Cambios de estado del agua en la naturaleza

Evaporación	El calor del sol hace que el agua de ríos, mares, lagos, lagunas y océanos se evapore, así como también el agua de la transpiración de plantas y animales (Evapotranspiración). Recuerden que la evaporación es un proceso que se da en la superficie del líquido a cualquier temperatura.  La ebullición es un proceso mucho más rápido y turbulento y se da en todo el cuerpo de agua a una determinada temperatura que en el caso del agua pura y, a presión normal, es de 100ºC.
Condensación	La formación de nubes es un ejemplo de condensación. Cuando el aire, cargado de vapor de agua, asciende, se enfría y se condensa en pequeñas gotitas de agua formando las nubes. Otro ejemplo de condensación es la formación del rocío. El vapor de agua que está en el aire se condensa al ponerse en contacto con el suelo o la vegetación que han perdido calor durante la noche.
Sublimación	Puede ocurrir que el vapor de agua pase directamente al estado sólido. Esto pasa en noches muy frías, cuando el vapor de agua pasa directamente al estado sólido sobre la superficie del suelo formando la escarcha. También en capas altas de nuestra atmósfera (cuando el vapor de agua alcanza grandes alturas). De esta manera el vapor de agua se sublima formando nubes llamadas cirrus que están formadas por cristales de hielo.
Congelación	El agua se transforma en hielo. Cada año esto ocurre al llegar el invierno en las regiones polares. El agua del mar se solidifica. En algunas regiones frías de la Tierra se congelan las superficies de los lagos. ¿Alguna vez se preguntaron por qué el hielo no se hunde? El hielo es menos denso que el agua líquida y flota. Es por eso que siempre está en la superficie del líquido y no en el fondo de mares y lagos. La mayor densidad (peso) del agua se da a los 4ºC, razón por la cual esa es la más baja temperatura que podemos encontrar en el fondo.  Es por eso que el fondo de los océanos no tiene hielo.
Fusión	El hielo se funde al recibir calor. Este fenómeno se da en la naturaleza por ejemplo cuando llega el verano y se deshielan las cumbres de las montañas. O cuando los copos de nieve atraviesan capas de aire más calientes y se funden llegando a la superficie en forma de lluvia.  O cuando al salir del sol se derrite la escarcha.
Volatilización	Este es el proceso mediante el cual el agua pasa directamente del estado sólido al gaseoso. Se da en las zonas frías de nuestro planeta. Es como la evaporación pero ocurre en la capa más superficial del hielo (sin pasar por el estado líquido).

El Estado de un Sistema y sus Variables

Todos los sistemas materiales poseen propiedades extensivas e intensivas, en estas categorías encontramos variables que pueden variar a lo largo del tiempo y otras que no.  Estas variables que pueden variar se denominan variables de estado.
para un gas ideal las variables de estado son:
Temperatura: Es proporcional a la energía cinética promedio de las partículas y se relaciona con la velocidad media. A > velocidad media de las partículas > velocidad.
Presión. Se relaciona con el número de choques que hay entre las partículas de gas. A > choque > presión.
Volumen: Se relaciona con la distancia que existe entre partículas del gas. A > separación > volumen
Masa: Da cuenta del número de partículas.

La relación matemática entre variables de estado se denomina Ecuación General de Estado de un Gas Ideal:

P x V = n x R x T

Boyle, realizó diversos experimentos y concluyó que el aumento de presión de una masa de gas produce una disminución proporcional del volumen que este ocupa.
Sin embargo Boyle no especificó en que condiciones de temperatura había trabajado. 
Mariotte repitió las mismas experiencias y confirmó  que la relación P x V = K solo se cumplen a temperatura constante.
Por lo tanto a medida que aumento la presión de un gas, las partículas que lo componen se acercan unas a otras.  La misma cantidad de partículas estará en un volumen menor.
Jaques Charles por su parte, repitió experiencias, y comprobó que los gases se expandían en forma proporcional al aumento de temperatura,  comprobó que por cada grado centígrado de aumento de la temperatura, el volumen del gas aumentaba.
Charles descubre que si la masa del gas y la presión permanecen constantes, el cociente entre el volumen y la temperatura siempre tienen el mismo valor.  Es decir el volumen que ocupa un gas es directamente proporcional a su temperatura. Esto es publicado por Gay- Lussac, explicando por ejemplo porque un globo aerostático asciende (la masa caliente ocupa un volumen mayor que la masa de aire frío exterior, esta última menos densa).
Por consiguiente la presión ejercida por la masa de un gas aumenta en forma directamente proporcional al aumento de la temperatura absoluta de dicho gas, esto se verifica siempre y cuando el volumen del gas sea constante.
Al trabajar a presión constante, a medida que incrementamos la temperatura del gas aumenta la energía cinética y, como consecuencia, también lo hace la velocidad media de las partículas que lo componen.  las partículas entonces, se alejan unas otras y el volumen del gas aumentará.
Al aumentar la energía cinética, habrá mas choque entre partículas y con las parees del recipiente, produciendo como resultado el aumento de presión.

