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FÍSICA Y QUÍMICA 2º DE ESO IES EL PARADOR 1 TEMA 2 ESTADOS DE AGREGACIÓN Y CAMBIOS DE ESTADO TEORÍA CINÉTICO-MOLECULAR DE LA MATERIA A1. Identifica cuáles de los siguientes sistemas materiales son sólidos, cuáles son líquidos y cuáles gases. Una bola de acero: Aceite: Un trozo de hielo: El aire que respiramos El vapor de agua que desprende la plancha: Una nube: La plastilina: Un garbanzo: El butano encerrado en una bombona: Una goma de borrar: Un lápiz: La miel: El agua que bebemos: El humo de un cigarrillo: La masa de harina con la que se hace el pan: Un peo: La materia se puede presentar en tres posibles estados diferentes que los científicos llaman sólido, líquido y gas. Todos los GASES presentan un comportamiento muy parecido entre todos ellos y que nos permite identificarlos como gases Los gases tienen forma variable y también volumen variable, ya que adoptan la forma y ocupan todo el volumen del recipiente que los contiene Los gases se comprimen y se expanden con facilidad Los gases se difunden fácilmente
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FÍSICA Y QUÍMICA 2º DE ESO IES EL PARADOR
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TEMA 2
ESTADOS DE AGREGACIÓN Y CAMBIOS DE ESTADO
TEORÍA CINÉTICO-MOLECULAR DE LA MATERIA
A1. Identifica cuáles de los siguientes sistemas materiales son sólidos, cuáles son líquidos y
cuáles gases.
Una bola de acero: Aceite:
Un trozo de hielo: El aire que respiramos
El vapor de agua que desprende la plancha: Una nube:
La plastilina: Un garbanzo:
El butano encerrado en una bombona: Una goma de borrar:
Un lápiz: La miel:
El agua que bebemos: El humo de un cigarrillo:
La masa de harina con la que se hace el pan: Un peo:
La materia se puede presentar en tres posibles estados diferentes que los científicos llaman
sólido, líquido y gas.
Todos los GASES presentan un comportamiento muy parecido entre todos ellos
y que nos permite identificarlos como gases
Los gases tienen forma variable
y también volumen variable, ya
que adoptan la forma y ocupan
todo el volumen del recipiente
que los contiene
Los gases se comprimen y
se expanden con facilidad Los gases se difunden
fácilmente
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A2. Indica con qué propiedad de los gases están relacionados cada uno de los siguientes
fenómenos.
Un globo expuesto al Sol aumenta su tamaño:
El olor de un cigarrillo acaba por detectarse en toda la clase:
Conforme hinchamos un balón cada vez está más duro:
El aire contenido en una pelota adquiere forma esférica:
Si me siento sobre un globo disminuye su tamaño:
El humo de una fábrica se reparte por toda la atmósfera:
La rueda de un coche se pone más dura cuando se recorren muchos kilómetros y la rueda está
caliente:
La tripa nos duele cuando tenemos gases en el intestino:
Los pulmones de una buceadora se hacen más pequeños conforme gana profundidad:
Los gases ejercen presión
sobre las superficies con las
que mantienen contacto
Si están encerrados en un
recipiente de paredes flexibles,
se dilatan y se contraen al
cambiar su temperatura
Louis-Joseph Gay-Lussac (1778-1850)
Para explicar el comportamiento de los gases, los
científicos ideamos hace ya mucho tiempo la
TEORÍA CINÉTICO-MOLECULAR.
Según esta teoría:
- Los gases están formados por partículas muy
pequeñas llamadas moléculas - Las moléculas están separadas unas de otras, y el
espacio que queda entre ellas es espacio vacío - Las moléculas del gas se desplazan libremente, de
modo que cuanto mayor sea la temperatura mayor
será la velocidad con la que se desplazan - Las moléculas pueden chocar entre sí y con las
superficies con las que mantienen contacto
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A3. Relaciona cada una de las siguientes explicaciones, basadas en la teoría cinético-molecular,
con la propiedad de los gases que le corresponda.
