1.- LA DIVERSIDAD DE LOS OBJETOS
1.1.-CARACTERISTICAS DE LA MATERIA ¿Qué PERCIBIMOS DE LAS
COSAS?
Nuestro planeta, el Sol, las estrellas, y todo lo que el hombre ve, toca
o siente,
es materia; incluso, los propios hombres, las plantas y los animales.
La materia
presenta formas distintas, las cuales poseen características que nos permiten
distinguir unos objetos de otros. El color, el olor y la textura son propiedades
de la materia que nos ayudan a diferenciarlos.
Los estados de la materia
La materia se puede encontrar en tres estados:
•
Sólido, como la madera y el cobre;
•
Líquido, como el agua y el aceite; y
•
Gaseoso, como el aire y el vapor de agua.Plasma es un gas constituido por partículas cargadas (iones) libres
Una misma materia
se puede encontrar en los tres estados. Por ejemplo, el agua, que normalmente
es líquida, cuando se enfría se convierte en sólido y, si se le aplica calor,
se transforma en gas.
Estado sólido: un
sólido es una sustancia formada por moléculas, que se encuentran muy unidas
entre sí por una fuerza llamada Fuerza de Cohesión. Los sólidos son duros y
difíciles de comprimir, porque las moléculas, que están muy unidas, no dejan
espacio entre ellas.
Estado líquido: un
líquido es una sustancia formada por moléculas que están en constante
desplazamiento, y que se mueven unas sobre otras. Los líquidos son fluidos
porque no tienen forma propia, sino que toman la del recipiente que los contiene.
Estado gaseoso: un
gas es una sustancia formada por moléculas que se encuentran separadas entre
sí. Los gases no tienen forma propia, ya que las moléculas que los forman se
desplazan en varias direcciones y a gran velocidad. Por esta razón, ocupan
grandes espacios.
Todos los cuerpos
tienen masa ya que están compuestos por materia. También tienen peso, ya que
son atraídos por la fuerza de gravedad. Por lo tanto, la masa y el peso son dos
propiedades diferentes y no deben confundirse. Otra propiedad de la materia es
el volumen, porque todo cuerpo ocupa un lugar en el espacio. A partir de las
propiedades anteriores surgen, entre otras, propiedades como la
impenetrabilidad y la dilatabilidad.
La materia está en constante cambio. Las transformaciones que pueden
producirse son de dos tipos:
- Físicas: son aquellas en las que se mantienen las propiedades
originales de la
sustancia ya que sus moléculas no se modifican.
- Químicas: son aquellas en las que las sustancias se transforman en
otras, debido a que los átomos que componen las moléculas se separan formando nuevas
moléculas.
1.2.- ¿PARA
QUE SIRVEN LOS MODELOS?
En ciencias puras
y, sobre todo, en ciencias aplicadas, se denominamo de lo al resultado del
proceso de generar una representación abstracta, conceptual, gráfica o visual
(ver, por ejemplo: mapa conceptual), física, matemática, de fenómenos, sistemas
o procesos a fin de analizar, describir, explicar, simular - en general,
explorar, controlar y predecir- esos fenómenos o procesos. Se considera que la
creación de un modelo es una parte esencial de toda actividad científica.
Figura mostrando relacion entre un modelo de ingenieria y aplicacion.
A pesar que hay
poca teoría generalizada acerca del empleo de modelos -la que existe
encontrándose principalmente en la filosofía de la ciencia, teoría general de
sistemas y el campo, relativamente nuevo, de visualización científica - la
ciencia moderna ofrece una colección creciente de métodos, técnicas y teorías
acerca de diversos tipos de modelos. En la practica, diferentes ramas o
disciplinas científicas tienen sus propias ideas y normas acerca de tipos
específicos de modelos (ver, por ejemplo: teoría de modelos). Sin embargo, y en
general, todos siguen los Principios del modelado.
Para hacer un modelo es necesario plantear una serie de hipótesis, de
manera que lo que se quiere representar esté suficientemente plasmado en la idealización,
aunque también se busca, normalmente, que sea lo bastante sencillo como para
poder ser manipulado y estudiado
3.-COMO CAMBIA DE ESTADO LA MATERIA
3.1.- CALOR Y TEMPERATURA ¿SON LO MISMO?
Calor.- Fenómeno
físico que eleva la temperatura y dilata, funde, volatiliza o descompone un
cuerpo. El calor de un cuerpo es la suma de la energía cinética de todas sus
moléculas.
