si fuesen sólidos cristalinos. La orientación de esas partículas cambia cuando varían la temperatura o la corriente eléctrica que les llega, lo que puede hacer que dicha sustancia muestre un color diferente.
Los cambios de estado
Estados y cambios de estado de la materia
Sólido
La materia sólida se puede coger y llevar de un sitio a otro sin que cambie de forma ni tamaño.
Líquido
La materia líquida cambia de forma al pasar de un recipiente a otro, aunque su volumen es constante.
Gas
La materia gaseosa cambia de forma y volumen, basta con comprimirla o darle calor.
Plasma
La materia en estado plasma es similar en aspecto a un gas, pero las partículas que la forman están cargadas eléctricamente. En este estado se encuentra la materia de las estrellas y la de los televisores de plasma.
Cristal líquido
Estado líquido, pero con las partículas ordenadas, como si se tratase de sólidos cristalinos. La orientación de esas partículas cambia cuando varía la temperatura o la corriente eléctrica que les llega, lo que hace que el cristal cambie de color. Se utiliza para fabricar las pantallas LCD de teléfonos móviles, calculadoras, cámaras digitales...
Sólido-líquido
A la temperatura de fusión o solidificación de las sustancias, la materia se encuentra simultáneamente en estado sólido y líquido.
Líquido-gas
A la temperatura de ebullición o condensación de las sustancias, la materia se encuentra simultáneamente en estado líquido y gaseoso.
Sólido-líquido-gas
Para cada sustancia, existen unos valores muy concretos de presión y temperatura a los que la sustancia se encuentra en los tres estados: sólido, líquido y gaseoso. Se le denomina punto triple. Para el agua se consigue a muy baja presión y a una temperatura de 0,01 oC.
Estados y cambios de estado del agua
Sólida
A la presión atmosférica, hasta los 0 oC, el agua se encuentra en forma de hielo.
Fusión: sólida-líquida
A la temperatura de fusión, el agua se encuentra simultáneamente en estado sólido y líquido. Mientras está en los dos estados, aunque le demos calor, la temperatura no aumenta. Ese calor se utiliza para romper los enlaces entre las moléculas del agua sólida. Se necesitan 334 julios de energía por cada gramo de agua para conseguir el cambio de estado.
Líquida
A la presión atmosférica, entre los 0 oC y los 100 oC, el agua se encuentra en forma líquida.
Ebullición: líquida-gas
A la temperatura de ebullición, el agua se encuentra simultáneamente en estado líquido y gaseoso. Mientras está en los dos estados, aunque le demos calor a la muestra, la temperatura no aumenta. Ese calor se utiliza para romper los enlaces entre las moléculas del agua líquida. Se necesitan 2230 julios de energía por cada gramo de agua para conseguir el cambio de estado.
Gas
A la presión atmosférica, a partir de los 100 oC, el agua se encuentra en estado gaseoso.
Condensación: gas-líquida
A la temperatura de condensación, el agua se encuentra simultáneamente en estado gaseoso y líquido. Mientras está en los dos estados, aunque quitemos calor, la temperatura no disminuye. Se van fortaleciendo los enlaces entre las moléculas del agua líquida. Se generan 2230 julios de energía por cada gramo de agua en el cambio de estado.
Solidificación: líquida-sólida
A la temperatura de solidificación, el agua se encuentra simultáneamente en estado líquido y sólido. Mientras está en los dos estados, aunque quitemos calor, la temperatura no disminuye. Se van fortaleciendo los enlaces entre las moléculas del agua sólida. Se generan 334 julios de energía por cada gramo de agua en el cambio de estado.
Sublimación: sólida-gas
Si una muestra de agua sólida se calienta muy rápidamente, puede pasar directamente a estado gaseoso.
Sublimación inversa: gas-sólida
Si una muestra de agua gaseosa se enfría muy rápidamente, puede pasar directamente a estado sólido.
Punto triple: sólida-líquida-gas
Para unas condiciones muy concretas de presión y temperatura, el agua se puede encontrar simultáneamente en los tres estados: sólido, líquido y gaseoso.
Resumen de los cambios de estado
Las leyes de los gases:
Ley de Boyle-Mariotte. Temperatura del gas constante
Al aumentar el volumen disminuye la presión.
Al disminuir el volumen aumenta la presión.
Ley de Boyle-Mariotte
Cuando un gas permanece a temperatura constante, el producto de la presión por el volumen permanece constante:
p · V = cte. → p1 · V1 = p2 · V2
Ley de Gay-Lussac. Volumen del gas constante
Al aumentar la presión aumenta la temperatura.
Al disminuir la presión disminuye la temperatura.
Ley de Gay-Lussac
Cuando el volumen de un gas no varía, el cociente entre la presión y la temperatura permanece constante.
Ley de Charles. Presión del gas constante
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