Las magnitudes son todas las propiedades de la materia que podemos cuantificar, es decir, medir.

Transcripción

1 Tema 13 LA MATERIA I PROPIEDADES Y DIVERSIDAD L a m a t e r i a La materia es todo aquello que tiene masa y volumen, es decir, que ocupa un espacio. La masa, el volumen, la longitud o la temperatura son las propiedades generales de la materia, y que pueden tomar cualquier valor, pero podemos distinguir otras características que nos permiten diferenciar unos tipos de materia de otros y que constituyen sus propiedades específicas, y que tienen una valor fijo para cada tipo de materia o sustancia (la temperatura a la que se funde, el color o la luz que absorbe ). Las propiedades específicas nos permiten distinguir un tipo de sustancia de otro. M a g n i t u d e s : L a m e d i d a d e l a m a t e r i a Las magnitudes son todas las propiedades de la materia que podemos cuantificar, es decir, medir. Podemos medir las dimensiones de un objeto, el volumen que ocupa, su masa, su temperatura o incluso el tiempo que tarda en modificarse. Para ello necesitamos una unidad de medida o patrón (por ejemplo para la longitud el centímetro o el palmo) y un instrumento adecuado (una regla o nuestra mano). U n i d a d e s d e m e d i d a Existen muchas unidades de medida pero para poder comparar unos objetos con otros debemos utilizar las mismas unidades. Es muy importante que cuando indicamos una magnitud, además del valor numérico, reflejemos la unidad de medida utilizada. Así, si indico que la masa de un objeto es 20 (valor), debo indicar también si son gramos, kilos o toneladas (unidad de medida utilizada). Las unidades del Sistema Internacional (SI) asignan una unidad de medida para cada magnitud, aunque para nuestra comodidad podamos utilizar sus múltiplos (unidades mayores) o submúltiplos (unidades menores). MAGNITUD UNIDAD (S.I.) SÍMBOLO LONGITUD Metro m MASA Kilogramo kg TIEMPO Segundo s TEMPERATURA Grado kelvin K CARGA ELÉCTRICA culombio C El Sistema Internacional nace en 1960 para evitar las confusiones cuando se utilizaban distintas unidades de medida (como la pulgada o la milla). Pero todavía se utilizan otras unidades por razones históricas, como la caloría, los grados Celsius (ºC) o las atmósferas de presión. 1

2 M ú l t i p l o s y s u b m ú l t i p l o s Los múltiplos y submúltiplos de las unidades de medida se utilizan por comodidad según estemos midiendo a mayor o menor escala. Los múltiplos (unidades más grandes) resultan de multiplicar por 10, 100, 1000, etc. la unidad. Los submúltiplos (unidades menores) resultan de dividir entre 10, 100, 1000, etc. la unidad. El nombre de estas unidades se escribe anteponiendo un prefijo que indica el factor por el que multiplicamos o dividimos la unidad. PREFIJO SÍMBOLO FACTOR EXA E PETA P TERA T GIGA G 10 9 MEGA M 10 6 KILO k 10 3 HECTO H 10 2 DECA da 10 UNIDAD DECI d 10-1 CENTI c 10-2 MILI m 10-3 MICRO μ 10-6 NANO n 10-9 PICO p FEMTO f ATTO a POTENCIAS DE BASE 10 Como en ocasiones, el factor por el que multiplicamos es muy grande (por ejemplo un millón, ) utilizamos potencias para indicar en forma de exponente el número de ceros que acompaña a la unidad. Si el exponente es positivo se añaden el número de ceros que indica el mismo a la derecha (multiplicamos) 10 4 = Si el exponente es negativo se añaden el número de ceros que indica el mismo a la izquierda (dividimos) 10-4 = 0,0001 T i p o s d e m a g n i t u d e s M a g n i t u d e s f u n d a m e n t a l e s Son las que se establecen por una medida directa. Existen siete magnitudes fundamentales: la masa, la longitud, el tiempo, la temperatura, la intensidad de corriente, la intensidad luminosa y la cantidad de sustancia. M a g n i t u d e s d e r i v a d a s Son las que se definen a partir de las magnitudes fundamentales y sus unidades también. Son magnitudes derivadas la superficie, el volumen, la densidad, la velocidad, etc. 2

3 P r i n c i p a l e s m a g n i t u d e s L a m a s a Es una magnitud fundamental. Mide la cantidad de materia de un cuerpo. La unidad en el S.I. es el kilogramo (kg). L a l o n g i t u d Es una magnitud fundamental. Mide la dimensión de un objeto de un extremo a otro. La unidad en el S.I. es el metro (m). L a s u p e r f i c i e o á r e a Es una magnitud derivada de la longitud. Mide la extensión de un cuerpo en dos dimensiones. La unidad en el S.I. es el metro cuadrado (m 2 ). Para calcular la superficie de un cuerpo hay que tener en cuenta su forma y se utilizan ecuaciones matemáticas. Por ejemplo: CUERPO SUPERFICIE RECTÁNGULO TRIÁNGULO CÍRCULO E l v o l u m e n Es una magnitud derivada de la longitud. Mide la extensión de un cuerpo en tres dimensiones. La unidad en el S.I. es el metro cúbico (m 3 ). Para calcular el volumen de un cuerpo hay que tener en cuenta su forma y se utilizan ecuaciones matemáticas, pero siempre se obtiene multiplicando tres longitudes. Por ejemplo: CUERPO SUPERFICIE CUBO CILINDRO ESFERA L a d e n s i d a d Es una magnitud derivada de la masa y el volumen. Nos indica lo comprimida que está la materia. Así el peso de un mismo volumen de paja o de plomo no es el mismo, porque la materia del plomo está mucho más comprimida. La unidad en el S.I. es el. La ecuación que relaciona densidad, masa y volumen es la siguiente: 3