Entre las moléculas de un gas hay un gran espacio vacío, de modo que pueden acercarse unas a otras con facilidad
disminuyendo el espacio que ocupa el gas
Como las moléculas de un gas tienen libertad de movimiento, se pueden desplazar libremente hasta que chocan con las paredes
del recipiente del recipiente que los contiene
Al quedar mucho espacio vacío entre las moléculas de un gas, las moléculas de otro gas pueden desplazarse con gran libertad entre las del primero de manera que se mezclan rápidamente
Las moléculas de un gas chocan contra las superficies con las que están en contacto trillones de veces por segundo, de manera que
empujan a estas superficies
Cuando se calienta un gas sus moléculas se mueven más deprisa, aumentando el espacio vacío que queda entre ellas
Los LÍQUIDOS, por otra parte, también presentan un comportamiento muy parecido entre
todos ellos y que nos permite identificarlos como líquidos
Los líquidos tienen forma
variable, ya que adoptan la forma
del recipiente que los contiene
Dos líquidos se
difunden siempre que
sean solubles, pero más
lentamente que los gases
Los líquidos tienen un
volumen fijo, de modo
que ni se comprimen
ni se expanden
Los líquidos se dilatan y
se contraen al cambiar su
temperatura, pero mucho
menos que los gases
Los gases ocupan todo el volumen del recipiente
que los contiene
Los gases se comprimen fácilmente
Los gases ejercen presión sobre las superficies con
las que están en contacto
Los gases se difunden fácilmente
Los gases se dilatan al aumentar su temperatura
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A4. Indica con qué propiedad de los líquidos están relacionados cada uno de los siguientes
fenómenos.
El alcohol de un termómetro sube cuando tenemos fiebre:
Una gota de tinta acaba coloreando el agua de un vaso:
Si meto 1 litro de leche en una jarra grande sigo teniendo 1 litro:
Si en un vaso lleno de agua meto una piedra el agua se desborda:
Si quiero reducir el espacio que ocupa un líquido encerrado en una jeringuilla no lo consigo:
El agua de un vaso puede entrar en una probeta estrecha:
A5. En la imagen se muestran los frenos de un coche (de disco o de tambor). Trata de explicar
cómo funciona y en qué propiedad de los líquidos se basa su funcionamiento.
Líquido
Louis-Joseph Gay-Lussac (1778-1850)
Para explicar el comportamiento de los líquidos, los
científicos utilizamos también la
TEORÍA CINÉTICO-MOLECULAR.
Según esta teoría:
- Los líquidos están formados también por partículas
muy pequeñas llamadas moléculas - Las moléculas están muy juntas, y el poco espacio
que queda entre ellas es espacio vacío - Las moléculas de un líquido vibran a la vez que se
pueden desplazar, pero con más dificultad que en el
caso de los gases - Cuanto mayor sea la temperatura del líquido mayor
será la velocidad con la que se desplazan y vibran
sus moléculas - Las moléculas están juntas porque se atraen entre sí,
pero cuando se juntan demasiado se repelen un poco
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A6. Relaciona cada una de las siguientes explicaciones, basadas en la teoría cinético-molecular,
con la propiedad de los líquidos que le corresponda.
A7. Trata de explicar ahora tú con ayuda de la teoría cinético-
molecular, tal y como hemos hecho en el ejercicio anterior, por qué
cuando baja la temperatura el alcohol líquido de un termómetro ocupa
menos volumen, es decir, que se contrae.
