ESTADOS Y DIVERSIDAD DE LA MATERIA

ESTADOS AGREGACIÓN DIVERSIDAD MATERIA

ESTADOS DE AGREGACIÓN DE LA MATERIA. DIVERSIDAD DE LA MATERIA. TEORÍA CINÉTICO MOLECULAR Y MÁS COSAS DE FÍSICA Y QUÍMICA:

ACTIVIDAD 140 DEL PROYECTO ACHIMAGEC

Esquema del contenido, para desarrollarlo en clase con la participación del grupo, que ya tiene de cursos anteriores la idea de la mayor parte de lo que se tratará. Dirigiendo y concretando lo que ellos conocen.

ESTADOS DE LA MATERIA:

Sólido, líquido y gaseoso… aunque hay otros: plasma, cristal líquido.

La DENSIDAD está claro como varía… en general:

Los sólidos mayor densidad que los líquidos, y a su vez los líquidos tienen mayor densidad que los gases. Pero no en todos los casos. Reflexionar en el caso del agua congelada que flota sobre el agua líquida. Menos mal, porque si no fuera así, si el hielo de los océanos se fuera al fondo, se congelaría de abajo a arriba y el planeta sería blanco total y congelado, sin vida ninguna posiblemente.

El que el hielo flote sobre el agua, implica que tiene menor densidad. Con lo que eso de la menor densidad es lo que hace que algo flote.

Buen momento para pensar en los globos aerostáticos. Si alguno se ha subido en alguno, en Eurodisney existe esa atracción, que nos cuente lo que ha visto.

El globo asciende cuando el piloto enciende el mechero que calienta el aire… al calentar el aire, disminuye su densidad y el globo flota sobre el aire y asciende. Y tengamos en cuenta que sube a pesar de tener toda esa tela, cuerdas, la cesta y gente a bordo… con lo que la fuerza con la que asciende no es ninguna broma.

Precioso momento para hablar del PRINCIPIO DE ARQUÍMEDES y utilizarlo un poco:

“Todo cuerpo sumergido en un fluido experimenta un empuje vertical y ascendente igual al peso del fluido desalojado”.

Imaginemos la bolita en el agua, o como si fuera una sopladera en el aire, o el globo aerostático…

¿Qué le pasa a la bolita cuando el empuje es menor que el peso?

¿Qué le pasa a la bolita cuando el empuje es mayor que el peso?

Aprovechamos para iniciarnos en la SEGUNDA LEY DE NEWTON, en una expresión apropiada para el nivel:

“la resultante de las fuerzas que actúan sobre un cuerpo es directamente proporcional a la aceleración que adquiere como consecuencia; la constante de proporcionalidad es la masa del cuerpo”

Reflexionar sobre el efecto de esta 2ª Ley de Newton sobre la bolita en los dos casos planteados.

EFECTO DE LA TEMPERATURA EN LOS ESTADOS DE LA MATERIA:

Pensar en lo que ocurre cuando calentamos un sólido… cambia de estado. Lo anterior nos indica que la temperatura juega un papel importante en el estado de la materia y en los cambios de estado.

Todos sabemos que la materia está formada por partículas. Esas partículas, indivisibles según Dalton son los átomos  (que son los elementos de la tabla periódica*), que cuando se agrupan forman las moléculas (la molécula de H₂O tiene dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno).

* Buen momento para echarle un vistazo a los elementos de la tabla periódica e intentar introducirse en los numeritos que aparecen al lado de cada uno, así como para introducirnos en la estructura del átomo (que no es indivisible como decía Dalton, sino que tiene protones, neutrones y electrones):

Los números enteros que aparecen ordenados son el número atómico, que es el número de protones/electrones, notar como aumentan.

Masa atómica, pensar en que ahí pueden intervenir los neutrones (los protones y neutrones con masa similar y unas dos mil veces mayores que los electrones.

Si se desea empezar a hablar de los iones, elementos con carga, pensar en que ese intercambio es de electrones. El núcleo no se toca a menos que quieras enfrentarte a la energía nuclear. 

Para saber los átomos de los que está formada una determinada sustancia, sólo debemos conocer su fórmula y el modo en que los átomos se combinan entre sí, sólo debemos saber FORMULACIÓN, que la aprenderemos a lo largo de la asignatura.

Esas partículas que componen la materia, no están fijas y soldadas entre sí, al menos en principio. Eso determina los diferentes estados: sólido, líquido y gaseoso.

La pregunta que debemos hacernos es: ¿En qué estado las partículas tienen mayor libertad de movimiento? Con lo cual llegamos a la..

TEORÍA CINÉTICO MOLECULAR:

… que no es sino la teoría de cómo se mueven las moléculas en la materia.

TEORÍA: infraestructura matemática derivada de un pequeño conjunto de principios básicos capaz de producir predicciones experimentales para una categoría dada de sistemas físicos. ¡Toma ya!

CINÉTICA: relativo al movimiento.

MOLECULAR: relativo a las moléculas, partículas que forman una determinada sustancia.

Si la materia está formada por partículas, es fácil ver que en los sólidos esas partículas ocupan posiciones más o menos fijas, que impiden que el sólido se deforme con facilidad.

En los líquidos, las partículas tienen posibilidad de moverse, pero como si se mantuvieran unidas. En los gases, las partículas tienen posibilidad de moverse totalmente, tal es así, que si pueden, se escapan del recipiente que los contiene.

Podemos entonces entender que la movilidad de las partículas que componen la materia, determina el estado en que se encuentran.

Como al aumentar la temperatura, aumentamos el movimiento de las partículas, se puede cambiar de estado. Lo mismo si al disminuir la temperatura, disminuimos las posibilidades de movimiento de las partículas y se podría cambiar de estado.

Cuando aumentamos la temperatura del aire que contiene el globo aerostático, aumentamos las posibilidades de movimiento de las partículas que intentan escapar y golpean la pared del globo, ensanchándolo, así al aumentar el volumen del globo, disminuye su densidad y se eleva, siendo mayor el empuje que el peso.

Las sopladeras de Helio es otra cuestión, el Helio por sus propias características tiene una densidad inferior al aire, por ello las sopladeras de helio se elevan.

MÁS COSAS:

Aparte de la temperatura, la presión también juega un papel en los diferentes estados de la materia. Queda pendiente para más adelante.

PUEDE INTERESAR VER: ECUACIÓN DE ESTADO DE LOS GASES IDEALES. ECUACIONES DE PRIMER GRADO

Debemos conocer los conceptos: fusión, solidificación, vaporización, ebullición, sublimación.

Debemos saber lo que es: lluvia, nubes, granizo, nieve, hielo, rocío, escarcha, estela blanca de los aviones, vaho. Conceptos relacionados con el agua.

Debemos entender que el efecto invernadero está derritiendo parte de los polos y las consecuencias que tal fenómeno tiene en el planeta.

ACTIVIDAD APROPIADA PARA FÍSICA Y QUÍMICA DE 2º E.S.O.:

62 DIVERSIDAD DE LA MATERIA NUESTRO ENTORNO V3