Actividad integradora evaluativa

La siguiente actividad es con calificación y de entrega el 22/05/2015
Es Individual, y debe constar con todas sus actividades resueltas.
Para la realización.

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Teorìa Cinètico Molecular

Los estados de la materia y la teoría cinético molecular:

En un gas hay pocas partículas por unidad de volumen, que están muy desordenadas.  si bien se mueven en línea recta, lo hacen en todas las direcciones y a gran velocidad.
En un líquido, hay más partículas por unidad de volumen que en un gas pero menos que en un sólido.  si bien las partículas se mueven, lo hacen sin despegarse unas de otras.
En un sólido hay muchas partículas por unidad de volumen.  estas partículas se mueven y lo hacen en todas las direcciones y a gran velocidad.

La temperatura y la presión son dos condicionantes del estado de agregación de la materia.  so logramos manejar estas variables podremos controlar el pasaje de un estado a otro.
Las unidades para expresar la presión son: Hectopascales, Atmosferas, Milibares y Milímetros de Mercurio.

1 atm  = 1013 Mb = 760 mmHg = 1000 HPa

La temperatura se expresa en grados centígrados (Celsius), Kelvin, Fahrenheit, etc.

Materia, partículas y movimiento.
Robert Boyle, en su teoría corpuscular de la materia, presentada en 1666, sostenía que todos los cuerpos estaban formados por corpúsculos.  existían corpúsculos simples o primer naturaleza y corpúsculos compuestos que eran agregados de los corpúsculos simples.
Ej: oxígeno e hidrógeno eran corpúsculos simples, pero al agregarse, combinarse se transformaban en corpúsculos complejos, en este caso en agua.

La Teoría cinético molecular.
Aplicada en un principio a los gases, trata de explicar el comportamiento macroscópico de la materia desde el punto de vista de las partículas y su movimiento.
Postula:
Los gases se componen de partículas (moléculas), que se mueven en línea recta y al azar.
La energía producida, se denomina, cinética y depende de la masa y de la velocidad de esas partículas.
El movimiento se modifica si las partículas chocan entre si.
El volumen de las partículas se considera despreciable comparado con el volumen del gas.
Las fuerzas de atracción entre las partículas de un gas son despreciables.
La energía cinética promedio de las partículas es proporcional a la temperatura absoluta del gas.  por lo tanto la temperatura del gas estará relacionada con la velocidad.

Características de la materia

Todo lo que nos rodea es materia. En la naturaleza la materia se encuentra en tres estados físicos:

Sólido	Líquido	Gaseoso
Tiene forma propia	No tiene forma propia	No tiene forma propia
Volumen definido	Tiene volumen definido	No tiene volumen definido
No se comprime	No se comprime	Es compresible
No es un fluido	Es un fluido	Es un fluido
Densidad bastante alta	Densidad media	Densidad baja
Sólido Cristalino (posee estructura cristalina)
Sólido Amorfo (no poseen estructura cristalina)

Cambios de estado:
En la naturaleza, los distintos tipos de materia suelen presentarse en un estado de agregación.
Los cambios de estado del agua dependen de la presión y temperatura.  Si nosotros logramos controlar esas variables, podremos manipular la materia para que cambie de estado.
Estos cambios son físicos, es decir no modifican la naturaleza de la materia.
Desde el punto de vista de la teoría cinético molecular, si modificamos la temperatura, la presión o ambas a la vez aumentará o disminuirá la energía cinética de las partículas que constituyen la materia y se producirá un cambio de estado.
De esta forma interpretamos los cambios de estado de la materia como de ganancia o pérdida.
Cuando esto es válido en ambas direcciones decimos que el cambio es reversible..

Cambios de estado Regresivos:
Este cambio se da cuando hay perdida de energía
La condensación: Es el pasaje de un vapor del estado gaseoso al estado líquido, como cuando el vapor de agua de la atmosfera se condensa en pequeñas gotitas formando las nubes. Cuando esto ocurre en un gas como el de los encendedores esto se denomina licuefacción. (las partículas se acercan unas a otras y pierden energía).
La solidificación: Es el pasaje del estado líquido al sólido.
La sublimación: Es el pasaje del estado gaseoso al estado sólido sin pasar por el estado líquido.  Se produce con el iodo, naftalina, etc. Ej: hielo seco