Por último, también los SÓLIDOS presentan un comportamiento muy parecido
entre todos ellos y que nos permite identificarlos como sólidos
Los sólidos tienen forma fija, ya
independientemente de cuál sea el
recipiente que los contiene
Los sólidos tienen un
volumen fijo, de modo
que ni se comprimen
ni se expanden
Como las moléculas de un líquido se pueden desplazar unas entre otras, acaban adaptándose a la forma del recipiente que
las contiene
Las moléculas de un líquido están tan juntas que ya no se pueden juntar más, pues de momento aparecen fuerzas de repulsión que
no dejan que se acerquen más
Cuando se calienta un líquido sus moléculas vibran más, aumentando el espacio vacío que queda entre ellas
Al tener la posibilidad de desplazarse, las moléculas de un líquido pueden distribuirse entre las moléculas de otro líquido de
manera que se acaben mezclando poco a poco
Aunque un poco de líquido lo tengamos en un recipiente muy grande no tiende a ocuparlo todo porque las fuerzas atractivas
entre sus moléculas impiden que se separen unas de otras
Los líquidos no tienen forma fija
Los líquidos se difunden lentamente
Los líquidos se dilatan al aumentar su temperatura
Los líquidos no se pueden comprimir
Los líquidos tienen un volumen fijo
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A8. Indica con qué propiedad de los sólidos están relacionados cada uno de los siguientes
fenómenos.
Una bola de acero no se mezcla con la madera de una mesa cuando la colocamos encima:
Una viga de hierro se hace más grande en verano cuando se calienta:
Un sacapuntas conserva su forma dentro del estuche o fuera de él:
Cuando metemos una bola de acero en un vaso con agua desplaza cierta cantidad de agua y si
la metemos en un vaso de aceite desplaza la misma cantidad de aceite:
Por mucho peso que pongamos encima de una bola de acero no se hace más pequeña:
Si deformamos cierta cantidad de plastilina sigue ocupando el mismo espacio:
Una varilla de aluminio se hace un poquito más corta si se baja mucho su temperatura:
Los sólidos también se
dilatan y se contraen al
cambiar su temperatura,
pero menos que los líquidos
Dos sólidos nunca se
difunden cuando se
ponen en contacto
Louis-Joseph Gay-Lussac (1778-1850)
Para explicar el comportamiento de los sólidos, también utilizamos la
TEORÍA CINÉTICO-MOLECULAR.
- Los sólidos están formados también por partículas muy pequeñas
llamadas moléculas - Las moléculas están muy juntas, y el poco espacio que queda entre
ellas es espacio vacío - Las moléculas de un sólido sólo vibran, pero no se desplazan, de
modo que ocupan posiciones fijas alrededor de sus vecinas - Cuanto mayor sea la temperatura del sólido mayor será la velocidad
con la que se vibran sus moléculas - Las moléculas están juntas porque se atraen entre sí, pero cuando se
juntan demasiado se repelen un poco
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A9. Relaciona cada una de las siguientes explicaciones, basadas en la teoría cinético-molecular,
con la propiedad de los sólidos que le corresponda.
A10. Trata de explicar ahora tú por qué crees que se colocan las juntas de dilatación entre las
vías del tren (Antes de responder, piensa que puede ocurrir en verano si las vías están juntas
unas a otras). Esfuérzate en redactar bien tu respuesta!!
A11. Completa los huecos sobre las siguientes ideas principales de la Teoría cinético-molecular
(TCM).
- Toda la _________ está formada por partículas muy pequeñas que llamamos ___________.
Las ____________ son extremadamente pequeñas. El espacio que hay entre las moléculas es
espacio ________.
- Las ___________ no están quietas sino que están en continuo ______________. Cuanto
mayor sea la ___________ de un cuerpo mayor será la velocidad con la que se mueven sus
moléculas. Por el contrario, a menor ____________, menor ____________.
- Cuando las moléculas se encuentran cerca las unas de las otras se _________ fuertemente,
pero al acercarse demasiado se _______. Es como si estuvieran unidas por pequeños ______.
