03 _ Materia y Partículas _ 3º ESO

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Tema 3.3. Materia y Partículas
Los Gases
Los gases tienen las siguientes características:
Masa constante
Volumen variable, depende de la presión ejercida
Forma variable, depende de la del recipiente donde se encuentre
Son muy fluidos
La mayoría son incoloros
La mayoría son inodoros
El gas que nos rodea: la Atmósfera
La atmósfera es la capa gaseosa que cubre la Tierra y se mantiene unida a ella debido a la fuerza de atracción
gravitatoria. El radio de la Tierra es de 6500
6500 km y el espesor de la atmósfera es de unos 1000 km (los 30 primeros
contienen el 99% de su masa)
Composición
Es
s una mezcla de gases. Los más abundantes son:
Nitrógeno
Oxígeno
78% del volumen total del aire
21 % del volumen total del aire
En menor porcentaje contiene:
Dióxido de carbono, vapor de agua,
agu gases nobles (argón, kriptón,, neón y helio),
hel
ozono, …
La presión atmosférica
Es la presión que se ejerce en todas las direcciones sobre los cuerpos situados en la atmósfera.
atmósfera Se debe al peso de
la masa gaseosa situada sobre ellos
Fue
e medida por primera vez por Torriccelli en el s. XVII
La presión atmosférica normal a 0ºC y al nivel del mar
(altitud 0 m) es:
1 atm = 760 mm de Hg = 101 300 Pa ≈ 1 bar
Leyes de los Gases
Boyle-Mariotte
Gay-Lussac
Charles
"A temperatura constante, para una
determinada cantidad de gas, el
producto presión por volumen
permanece constante"
“A volumen constante, la presión
de un gas en un recipiente,
depende directamente de la
temperatura absoluta"
“A presión constante, el volumen
de un gas es directamente
proporcional a la temperatura
absoluta”
P·V= cte→ P1 ·V1 = P2 ·V2
P=
cte·T→
P1
P2
=
T1
T2
V= cte·T→
V1
V2
=
T1
T2
Bárbara Cánovas Conesa
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Química _ 3º ESO
Ley de los Gases Ideales
Los gases ideales son
on los que cumplen las leyes de Boyle y de Charles y Gay-Lussac
Gay
P∙V=n∙R∙T
P=atm
V=L
n=nº moles
atm·L
R=cte
cte de los gases ideales
ideales=0.082
mol·K
T=K
→ n = cte →
P1 ∙ V1
P2 ∙ V2
=
T1
T2
Teoría Cinético - Molecular
Explica el comportamiento de la materia en los distintos estados de agregación (sólido, líquido y gas) y cómo es
posible la transformación de un estado en otro
1. La materia está compuesta por partículas (átomos, moléculas, iones, ...) muy pequeñas en continuo
movimiento, entre ellas hay espacio vacío
2.
Tª:
energía cinética de las partículas:
velocidad:
EC =
1
2
m v2
3. Entre las partículas existen fuerzas de atracción,
atracción cuya intensidad
al
la distancia entre ellas
4. Las partículas se mueven al azar en todas las direcciones
5. La Tª a la cual todas las partículas están quietas se conoce como “cero
cero absoluto”
absoluto y es de 0 K (-273 °C)
Cambios de Estado
Proceso
roceso mediante el cual las sustancias
pasan de un estado de agregación a
otro.
El cambio de temperatura o presión
modifica las fuerzas de cohesión de la
materia, pudiendo ésta cambiar de
estado de agregación
Los mecanismos de transformación entre
estados se clasifican en dos grandes
grupos:
Cambios progresivos
Cambios regresivos
Implican
mplican un incremento de la energía cinética de las
moléculas ( velocidad)
Implican
plican un descenso de la energía cinética de las
moléculas ( velocidad)
Hay
ay que suministrar energía
Se desprende energía
La energía que se absorbe o desprende, por unidad de masa, en los cambios de estado se denomina calor
latente. Se expresa en J/kg y expresa la cantidad de energía (en julios) que hay que suministrar o que se
desprende en el cambio de estado
estado de un kilogramo de materia
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Tema 3.- Materia y Partículas
Efecto de la presión sobre las temperaturas de los cambios de estados
Presión constante
Presión
Presión
Tª constante (punto de fusión,
de congelación, de ebullición o
de condensación)
Tª
Tª
Al
la presión las partículas tienen
Excepción: agua
dificultad para adquirir movilidad y para distanciarse unas de otras. Al
presión ocurre lo contrario
la
Cambios de Estado Progresivos
Fusión: sólido
líquido
El punto de fusión es la temperatura que debe alcanzar una sustancia sólida para fundirse. Cada sustancia posee
un punto de fusión característico (propiedad específica de la materia)
Vaporización: líquido
gas
I.
