Actividad: Estados físicos de la materia y
cambios de estado
Estados físicos
Solido: se caracteriza porque opone resistencia a cambios de forma y de
volumen. Las moléculas de un sólido
tienen una gran cohesión y adoptan formas bien definidas.
Liquido: estan formados por sustancias en un
estado de la materia intermedio entre sólido y gaseoso. Las
moléculas de los líquidos no estan tan próximas como
las de los sólidos, pero estan menos separadas que las de los
gases.
Gas: estado de agregación de la materia en el que las sustancias no
tienen forma ni volumen propio, adoptando el de los
recipientes que las contienen. Las moléculas que constituyen un gas casi no son atraídas unas por otras, por lo
que se mueven en el vacío a gran velocidad y muy separadas unas de
otras.
Cambios de estado de la materia
Fusión: es un proceso físico que
consiste en el cambio de estado de la materia del
estado sólido al estado líquido por la acción del calor. Cuando se
calienta un sólido, se transfiere calor a los
atomos que vibran con mas rapidez a medida que gana
energía.
Evaporación: al proceso físico en sí, que trata del
cambio de estado, de líquido a gaseoso en el cual una sustancia se puede
separar de otra por su punto de ebullición.
Sublimación progresiva: esel proceso que consiste en el cambio de estado
de la materia sólida al estado gaseoso sin pasar por el estado
líquido.
Sublimación regresiva: es el proceso inverso a la sublimación progresiva,
es decir, el paso
directo de gas a sólido.
Condensación: es el proceso por el cual el agua cambia de fase, de vapor
o gas al estado líquido.
Solidificación: consiste en el cambio de estado de la materia de
líquido a sólido.
Estado: Cambio al estado : Cambio de estado de la
materia:
Solido Liquido Fusión
Liquido Solido Solidificación
Liquido Gaseoso Evaporación
Gaseoso Liquido Condensación
Solido Gaseoso Sublimación progresiva
Gaseoso Solido Sublimación regresiva ΔT≈Q/m
Esto es que la variación de la temperatura es directamente proporcional a la
cantidad de energía en forma de calor suministrada e inversamente proporcional
a la cantidad de masa del sistema
Q=mcΔT
Se agrego una constante de proporcionalidad llamada capacidad térmica
específica, claro que esta no será una “verdadera” constante ya que varía
dependiendo del material con el que se trabaje, a la cantidad de energía en
forma de calor necesaria para aumentar la temperatura de un sistema se le llama
calor sensible y se encuentra justamente con la ecuación arriba mencionada.
c=cal/(gΔËšC)
Esta capacidad térmica específica de una sustancia puede cuantificarse
calentando esta a una cierta temperatura, situándola en una cantidad de agua,
de masa y temperatura conocidas, y midiendo su temperatura cuando llegue al
equilibrio térmico, si el sistema está aislado térmicamente de su entorno, el
calor que cede el sistema debe ser igual al calor que absorbe el agua y en el
recipiente, a esto se le conoce como calorimetría y el recipiente aislado que
contiene el agua se conoce como calorímetro.
Calorímetro:
Se le llama así al instrumento que sirve para medir las cantidades de calor
“suministradas” o “recibidas” por los sistemas. Osea, para determinar la
capacidad térmica específica del sistema, así como para medir las cantidades de
calor que “liberan” o “absorben” los sistemas.
Estos calorímetros suelen incluir su equivalente, para
facilitar los cálculos. Elequivalente en agua del calorímetro es
la masa de agua que se comportaría igual que el calorímetro y que perdería
igual calor en las mismas circunstancias. De esta forma solo
hay que sumar al agua la cantidad de equivalentes.
Como se menciono antes se considera que cuando
la temperatura de un sistema aumenta la energía
interna de dicho sistema también aumenta, si este sistema de mayor temperatura
se pone en contacto con uno de menor temperatura habrá una transmisión de
energía del
de mayor temperatura al de menor temperatura, a esta energía se le llama calor.
Unidades del calor:
Una de las unidades usadas es la caloría la cual se define como:
“La cantidad de calor que debe suministrarse a un gramo de agua para que su
temperatura se eleve de 14.5ËšC a 15.5ËšC”
Mas arriba habíamos mencionado que la energía en forma de calor suministrada
para aumentar la temperatura de un sistema se le conocía como calor
sensible…pero hay otro tipo de calor:
Calor latente:
Habiendo visto anteriormente la curva de calentamiento del agua (por ejemplo)
sabemos que al suministrar energía a un pedazo de hielo, de forma que se trate
de un proceso casi estático, su temperatura aumenta gradualmente hasta el punto
en el que la temperatura se mantiene constante, en ese momento se sabe que está
ocurriendo un cambio de fase en el agua, “pasa” de estado sólido a estado
líquido.
A la cantidad de energía en forma de calor que se suministra al sistema en este
instante se le llama calor latente justamente y se expresa así
Q=λm
Donde λ es una constante llamada calor latente de cambio de fase, a esta
λ tambiénse le conoce como
entalpía.
Concepto de trabajo
Desde el punto de vista termodinámico el concepto de trabajo es uno mucho más
extenso que el usado en la mecánica clásica.
Se define como
Es una energía en tránsito entre un sistema y su entorno, sin existir
transferencia de masa y como
consecuencia de la diferencia de una propiedad intensiva, que no sea
temperatura ya que si no se trataría de calor, entre el sistema y su entorno.
Es la energía transferida a través de las fronteras de un
sistema en forma organizada y cuyo uso exclusivo sea la elevación de un sistema
(cuerpo).
El trabajo no es una propiedad, es una energía en tránsito.
Potencia mecánica
Se define como:
La cantidad de trabajo que entrega o recibe un sistema por unidad de tiempo y
sus unidades son[J/s]=watts o su equivalente mecánico en caballo de fuerza
(HP).
Potencia eléctrica
Se define como:
Si por un aparato eléctrico, al ser sometido a una diferencia de potencial Vab,
circulara una corri