Como las moléculas de un sólido no se pueden desplazar unas entre otras, nunca se adaptan a la forma del recipiente que las
contiene
Aunque un sólido lo tengamos en un recipiente muy grande no tiende a ocuparlo todo porque las fuerzas atractivas entre sus
moléculas impiden que se separen unas de otras
Cuando se calienta un sólido sus moléculas se vibran más, aumentando el espacio vacío que queda entre ellas
Al no tener la posibilidad de desplazarse, las moléculas de un sólido no pueden distribuirse entre las moléculas de otro sólido
de manera que nunca se acaban mezclando
Las moléculas de un sólido están tan juntas que ya no se pueden juntar más, pues de momento aparecen fuerzas de repulsión que
no dejan que se acerquen más
Los sólidos sí tienen forma fija
Los sólidos no se difunden
Los sólidos se dilatan al aumentar su temperatura
Los sólidos no se pueden comprimir
Los sólidos tienen un volumen fijo
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- En los sólidos las moléculas están juntas y __________, vibrando en torno a posiciones fijas.
Sin embargo, no se pueden ___________ unas con respecto a otras. Esto explica las
____________ de los sólidos.
- En los ___________ las moléculas están juntas pero desordenadas, de modo que se pueden
desplazar las unas con respecto a las otras y no ocupan posiciones _______. Por lo tanto,
además de vibrar se pueden _________. Esto explica las propiedades de los ________.
- En los gases las ____________ están muy __________ las unas de las otras, de modo que ni
se atraen ni se repelen. Se ___________ a gran velocidad chocando entre sí o con las
________ del recipiente que los contienen. Esto explica las __________ de los _______.
A12. Dibuja cómo se imaginan los científicos las moléculas en cada uno de los siguientes casos:
A13. Explica, con ayuda de la TCM, por qué un líquido adopta la
forma del recipiente que lo contiene y un sólido no.
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A14. Explica, con ayuda de la TCM, por qué un gas ocupa todo el volumen
del recipiente que lo contiene y un líquido no.
A15. Explica, con ayuda de la TCM, por qué un balón de fútbol se pone más
duro cuando lo inflamos.
¿Puede la materia cambiar
de un estado a otro?
John Dalton (1766-1844)
Cualquier sustancia puede encontrarse en estado sólido, líquido o gaseoso. Todo depende
de la temperatura y la presión ambiental a la que se encuentre. Todos hemos visto alguna
vez agua en estado sólido (hielo), en estado líquido y en estado gaseoso (vapor de agua).
Pues aunque parezca mentira, con el hierro, con el oxígeno o con cualquier otra sustancia
ocurre lo mismo. Sólo tenemos que aumentar o disminuir su temperatura para pasar de un
estado a otro, y cada sustancia cambia de estado a una temperatura distinta.
Cada cambio de estado recibe un nombre diferente:
Sublimación
Sublimación inversa
sublimación inversa
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A16. Identifica qué cambio de estado ocurre en cada caso:
a) Cuando tendemos la ropa se acaba secando:
b) Los glaciares se derriten por culpa del cambio climático:
c) La formación del rocío:
d) Cuando metemos la cubitera en el congelador se forma hielo:
e) Si ponemos en el armario de la ropa una pastilla antipolillas acaba desapareciendo al cabo
del tiempo:
f) La formación de la escarcha en los árboles o en el interior de un congelador:
A17. El paso de líquido a gas (vaporización) puede ocurrir de dos maneras: por evaporación,
fenómeno que ocurre sólo en la superficie del líquido y a cualquier temperatura, o por ebullición,
que ocurre en todo el volumen del líquido y sólo a una temperatura determinada que llamamos
temperatura de ebullición (Teb). En el caso del agua, la temperatura de ebullición es de 100 ºC.
Indica cuál de los dos procesos, evaporación o ebullición, está ocurriendo en cada uno de los
siguientes dibujos.
Realiza ahora la ficha 1 sobre el ciclo del agua y los cambios de estado y entrégasela a
tu profesor/a.
Marie Curie (1867-1934)
Un aspecto importante a tener en cuenta es que la temperatura de una
sustancia siempre permanece constante mientras cambia de estado,
¡aunque sigamos calentando o enfriando!