Evaporación: un líquido pasa lentamente al estado gaseoso sin que se haya alcanzado la temperatura de
ebullición. Ocurre en la superficie de cualquier líquido.
Según la teoría cinética: Tª superficie : velocidad : Ec : más partículas tienen la energía suficiente
como para vencer las fuerzas de atracción que las mantiene unidas a otras partículas : pasan al estado
gaseoso.
La velocidad con la que ocurre la evaporación depende de:
la superficie de evaporación
la temperatura
la naturaleza del líquido
en el caso del agua, de la humedad relativa
Al ser un fenómeno de superficie, resulta independiente de la masa total del líquido
II.
Ebullición: si
Tª :
velocidad : el proceso de evaporación, además de ocurrir en la superficie,
también se produce en todo el líquido, formándose grandes burbujas de vapor que ascienden hasta la
superficie. Se dice entonces que el líquido comienza a hervir, o que entra en ebullición.
La temperatura a la que un líquido hierve es otra propiedad característica llamada temperatura de
ebullición. presión : Tª de ebullición
La temperatura del líquido en ebullición se mantiene constante al punto de ebullición mientras dura la
transformación entre estados.
Sublimación: sólido
gas
Ocurre a cualquier temperatura. Las partículas de la superficie de un sólido pueden adquirir suficiente energía
cinética para vencer las fuerzas de atracción que las mantienen unidas y pasar directamente al estado gaseoso.
Cambios de Estado Regresivos
Solidificación: líquido
sólido
Se produce por una de la temperatura hasta alcanzar la temperatura de fusión. Las partículas pierden
movilidad (energía cinética), favoreciendo la aparición de fuerzas de atracción entre ellas. Varía con la presión
Condensación o Licuación: gas
líquido
La temperatura a la que ocurre es el punto de ebullición. La condensación se lleva a cabo invirtiendo las
condiciones que favorecen la vaporización: la compresión del gas o su enfriamiento favorece la condensación
Sublimación Inversa: gas
Se produce por una
sólido
de la temperatura
Bárbara Cánovas Conesa
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Química _ 3º ESO
Visión Global
La teoría cinético-molecular
molecular explica los cambios de estado del siguiente modo:
SÓLIDO
Tª :
Ec partículas : vibración partículas : Tª de fusión :
fuerzas de atracción : libertad de movimiento
LÍQUIDO
Tª :
Ec partículas : Tª de ebullición : fuerzas de
atracción : libertad de movimiento
Tª :
GAS
Ec partículas : distancia :
volumen
Tª de la materia cte:: energía aportada al sistema : se invierte en vencer las fuerzas de atracción entre partículas
Dilatación de la Materia
Sólidos
Dilatación Lineal
Dilatación Superficial
Dilatación Cúbica
Aumento de longitud que
experimenta la unidad de longitud
(1 m) de una sustancia al aumentar
su Tª 1º C
Aumento de superficie que
experimenta la unidad de superficie
(1 m2) de una sustancia al aumentar
su Tª 1º C
Aumento de volumen que
experimenta la unidad de volumen
(1m3) de una sustancia al aumentar
su Tª 1ºC
∆l= l0 1+α·T
∆S= S0 1+β·T
∆V=V0 1+γ·T
Siendo S la superficie, β el
coeficiente de dilatación superficial
que depende de la naturaleza del
sólido y T la temperatura
Siendo V la superficie, γ el
coeficiente
ciente de dilatación superficial
que depende de la naturaleza del
sólido y T la temperatura
β=2α
γ=3α
∆S=S0 1+2α·T
∆
∆V=V
0 1+3α·T
Siendo l la longitud, α el coeficiente
de dilatación lineal que depende de
la naturaleza del sólido y T la
temperatura
Líquidos: Dilatación Aparente
Es el aumento de volumen que se observa directamente al calentar un líquido, como no se está considerando la
dilatación del recipiente sólido (que contiene al líquido), el aumento de volumen observado será menor que el que
realmente experimenta el líquido
Dilatación Real=Dilatación
Real
Aparente+Dilatación
Dilatación Recipiente
Gases
Volumen con la Tª a Presión cte
Presión con la Tª a Volumen cte
Directamente
irectamente proporcional al volumen inicial del gas y
al incremento de temperatura
Directamente
irectamente proporcional a la presión inicial y al
incremento de temperatura
V=V0 1+α·T
P=P0 1+β·T
1
α : coeficiente de dilatación cúbica a presión cte
β : coeficiente de aumento de presión a volumen cte
α=β=
1
273,14
1
273