Cambios de Estado de Agregación de la Materia

Cambios de Estado de Agregación de la Materia

 SOLIDIFICACIÓN: Es la conversión de un líquido a sólido por medio del enfriamiento. El "punto de congelación es la temperatura a la cual el líquido se solidifica y permanece constante durante el cambio. El agua de grifo sometido al congelamiento se transforma en hielo sólido.

EBULLICIÓN: Es el proceso en el que un líquido pasa a estado gaseoso. Se realiza cuando la temperatura de la totalidad del líquido iguala al punto de ebullición del líquido a esa presión. Si se continúa calentando el líquido, éste absorbe el calor, pero sin aumentar la temperatura. Por ejemplo una pava hirviendo.

 EVAPORACIÓN: Es un proceso por el cual una sustancia en estado líquido pasa al estado gaseoso. A diferencia de la ebullición, este proceso se produce a cualquier temperatura, siendo más rápido cuanto más elevada aquélla. Por ejemplo el agua que se transforma en nube y vuelve en forma de lluvia, nieve, niebla o rocío.

CONDENSACIÓN: Es el cambio de estado de la materia que se encuentra en forma gaseosa a forma líquida.

SUBLIMACIÓN: Es el proceso que consiste en el cambio de estado de la materia sólida al estado gaseoso sin pasar por el estado líquido. Un ejemplo clásico de sustancia capaz de sublimarse es el hielo seco o la naftalina que es sólida y luego se evapora.

Estos cambios de estado nos permiten ver los procesos por los que pasa cualquier cuerpo sea liquido o gaseoso, estos logran transformarlo.

Transferencia de Calor

Calor

El calor está definido como la energía que se transfiere entre diferentes cuerpos o diferentes zonas de un mismo cuerpo que se encuentran a distintas temperaturas.

Diferencia entre Calor y Temperatura

El concepto de temperatura se deriva de la idea de medir el calor o frialdad relativos a la observación de que el suministro de calor a un cuerpo conlleva un aumento de su temperatura mientras no se produzca la fusión. En el caso de dos cuerpos con temperaturas diferentes, el calor fluye del más caliente a la más fría hasta que sus temperaturas sean idénticas y se alcance el equilibrio térmico.

Por lo tanto, los conceptos de calor y temperatura, aunque relacionados entre sí son muy diferentes: la temperatura es una propiedad de un cuerpo y el calor es un flujo de energía entre dos cuerpos a diferentes temperaturas.

Energía Interna

Es la cantidad de la energía cinética y potencial, relacionadas con el movimiento y las disposiciones aleatorias de sus moléculas.

Energía Térmica

La energía térmica es la parte de la energía interna que cambia cuando la temperatura del sistema cambia.

Transferencia de Calor

El calor se transfiere mediante conducción, convección y radiación:

·        Conducción: Es la transferencia de calor a través de un objeto sólido. Si se calienta una varilla metálica, de forma que aumente su temperatura, el calor se transmite hasta el extremo más frio por conducción. No se comprende en su totalidad el mecanismo exacto de la conducción de calor en los sólidos, pero se cree que se debe al movimiento de los electrones libres que transportan energía cuando existe una diferencia de temperatura.

·        Convección: Es el transporte de calor en un fluido a través del movimiento del propio fluido. La transferencia de calor por convección ocurre cuando un fluido, está en contacto con un objeto que se encuentra a una temperatura menor que la del primero. La convección tiene lugar cuando un fluido caliente se dilata y por tener una menor densidad es mayor, desciende y ocupa el lugar del fluido caliente que ascendió. Este ciclo da lugar a una continua circulación por convección libre o  natural. De aquí surgen lo que se conoce como corrientes conectivas del calor hacia las regiones frías.

·        Radiación: La radiación  se presenta una diferencia fundamental respecto a la conducción y la convección, las sustancias que intercambian calor no tienen que estar en contacto, sino que pueden estar en contacto por un vacío. El proceso de transmisión de calor por radiación no requiere de contacto entre la fuente de calor y el receptor, no se produce ningún intercambio de masa y no se necesita ningún medio material para que se transmita.

