FÍSICA

INTERACCIONES DE LA MATERIA (Un modelo para describir lo

que no percibimos)

• Comprender la forma como interactúan las fuerzas internas de la materia y los efectos que éstas tienen en las cosas que percibimos con nuestros sentidos

OBJETIVO

Sólido Líquido Gas

ATENCIÓN• Los diferentes conceptos que se presentan• Masa, Volumen y Densidad• Los estados de agregación de la materia

y sus cambios• Calor y sus formas de propagación • Temperatura y sus escalas• Presión y sus principios (Arquímedes y

Pascal)• Los ejercicios presentados

CARACTERÍSTICAS DE LA MATERIA

• Masa: Es la cantidad de materia contenida en un cuerpo• Volumen: Es el espacio ocupado por un cuerpo• Densidad: Es la relación entre la masa de un cuerpo y el volumen que ocupa

volumenmasa

densidad vm

3mkg

3cmg

MODELO CINÉTICO DE PARTÍCULAS• Sólido: Gran fuerza de unión entre sus moléculas, forma y volumen definido• Líquido: Enlaces menos fuertes, moléculas a distancias medias, volumen definido y toman la forma del recipiente que lo contiene• Gas: Moléculas muy separadas y con mucho movimiento, sin forma definida, ocupan el volumen del recipiente que los contiene

Los líquidos y los gases son fluidos

TEMPERATURA

• Es la medición de la energía cinética promedio de las moléculas de un cuerpo. Se mide con el Termómetro

Ebullición delAgua

Fusión delHielo

100° C

0° C

-273° CCero Absoluto

Celsius

0° F

32° F

212° F

Fahrenheit

0° K

273° K

373° K

Kelvin

ESCALAS TERMOMÉTRICAS

RELACIÓN ENTRE ESCALAS

1.8 °C = °F - 32 °K = °C + 273

EJERCICIOS

Convertir 30°C en °F y °K

1.8 °C = °F - 32 °K = °C + 2731. Tenemos que:

2. Por lo que:

°F = °C + 32 °K = °C + 273

°F = 1.8(30) + 32 °K = 30 + 273

°F = 54 + 32 °K = 303

°F = 86

CALOR

Energía que se transfiere de un cuerpo a otro debido a una diferencia de temperaturas. Se mide en Calorías, que es la cantidad de calor necesaria para que un gramo de agua se incremente de 14.5 a 15.5 °C (1°C)

Equivalente entre calor y energía (equivalente mecánico del calor)1 Caloría (Cal) = 4.18 Joules (J)

Calor Específico. Propiedad de los cuerpos de almacenar energía. Cantidad de calor requerido para que un gramo de una sustancia incremente 1°C su temperatura

)( if TTmQ

Ce

Ce = Calor EspecíficoQ = Calor (Caloría, cal)m = masa (g)Tf = Temperatura final (°C)Ti = Temperatura inicial (°C)

EJERCICIOS

Calcular el calor que deben recibir 15g de aluminio para que su temperatura pase de 15°C a 25°C.(Ce del Al = 0.22 Cal/g°C)

1. Tenemos que:

2. Por lo que:Q = Ce ( m (Tf – Ti))

Q = 0.22 ( 15 (25 – 15))

Q = 0.22 (150)

Q = 33 Cal/g°C

)( if TTmQ

Ce

PROPAGACIÓN DEL CALOR

• Conducción: Transmisión del calor de molécula en molécula. SÓLIDOS• Convección: Calentamiento por corrientes. FLUÍDOS• Radiación: Por medio de ondas electromagnéticas emitidas por los cuerpos

Conductores = Transmiten con facilidad el calor

Aislantes = Malos Conductores

CONSERVACIÓN DE LA ENERGÍA

Energía Interna: Suma de las energías contenidas en un cuerpo

“Siempre que un cuerpo recibe energía calórica, se convierte en otra forma de energía: interna o trabajo”

Cambio de calor = Cambio de energía interna + Trabajo

(Qf-Qi) = (Uf-Ui) + W

Hay una relación entre el trabajo, el calor y la energía interna.