4 E l t i e m p o Es una magnitud fundamental que mide el transcurrir de los procesos. La unidad en el S.I. es el segundo (s). Otras unidades para medir el tiempo son: UNIDAD SÍMBOLO EQUIVALENCIA Minuto min 60 s Hora h 60 min = 3600 s día d 24 h Año 365 d década 10 años lustro 50 años siglo 100 años La t e m p e r a t u r a Es una magnitud fundamental que mide el estado térmico de un cuerpo o el grado de movimiento de las partículas que lo forman. La unidad en el S.I. es el kelvin (K), aunque utilizamos más la escala de Celsius (unidad el grado centígrado, ºC). 0 K = -273 ºC La escala Celsius considera el valor cero (0ºC) al punto de fusión del agua y el valor 100 (100ºC) al punto de ebullición del agua. Otra escala muy utilizada en los países anglosajones es la escala Fahrenheit, donde el 0ºC equivale a 32ºF. L o s e s t a d o s d e l a m a t e r i a La materia se encuentra en la naturaleza en tres formas o estados diferentes: sólido, líquido y gaseoso. Cada uno de ellos tiene unas características diferentes aunque se trate de la misma sustancia. E s t a d o s ó l i d o Tienen volumen y forma fijos Solamente cambian su forma al ejercer una fuerza sobre ellos (pueden deformarse o romperse) E s t a d o l í q u i d o Tienen volumen constante Adoptan la forma del recipiente que los contiene Pueden fluir (escaparse de un recipiente por un orificio) E s t a d o g a s e o s o No tienen volumen constante. Si el recipiente es mayor se expanden hasta ocupar todo el espacio Adoptan la forma del recipiente que los contiene Pueden fluir (escaparse de un recipiente por un orificio) 4

5 L o s c a m b i o s d e e s t a d o La materia se encuentra en un estado u otro según las condiciones y puede cambiar su estado si las condiciones cambian. La principal condición que cambia es la temperatura y eso es debido a la estructura interior de la materia, formada por partículas que se encuentran en movimiento. SÓLIDO LÍQUIDO GASEOSO En los sólidos las partículas se encuentran muy juntas unidas por fuerzas intensas y sólo pueden vibrar. En los líquidos las partículas están más separadas, las fuerzas son menos intensas y se pueden mover. En los gases las partículas están muy alejadas, casi no hay fuerzas entre ellas y se pueden mover con completa libertad. Cuando un cuerpo aumenta su temperatura (grado de movimiento de las partículas), las partículas que lo forman se mueven más y el cuerpo aumenta su volumen (dilatación). Cuando un cuerpo disminuye su temperatura (grado de movimiento de las partículas), las partículas que lo forman se mueven menos y el cuerpo disminuye su volumen (contracción). De esta forma para pasar de un estado a otro debemos variar la temperatura del cuerpo: LÍQUIDO FUSIÓN VAPORIZACIÓN SOLIDIFICACIÓN CONDENSACIÓN SÓLIDO SUBLIMACIÓN INVERSA GASEOSO SUBLIMACIÓN 5

6 M e z c l a s y s u s t a n c i a s p u r a s El aspecto exterior de la materia también es diferente y nos permite clasificarla como: Materia homogénea: aspecto uniforme formada por los mismos tipos de partículas Materia heterogénea o mezclas: aspecto no uniforme, formada por diferentes partículas o componentes que se pueden distinguir o no a simple vista. Cuando tienen un aspecto homogéneo se denominan disoluciones. Una disolución está formada por al menos dos componentes: o Disolvente: es el componente mayoritario o Soluto: es el componente minoritario S e p a r a c i ó n d e l o s c o m p o n e n t e s d e u n a m e z c l a Como los componentes de una mezcla mantienen sus propiedades, podemos separarlos utilizando diferentes métodos físicos: Filtración: mediante un filtro se separa un sólido no soluble de un líquido Decantación: sirve para separar dos líquidos que tienen diferente densidad (uno flota sobre otro) Destilación: sirve para separar dos líquidos que son solubles entre sí pero que tienen diferentes temperaturas de ebullición (uno pasa a vapor antes) Evaporación: podemos separar el sólido de un líquido haciendo evaporar este último S u s t a n c i a s p u r a s Son sustancias que tienen unas propiedades específicas (densidad, temperatura de fusión y de ebullición ) que las caracterizan. A veces están formadas por otras sustancias más sencillas que se pueden separar utilizando métodos químicos. Compuestos químicos: cuando la sustancia se puede descomponer en diferentes sustancias por un método químico. Por ejemplo el agua está formada por hidrógeno y oxígeno que pueden separarse por electrolisis Elementos químicos: no se pueden descomponer en diferentes sustancias por un método químico. Por ejemplo el oro 6