Dilatación Térmica

Uno de los efectos que puede producir un cambio de temperatura en los cuerpos es que estos cambien de dimensiones. Salvo algunas excepciones, los cuerpos independientemente de que sean sólidos, líquidos o gaseosos, se dilatan, aumentan de tamaño al aumentar su temperatura. Este cambio se le llama dilatación térmica. Cuando la temperatura de un sólido aumenta la vibración de los átomos se incrementa de manera de que la distancia promedio entre los átomos se aumenta y esto conduce a una dilatación de todo el cuerpo sólido. Al igual que los sólidos, los líquidos y los gases experimentan cambios en su volumen al variar su temperatura. En el caso de los líquidos se dilatan no precisamente conservan su forma ya que simplemente llenaran un espacio mayor del recipiente que los contiene.

La transferencia es muy importante, porque gracias a ella se pueden realizar otros procesos que nos ayudan en nuestra vida diaria.

Principio de Pascal

Principio de Pascal

En física, el principio de Pascal o ley de Pascal, es una ley enunciada por el físico y matemático francés Blaise Pascal (1623–1662) que se resume en la frase: la presión ejercida sobre un fluido poco compresible y en equilibrio dentro de un recipiente de paredes indeformables se transmite con igual intensidad en todas las direcciones y en todos los puntos del fluido. El principio de Pascal puede comprobarse utilizando una esfera hueca, perforada en diferentes lugares y provista de un émbolo. Al llenar la esfera con agua y ejercer presión sobre ella mediante el émbolo, se observa que el agua sale por todos los agujeros con la misma velocidad y por lo tanto con la misma presión. También podemos ver aplicaciones del principio de Pascal en las prensas hidráulicas, en los elevadores hidráulicos, en los frenos hidráulicos y en los puentes hidráulicos.

Jeringa de Pascal

La jeringa de Pascal es un instrumento que se utiliza en los laboratorios para comprobar el principio de Pascal. Sirve también para comprobar el funcionamiento de determinadas maquinas hidráulicas. Consiste en un recipiente horadado en diferentes partes de su superficie, se tapa cada orificio con cera u otro material, se procede a llenar con agua la jeringa y se oprime el embolo. La presión se transmite  todo el líquido y este saldrá por los orificios con la misma fuerza.

El Principio de Pascal establece el comportamiento de un fluido cuando se le aplica una fuerza, la jeringa nos explica este principio para que logremos entenderlo.

Principio de Arquimedes

Principio de Arquimedes

Ley física que establece que cuando un objeto se sumerge total o parcialmente en un líquido, este experimenta un empuje hacia arriba igual al peso del líquido desalojado. La mayoría de las veces se aplica al comportamiento de los objetos en agua y se aplican al porque los objetos flotan y se hunden y porque parecen ser más ligeros en este medio. El concepto clave de este principio es el “empuje” que es la fuerza que actúa hacia arriba reduciendo el paso aparentemente del objeto cuando este se encuentra en el agua.

Por el Principio de Arquímedes, los barcos flotan más bajos en el agua cuando están muy cargados (ya que se necesita desplazar mayor cantidad de agua para generar el empuje necesario. Además, si van a navegar en agua dulce no pueden cargar tanto como si van a navegar en agua salada, ya que el agua dulce es menos densa que el agua de mar y por tanto se necesita desplazar un volumen de agua mayor para obtener el empuje necesario. Esto implica que el barco se hunda más.

Este principio establece que cuando un cuerpo se sumerge en un líquido, el cuerpo recibe un empuje hacia arriba, actualmente este principio es muy importante ya que gracias a él se pueden construir barcos de acuerdo al lugar donde valla a navegar y la cantidad que transportara.

Termometro

Termómetro

Un termómetro es un instrumento que mide temperatura de un sistema en forma cuantitativa. El termómetro más utilizado es el de mercurio formado por un capilar de vidrio de diámetro uniforme comunicado por un extremo con una ampolla llena de mercurio. El conjunto esta sellado para mantener un vacío parcial en el capilar. Cuando la temperatura aumenta, el mercurio se dilata y asciende por el capilar. La temperatura se puede leer en una escala situada por el capilar pueden ser Fahrenheit, Celsius y Kelvin. La invención del termómetro se atribuye a Galileo, aunque el que usamos actualmente apareció en 1650. Los modernos termómetros de alcohol y mercurio fueron inventados por el físico alemán Daniel Gabriel Fahrenheit, quien también propuso la primera escala de temperatura, la cual lleva su nombre.

El termómetro en un instrumento que nos ayuda a medir temperatura, pueden ser utilizados en diferentes lugares, el más común es el que utilizan en los hospitales. Existen tres escalas para medir la temperatura Fahrenheit, Celsius, Kelvin.