“La energía no se crea ni se destruye, sólo se transforma”

EJERCICIOS

Un cuerpo aumenta su energía interna en 27 J cuando se le transfieren 149 J de calor. ¿Qué cantidad máxima de trabajo podrá desarrollar?

1. Tenemos que: (Qf-Qi) = (Uf-Ui) + W

2. Por lo que:W = (Qf-Qi) - (Uf-Ui)

En este caso, tenemos que las diferencias de calor y energía están dadas, por lo que solamente las sustituimos en la fórmula

W = 149 - 27

W = 122 J

PRESIÓN

Presión: Relación entre la Fuerza ejercida sobre un cuerpo y el área en la que se ejerce

AF

P P = Presión (N/m2 = Pascal (Pa))

F = Fuerza

A = Área (m2)

Presión en líquidos: Se obtiene multiplicando la densidad del líquido por la fuerza de gravedad (g) y la altura del recipiente que lo contiene

ghP P = Presión (N/m2 = Pascal (Pa))

ρ = Densidad (kg/m3)

g = Aceleración de la gravedad (9.8 m/s2)

h = Altura (m)

EJERCICIOS

Calcular la presión que se ejerce sobre una persona sumergida 2.5 m en una alberca que contiene agua (P agua = 1,000 kg/m3)

1. Tenemos que:

2. Por lo que:

P = 1000 x 9.8 x 2.5

P = 24500 N/m2 o Pascales

ghP

PRINCIPIO DE ARQUÍMEDES“Todo cuerpo sumergido en un fluido experimenta un empuje vertical ascendente al peso del fluido desalojado”

Cuando el peso de un cuerpo es menor que el empuje que recibe, el cuerpo flota. Si su peso es mayor al empuje, se hunde. Si el empuje es igual al empuje, permanecen en el mismo nivel que se encontraban sumergidos.

gVE E = Empuje (N)

ρ = Densidad (kg/m3)

g = Aceleración de la gravedad (9.8 m/s2)

V = Volumen (m3)

EJERCICIOS

¿Qué empuje recibe un cuerpo de 0.56 m3 de volumen sumergido en agua?. (P agua = 1,000 kg/m3)

1. Tenemos que:

2. Por lo que:

E = 1000 x 9.8 x 0.56

P = 5488 N

gVE

PRINCIPIO DE PASCAL“La presión ejercida sobre un líquido encerrado, se transmite por igual en todas direcciones y sentidos a través del fluido”

1

11AF

P 2

22AF

P

como P1 = P2 entonces: 2

2

1

1

AF

AF

PRENSA HIDRÁULICA

EJERCICIOS

¿Qué fuerza debe aplicarse sobre el émbolo menor de una prensa hidráulica cuya área es de 0.5 m2 para que en el émbolo mayor de 2 m2 haya una fuerza de 200 N.

1. Tenemos que:

2. Por lo que:

F1 = (0.5 x 200)/2

F1 = 50 N

2

2

1

1

AF

AF

F1 = (A1 x F2)/A2

CAMBIOS DE ESTADO

La materia existe en 4 estados: Sólido, Líquido, Gas y Plasma. Cuando se modifican las condiciones de temperatura y presión, cambia de un estado a otro

SÓLIDO LÍQUIDO GAS

Fusión Vaporización

CondensaciónSolidificación

Sublimación

Sublimación

Plasma:Gas con

partículas libres

cargadas

Durante el Cambio de Estado, la temperatura permanece constante, pues la energía que se suministra sirve para romper los enlaces

CONCLUSIONES

Como puedes observar, los conceptos de las interacciones de la materia son muy sencillos, así cómo la resolución de problemas relacionados con los mismos, una vez que hemos practicado la forma general de resolverlos.

Recuerda siempre el método general estudiado para la resolución de problemas.

Repasa los conceptos y ejercicios presentados para que se te facilite la identificación y resolución de los mismos.

¡¡¡ AHORA TE INVITAMOS A QUE TE DIVIERTAS RESOLVIENDO LOS

EJERCICIOS QUE SE PRESENTAN A CONTINUACIÓN !!!