El tema calor
constituye la rama de la Física que se ocupa de los movimientos de las
moléculas, ya sean de un gas, un líquido o un sólido. Al aplicar calor a un cuerpo,
éste aumenta su energía. Pero existe una diferencia sustancial entre la energía
térmica que posee un cuerpo y su temperatura.
Temperatura.-
Grado de calor en los cuerpos. Para medir la temperatura, se utiliza el
termómetro de mercurio, que consiste en un tubo estrecho de vidrio (llamado
capilar), con el fondo ensanchado en una ampolla pequeña y el extremo superior
cerrado.
La ampolla o depósito y parte del capilar están llenos de mercurio y en
la parte restante se ha hecho el vacío. Para leer la temperatura se utiliza una
escala que está grabada en el vidrio.
3.2.- MODELO DE PARTICULAS Y PRESION
Modelo de partícula
La ciencia actual basa todos sus conocimientos en la hipótesis de que la
materia está formada por pequeñas partículas, llamadas átomos, moléculas o iones,
lo cual recibe el nombre de “modelo de partícula” y da el fundamento a toda la
Teoría Cinética de la materia. A través de este modelo se pueden
explicar perfectamente todos los hechos experimentales conocidos hasta
hoy.
Por eso, en este momento científico, el modelo es válido.
Materia es todo aquello que nos rodea, posee masa, volumen y es
perceptible
a través de nuestros sentidos. Se llama cuerpo a toda porción limitada
de
materia.
Propiedades de la materia:
La materia tiene propiedades generales como son:ponderabilidad,
extensión, impenetrabilidade inercia. La materia es ponderable, quiere
decir que se puede
medir su masa. La masa indica la cantidad de materia de un cuerpo y se mide con
la balanza. La extensión quiere decir que la materia ocupa un lugar en el
espacio, o sea tiene volumen, y la impenetrabilidad indica que dos cuerpos no
pueden ocupar el mismo volumen en el mismo momento. La inercia es la
resistencia que opone la materia a variar el estado de reposo o de movimiento
que posee en un momento dado.
Las propiedades de la materia se pueden clasificar de distintas formas,
según
lo que se quiera analizar. Así también se habla de propiedadesexte nsiv
as e
intensivas (según dependan o no de la cantidad de materia considerada).
Son
ej de extensivas
la masa, el volumen, la superficie, la longitud, el peso. Estas propiedades
cambian su valor si hay mayor o menor masa. En cambio, las propiedades
intensivas son aquellas que no dependen de la cantidad de materia considerada.
Ej: la densidad, el peso específico, el PE, el PF (y todas las temperaturas de
los cambios de estado medidas a presión normal), la forma cristalina, el índice
de refracción, los caracteres organolépticos (aquellos que se detectan por los
órganos de los sentidos: color, olor, sabor, textura). Este conjunto de
propiedades define a las sustancias. Una sustancia se diferencia de otra porque
tiene un conjunto de propiedades intensivas diferente.
Presión Absoluta
Es la presión de un fluido medido con referencia al vacío perfecto o
cero absoluto. La presión absoluta es cero únicamente cuando no existe choque entre
las moléculas lo que indica que la proporción de moléculas en estado gaseoso o
la velocidadmolecular es muy pequeña. Ester termino se creo debido a que la
presión atmosférica varia con la altitud y muchas veces los
diseños se hacen en otros países a diferentes altitudes sobre el nivel
del mar
por lo que un termino absoluto unifica criterios.
Presión Atmosférica
El hecho de estar
rodeados por una masa gaseosa (aire), y al tener este aire un peso actuando
sobre la tierra, quiere decir que estamos sometidos a una presión (atmosférica),
la presión ejercida por la atmósfera de la tierra, tal como se mide normalmente
por medio del barómetro (presión barométrica). Al nivel del mar o a las alturas
próximas a este, el valor de la presión es cercano a 14.7 lb/plg2 (101,35Kpa),
,disminuyendo estos valores con la altitud.
Presión Manométrica
Son normalmente
las presiones superiores a la atmosférica, que se mide por medio de un elemento
que se define la diferencia entre la presión que es desconocida y la presión
atmosférica que existe, si el valor absoluto de la presión es constante y la
presión atmosférica aumenta, la presión manométrica disminuye; esta diferencia
generalmente es pequeña mientras que en las mediciones de presiones superiores,
dicha diferencia es insignificante, es evidente que el valor absoluto de la
presión puede abstenerse adicionando el valor real de la presión atmosférica a
la lectura del manómetro.
La presión puede obtenerse adicionando el valor real de la presión
atmosférica
a la lectura del manómetro.
Presión Absoluta = Presión Manométrica + Presión Atmosférica.