Podemos comprobarlo experimentalmente
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¡¡ Observemos diferentes curvas de calentamiento
en la WEB antes de hacer la A20 !!
A18. Observa la experiencia sobre la ebullición del agua, copia la gráfica de calentamiento
resultante y explícala con tus palabras.
A19. Imagina ahora que sacamos hielo del congelador a 25ºC bajo cero y lo dejamos que se vaya
calentando hasta los 20ºC de temperatura ambiente. Dibuja cómo crees que será la curva de
calentamiento en ese caso. ¡Podemos comprobarlo experimentalmente!
(http://www.educaplus.org/game/curva-de-calentamiento-del-agua)
Hielo
Marie Curie (1867-1934)
Así pues, una gráfica
de calentamiento
completa tendrá la
siguiente forma
Fusión
Ebullición
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A20. Extrae de la siguiente curva de calentamiento obtenida de una determinada sustancia toda
la información que se te pide:
a) Indica en cada tramo el estado en el que se encuentra la sustancia (sólido, líquido o gas), e
indica también los cambios de estado que se producen.
b) ¿Cuál es el punto de fusión Tf de esta sustancia?
c) ¿Cuál es el punto de ebullición Teb de esta sustancia?
d) ¿A qué Tª se encuentra el sistema a los 4 minutos y 30 segundos de comenzar a calentar?
e) ¿En qué instante alcanza el sistema la temperatura de 160 ºC?
f) ¿Cuánto ha variado la temperatura entre el instante 3,5 minutos y el instante 7 minutos?
g) ¿Qué tiempo ha transcurrido mientras sube la temperatura desde los 20ºC hasta los 120ºC?
h) ¿Cuánto tiempo dura la fusión?
i) ¿Cuánto tiempo dura la ebullición?
Realiza ahora la ficha 2 para construir una curva de calentamiento y entrégasela a tu
profesor/a.
Marie Curie (1867-1934)
La temperatura a la que una sustancia cambia de estado líquido a
gaseoso se denomina punto de ebullición (Teb), y coincide con la
temperatura a la que cambia de estado gaseoso a líquido. De la misma
manera, la temperatura a la que una sustancia cambia de estado sólido a
líquido se denomina punto de fusión (Tf), y coincide con la
temperatura a la que cambia de estado líquido a sólido.
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A21. La gráfica de la derecha es la
curva de enfriamiento de un
determinado alcohol. Indica en cada
tramo el estado en el que se encuentra
dicho alcohol (sólido, líquido o gas), e
indica también los cambios de estado
que se producen. Determina la Tfus y
la Tebu de dicho alcohol.
Tfus =
Tebu =
A22. A partir de la tabla de la derecha indica el estado en el que se encontrarán las siguientes
sustancias a cada una de las temperaturas dadas:
200 ºC 20 ºC 1400 ºC 2500 ºC
Agua
Oxígeno
Hierro
Cloruro de sodio
John Dalton (1766-1844)
La Teoría cinético-molecular no sólo es capaz de explicar las
propiedades de los sólidos, líquidos y gases, sino que también
permite explicar satisfactoriamente los cambios de estado que
ocurren al aumentar o disminuir la temperatura.
(http://concurso.cnice.mec.es/cnice2005/93_iniciacion
_interactiva_materia/curso/materiales/indice.htm)
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A23. Analiza la explicación que se da con la TCM del cambio de estado sólido a estado líquido
del agua al alcanzar los 0 ºC y luego, de manera similar, trata de explicar tú por qué cambia de
líquido a gas al alcanzar los 100 ºC.
Para finalizar
Realiza el crucigrama de la ficha 3 y entrégaselo a tu profesor/a.
Cuando la Tª alcanza los 0ºC, la vibración de
las moléculas del hielo es suficientemente
intensa como para debilitar las fuerzas de
atracción entre ellas, de manera que
consiguen desplazarse unas entre otras,
desmoronándose la estructura del sólido y
dando lugar al estado líquido