Vaso de Tantalo

Vaso de Tántalo

El vaso de Tántalo es una forma de sifón, el nombre alude al castigo de ese personaje mitológico. La rama larga del sifón atraviesa el fondo de una copa en la que puede echarse agua mientras que no llegue a la parte culminante de la curva. Si el líquido llegara a cubrir esa parte de la curva, saldría agua por la rama larga, sin llegar a los labios del que procurara saciar su sed haciendo uso de esa copa.

Un sifón es un tubo encorvado de ramas desiguales cuya utilidad es trasvasar líquidos de una vasija a otra sin necesidad de volcar la vasija llena sobre la vacía.

Este instrumento es muy importante, ya que con el podemos explicar la presión que ejerce el aire sobre el agua.

Propiedades de la Materia

Propiedades de la Materia

Propiedades Físicas

Las propiedades físicas son aquellas que pueden observarse o medirse sin variar la composición ni la estructura de cierta sustancia, como por ejemplo el color, el olor y la densidad.

·        Textura: Es la propiedad que tienen las partes externas de los objetos como así mismo las sensaciones que estos han de causar.

·        Color, olor y sabor: Son características que hacen que las sustancias sean fáciles de distinguir.

·         Dureza: Propiedad de los materiales a la penetración, absorción, rayado, etc. o es la cantidad de energía que ha de absorberse un material a resistir ante un esfuerzo, esto antes de romperse.

·        Viscosidad: Opción de un fluido a las deformaciones tangenciales.

·        Ductilidad: Capacidad de un material a resistir a una deformación sin sufrir rotura.

·        Densidad: Magnitud escalar la cual hace referencia a la cantidad de masa contenida en un determinado volumen de una sustancia.

Propiedades Químicas

Las propiedades químicas involucran cambios en la composición y en la estructura, que ocurren cuando la sustancia se somete a diferentes condiciones.

·         Inflamabilidad: Propiedad química, para determinar si es necesario someter en combustión, al hacerlo cambia la composición y se transforma en nuevas sustancias.

·         Combustión: Reacción de oxidación en la cual se desprende una cantidad de calor y luz (fuego).

·         Fotosíntesis: Conversión de la materia inorgánica a materia orgánica gracias a la energía que ha de aportar la luz.

·         Respiración: Es la entrada de oxígeno al cuerpo de un ser vivo y la salida de óxido de carbono.

·         Reactividad: Es la capacidad de reacción química que presenta ante otros reactivos  una sustancia.

·         Acidez: La acidez de una sustancia es el grado en el cual es ácida.

·         Poder Calorífico: Es la cantidad de energía que la cantidad de masa puede llegar a desprender siempre y cuando se haya producido una oxidación.

     Propiedades generales

Son aquellas que dependen de la cantidad de material, entre ellos tenemos:

·         Masa: Es la cantidad de materia que presenta un cuerpo (la masa no define volumen).

·         Extensión: (Volumen) Es el lugar que ocupa un cuerpo en el espacio.

·         Impenetrabilidad: Propiedad por la cual el lugar ocupado por un cuerpo no puede ser ocupado por otro al mismo tiempo. Salvo que lo desplace.

·         Inercia: Todo cuerpo se mantiene en reposo o en movimiento, mientras no exista una causa (fuerza) que modifique dicho estado.

·         Divisibilidad: La Materia se puede fraccionar en partes cada vez más pequeño por diferentes medios (mecánico, físico, químico), de acuerdo a la siguiente secuencia.

·         Atracción: Es la propiedad por la cual dos cuerpos o partículas o moléculas o átomos tienden a unirse.

Las propiedades de la materia son muy importantes, ya que todo lo que nos rodea tiene esta conformada por ellas pueden tener solo una propiedad o varias, para nosotros es muy fácil percibirlas gracias a nuestros cinco sentidos.

Modelo Atomico

Modelo Atómico

     El modelo atómico es una representación molecular de un átomo, que trata de explicar su cambio de propiedades. De ninguna manera debe ser interpretado como un diagrama de un átomo, sino más bien como el diagrama conceptual de su funcionamiento. A lo largo del tiempo existieron varios modelos atómicos y algunos más elaborados y complejos que otros:

Modelo atómico de John Dalton

     Este fue formulado en el año 1808, Dalton consideraba a los átomos indivisibles e indestructibles. Pensaba que los átomos de un mismo elemento son iguales entre si teniendo cualidades y peso propio diferentes al de otros elementos pueden combinarse entre sí y formar diversos  compuestos. Dalton describió a los átomos como minúsculas partículas con forma esférica inmutables e indivisibles.