Vacío
Se refiere a
presiones manométricas menores que la atmosférica, que normalmente se miden,
mediante los mismos tipos de elementos con que se miden las presiones
superiores a la atmosférica, es decir, por diferencia entre el valor
desconocido y la presión atmosférica existente. Los valores que corresponden al
vacío aumentan al acercarse al cero absoluto y por lo general se expresa a modo
de centímetros de mercurio (cmHg), metros de agua, etc.
De la misma manera que para las presiones manométricas, las variaciones
de la presión atmosférica tienen solo un efecto pequeño en las lecturas del indicador
de vacio.
Sin embargo, las variaciones pueden llegar a ser de importancia, que
todo el
intervalo hasta llegar al cero absoluto solo comprende 760 mmHg.
Medida de la presión. Manómetro
Para medir la
presión empleamos un dispositivo denominado manómetro. Como A y B están a la
misma altura la presión en A y en B debe ser la misma. Por una rama la presión
en B es debida al gasencerrado en el recipiente. Por la otra rama la presión en
A es debida a la presión atmosférica más la presión debida a la diferencia de
alturas del líquido manométrico.
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: «el
incremento de presión aplicado a una superficie de un fluido incompresible
(líquido), contenido en un recipiente indeformable, se transmite con el mismo
valor a cada una de las partes del mismo».
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 presión.
Presión atmosférica
La presión
atmosférica es la presión ejercida por el aire atmosférico en cualquier punto
de la atmósfera. Normalmente se refiere a la presión atmosférica terrestre,
pero el término es generalizable a la atmósfera de cualquier planeta o
satélite.
La presión
atmosférica en un punto es numéricamente igual al peso de una columna de aire
de área de sección recta unitaria que se extiende desde ese punto hasta el
límite superior de la atmósfera. Como la densidad del aire disminuye cuando nos
elevamos, no podemos calcular ese peso a menos que seamos capaces de expresar
la densidad del aire ρ en función de la altitudz o de la presiónp. Por ello, no
resulta fácil hacer un cálculo exacto de la presión atmosférica sobre la
superficie terrestre; por el contrario, es muy fácil medirla.
La presión
atmosférica en un lugar determinado experimenta variaciones asociadas con los
cambios meteorológicos. Por otra parte, en un lugar determinado, la presión
atmosférica disminuye con la altitud, a causa de que el peso total de la
atmósfera por encima de un punto disminuye cuando nos elevamos. La presión
atmosférica decrece a razón de 1 mmHg o Torr por cada 10 m de elevación en los
niveles próximos al del mar. En la práctica se se utilizan unos instrumentos,
llamados altímetros, que son simples barómetros aneroides calibrados en
alturas; estos instrumentos no son muy precisos.
La presión atmósférica estándar, 1 atmósfera, fue definida como la
presión
atmosférica media
al nivel del mar que se adoptó como exactamente 101 325
Pa o 760 Torr. Sin
embargo, a partir de 1982, la IUPAC recomendó que para
propósitos de
especificar las propiedades físicas de las sustancias "el estándar
de presión"
debía definirse como exactamente 100 kPa o (≈750.062 Torr).
Aparte de ser un número redondo, este cambio
tiene una ventaja práctica porque 100 kPa equivalen a una altitud aproximada de
112 metros, que está cercana al promedio de 194 m de de la población mundial.
3.3.- ¿QUE LE SUCEDE A LA MATERIA CUANDO CAMBIA LA
TEMPERATURA O LA PRESION SOBRE ELLA?
En física y química
se denomina cambio de estado a la evolución de la materia entre varios estados
de agregación sin que ocurra un cambio en su composición. Los tres estados
básicos son el sólido, el líquido y el gaseoso.
La siguiente tabla indica cómo se denominan los cambios de estado:
También se puede ver claramente con el siguiente gráfico:
Los dos parámetros
de los que depende que una sustancia o mezcla se encuentre en un estado o en
otro son: temperatura y presión. La temperatura es una medida de la energía
cinética de las moléculas y átomos de un cuerpo. Un aumento de temperatura o
una reducción de la presión favorecen la fusión, la evaporación y la
sublimación, mientras que un descenso de temperatura o un aumento de presión
favorecen los cambios opuestos.
•
Lafusió n es el cambio de estado de sólido a líquido. Por el contrario
la
solidificación es
el cambioi n ve rso, de líquido a sólido.
•
Lavaporización es
el cambio de estado de líquido a gas. Contrariamente lalicuació n oco nde
nsació n es el cambio inverso, de gas a líquido.
•
Lasublimació n es el cambio de estado de sólido a gas, y el cambio
inverso recibe el
nombre de sublimación regresiva.
