Transformaciones de la materia, temperatura, presión y leyes de los gases

Transformaciones de la materia

Transformaciones físicas: Son aquellas transformaciones en donde la sustancia no cambia su estructura química. La sustancia es la misma antes y después.

Transformaciones químicas: Son aquellas transformaciones en donde la sustancia inicial es distinta a la final. Por ejemplo, la madera del árbol sufre una transformación física, y en el caso del hierro no hay cambio químico en el sentido de que el metal obtenido proviene de la transformación de un mineral extraído de la tierra. Para darle forma, a veces se agregan otros metales para mejorar sus propiedades; el metal fundido se vierte sobre moldes y se deja enfriar.

Temperatura

Definición: La temperatura es una medida que cuantifica la energía cinética promedio de las partículas de una sustancia.

Se expresa en ºC (grados Celsius), ºF (grados Fahrenheit) y K (kelvin). Si a una masa de gas que está a 0 ºC se le disminuye la temperatura, su volumen también disminuye. Si la contracción fuera constante, llegaría un punto en el cual el volumen del gas sería nulo. A la temperatura en la cual la sustancia alcanza un volumen teóricamente nulo se le llama cero absoluto. El cero absoluto equivale a 0 K, es decir, -273.15 ºC.

Presión

Definición: La presión es la relación entre la fuerza aplicada y la superficie sobre la que actúa. Se expresa en pascales (Pa), hectopascales (hPa), atmósferas (atm) y milímetros de mercurio (mmHg), entre otras unidades.

A mayor fuerza aplicada sobre una misma superficie, mayor será la presión. A menor superficie con la misma fuerza aplicada, mayor presión se genera.

Conclusiones

• Cuando a un gas se le aumenta la temperatura, dicho gas tiende a aumentar su volumen. Esta relación se corresponde con la Ley de Charles (a presión constante).
• A medida que aumenta la temperatura, la presión de un gas también puede aumentar si el volumen se mantiene constante. Esta relación se corresponde con la Ley de Gay-Lussac (a volumen constante).
• A medida que aumenta la presión sobre un gas, su volumen disminuye. Esta relación se corresponde con la Ley de Boyle-Mariotte (a temperatura constante).

Ley de Boyle

La Ley de Boyle establece que, a temperatura constante, el volumen de una masa fija de gas es inversamente proporcional a la presión que soporta. Es decir, si aumentamos la presión, las partículas del gas se acercan entre sí y el volumen disminuye. Esta explicación se fundamenta en la teoría cinético-molecular.

Cero absoluto y gas ideal

La temperatura más baja que puede tener una sustancia es el cero absoluto (0 K, −273.15 ºC). Se denomina gas ideal a aquel cuyo comportamiento molecular cumple las condiciones ideales descritas en las leyes de los gases (relaciones entre presión, volumen y temperatura sin interacciones intermoleculares ni volúmenes de partículas significativos).

Para que un globo aerostático ascienda, se le aumenta la temperatura del aire interior; así las moléculas se expanden y se dispersan, disminuyendo la densidad del gas en el interior respecto al exterior.

Estados de la materia: propiedades principales

Gases

• Velocidad de difusión: alta.
• Fluyen fácilmente.
• Compresibilidad: alta.
• Forma: impropia (adoptan la del recipiente).
• Volumen: indefinido (se expande para llenar el recipiente).
• Densidad: baja.

Líquidos

• Velocidad de difusión: media.
• Fluyen.
• Compresibilidad: prácticamente incomprensibles.
• Forma: impropia (adoptan la del recipiente en el que se encuentran).
• Volumen: definido.
• Densidad: menor que la de los sólidos en general.

Sólidos

• Velocidad de difusión: baja.
• No fluyen (tienen forma propia).
• Incompresibilidad: alta.
• Forma: propia y definida.
• Volumen: definido.
• Densidad: alta en comparación con líquidos y gases.

Ejes en un experimento

En un gráfico experimental:
Eje de las abscisas (eje horizontal): corresponde a la variable independiente, es decir, la que es modificada por quien realiza el experimento.
Eje de las ordenadas (eje vertical): corresponde a la variable dependiente, es decir, la que responde a los cambios de la variable independiente.