Modelo atómico de Thomson

En el año 1898 Joseph J. Thomson propuso en 1898 uno de los primeros modelos atómicos. Describió el átomo como una esfera con carga positiva en la que estaban "incrustadas" unas pocas partículas con carga negativa llamadas electrones.

Modelo atómico de Rutherford

     En 1911 los experimentos realizados por el físico británico Ernest Rutherford le llevaron a deducir que la carga positiva de un átomo y la mayoría de su masa están concentradas en una pequeña región central llamada núcleo. En el modelo de Rutherford, los electrones, cargados negativamente, giraban alrededor del núcleo como los planetas en torno al Sol.

Modelo atómico de Bohr

      En el año 1913, el físico danés Niels Bohr descubrió que los electrones de un átomo sólo pueden tener determinados valores de energía. Propuso que la energía de un electrón estaba relacionada con la distancia de su órbita al núcleo. Por tanto, los electrones sólo giraban en torno al núcleo a determinadas distancias, en "órbitas cuantizadas", que correspondían a las energías permitidas.

Modelo atómico de Schrödinger

     En 1926, el físico austriaco Erwin Schrödinger introdujo un cambio revolucionario en el modelo atómico. Según el modelo propuesto, los electrones no giran en torno al núcleo, sino que se comportan más bien como ondas que se desplazan alrededor del núcleo a determinadas distancias y con determinadas energías. Este modelo resultó ser el más exacto: los físicos ya no intentan determinar la trayectoria y posición de un electrón en el átomo, sino que emplean ecuaciones que describen la onda electrónica para hallar la región del espacio en la que resulta más probable que se encuentre el electrón.

Este modelo nos ha ayudado a comprender mejor la teoría atómica y a darnos una idea de cómo está conformada la materia, con esto logramos reconocer los diferentes avances y las modificaciones que el modelo atómico ha sufrido a lo largo de los años.

Científicos y La Estructura de la Materia

Científicos y La Estructura de la Materia

Robert Boyle

Científico británico, uno de los primeros defensores de los métodos científicos y uno de los fundadores de la química. Nació en Lismore, Irlanda y estudio en Ginebra, Suiza. Se estableció en Inglaterra y se dedicó a la investigación científica. Fue el primer químico en aislar un gas. Perfecciono la bomba de aire y sus estudios le condujeron a formular, independientemente de su colega francés Edme Mariote, la ley física de Boyle- Mariote, esta ley establece presión y el volumen de un gas son inversamente proporcionales.

Daniel Bernoulli

Científico suizo nacido en Holanda que descubrió los principios básicos del comportamiento de los fluidos. Bernoulli promovió en Europa la aceptación de la nueva física del científico Isaac Newton. Estudio el flujo de los fluidos y formulo el teorema según el cual la presión ejercida por un fluido es inversamente proporcional a su velocidad de flujo.

Amadeo Avogadro

Químico y físico italiano. Fue catedrático  de física en la universidad en la universidad de Turín. Establece la famosa hipótesis de que volúmenes de gases iguales a las mismas condiciones de temperatura y presión contienen igual número de moléculas determino que los gases como el oxígeno y asigno la formula H2 O2 y asigno H20 para el agua.

 Joseph Gay-Lussac

Fue un químico y físico francés. Fue el primero en formular la ley según la cual un gas se expande proporcionalmente a su temperatura si se mantiene  constante la presión y que aumenta proporcionalmente su presión si el volumen se mantiene constante.

James Clerk Maxwell

Físico británico cuyas investigaciones y escritos explican las propiedades del electro magneto. Elaboro la teoría que explica las propiedades físicas de los gases y su naturaleza. Entre otros logros hay que destacar los colores y principios de la termodinámica.

Dimitri Ivanovich Mendeleiev

Químico ruso celebre por haber descubierto el patrón subyacente en lo que ahora se conoce como la tabla periódica de los elementos. Su investigación principal fue la que dio origen a la enunciación de la ley  periódica de los elementos base del sistema periódico que lleva su nombre.

Ludwig Boltzmann

Físico austriaco quien elaboro en la creación de las bases para el campo de la física conocido como mecánica estadística. Publico ensayos que demostraban que la segunda ley de la termodinámica explicaba fenómenos visibles a gran escala

Estos científicos han sido muy importantes para el desarrollo del estudio de la estructura de la materia y han sido las bases para que actualmente otras personas sigan estudiándolos y modificando para mejorar sus teorías.