Cambios de estado Progresivos:  Hay ganancia de energía. (las partículas se alejan)
La fusión: Es el pasaje de sólido a liquido, como cuando el chocolate o la manteca se derriten.
La vaporización: Es el pasaje del estado líquido al gaseoso.  Acá hay dos subdivisiones, Evaporación, las partículas de la superficie pasan a vapor sin aumento de la temperatura. Ebullición su presión y temperatura aumenta, las partículas se transforman en vapor.
La volatilización Es el pasaje de estado sólido al gaseoso sin pasar por el estado líquido como sucede con la naftalina del ropero.
Punto de Fusión y de Ebullición.
Cuando se derrite un hielo o se congela el agua, la temperatura del agua es de 0ºC a esto se lo denomina punto de fusión.  Mientras que cuando el agua hierve la temperatura llega a 100 ºc y se denomina punto de ebullición.
Cada sustancia tiene un punto de fusión y de ebullición propio, por lo tanto son propiedades intensivas o especificas de la materia.

La Materia

La Materia:

En Física, la materia es aquello de lo que están hechos los objetos que constituyen el Universo observable, la materia va asociada a formas de energía, son compañeras inseparables.

La materia es todo aquello que tiene masa y ocupa un lugar en el espacio, es decir que tiene volumen, tiene peso
La masa es la cantidad de materia de un cuerpo y se obtiene por medio de la balanza, sus unidades son el kg, gr, etc.
Mientras tanto el volumen no indica el espacio que ocupa ese cuerpo, el mismo se obtiene registrando y multiplicando el alto, ancho y largo del objeto, esto es viable en objetos con forma regular.

Si el objeto tienen forma irregular, se sumerge el objeto en una probeta graduada con agua y se mide el volumen de agua que desplaza.  El volumen tambien se puede tomar en líquidos y gases, para los primeros se utilizan recipientes graduados (pipeta, probeta), que para los gases tambien utilizo recipientes graduados invertidos, midiendo el volumen de agua que desplazan.

Aunque aveces se confunde no es lo mismo hablar de masa que de peso, porque mientras que la masa es la cantidad de materia que tiene un cuerpo, el peso es la fuerza con que la tierra atrae a un cuerpo y varia de un sitio a otro. El peso se mide en Newtón o Dinas y se realiza por medio de un aparato denominado dinamómetro.La materia másica se organiza jerárquicamente en varios niveles. El nivel más complejo es la agrupación en moléculas y éstas a su vez son agrupaciones de átomos.

Los constituyentes de los átomos son:

Electrones: partículas con carga eléctrica negativa.

Protones: partículas con carga eléctrica positiva.

Neutrones: partículas sin carga eléctrica (pero con momento magnético).

La manera más adecuada de definir materia es describiendo sus cualidades:

a) Presenta dimensiones, es decir, ocupa un lugar en el espacio.

b) Presenta inercia: la inercia se define como la resistencia que opone la materia a modificar su estado de reposo o movimiento.

c) La materia es la causa de la gravedad o gravitación, que consiste en la atracción que actúa siempre entre objetos materiales aunque estén separados por grandes distancias.

Ley de la conservación de la materia

Antoine Lavoisier, el científico francés considerado padre de la Química, midió cuidadosamente la masa de las sustancias antes y después de intervenir en una reacción química, y llegó a la conclusión de que la materia, medida por la masa, no se crea ni destruye, sino que sólo se transforma en el curso de las reacciones.

Propiedades Generales de la Materia:

Las presentan los sistemas materiales sin distinción y por tal motivo no permiten diferenciar una sustancia de otra. Algunas de las propiedades generales se les da el nombre de extensivas, pues su valor depende de la cantidad de materia, tal es el caso de la masa, el peso, volumen.

Las Propiedades Extensivas son las cualidades de la materia dependientes de la cantidad que se trate. Son aditivas y de uso más restringido para caracterizar a las clases de materia debido a que dependen de la masa, y también son las que dependen de la cantidad de materia en cuestión.

Las que no dependen de la cantidad de materia sino de la sustancia de que se trate, se llaman Propiedades Intensivas de la materia.

Propiedades intensivas son las cualidades de la materia independientes de la cantidad que se trate, es decir no dependen de la masa, no son aditivas y por lo general resultan de la composición de dos propiedades extensivas. El ejemplo perfecto lo proporciona la densidad, que relaciona la masa con el volumen y también son las que dependen de la cantidad de la materia.

Las Propiedades intensivas físicas son la densidad, el punto de fusión, el punto de ebullición, el coeficiente de solubilidad, el índice de refracción, el módulo de Young, etc.

Propiedades  intensivas químicas son propiedades distintivas de las sustancias que se observan cuando se combinan con otras, es decir, que les pasa en procesos por los que, por otra parte, las sustancias originales dejan generalmente de existir, formándose con la misma materia otras nuevas. Las propiedades químicas se manifiestan en los procesos químicos (reacciones químicas), mientras que las propiedades propiamente llamadas propiedades físicas, se manifiestan en los procesos físicos, como el cambio de estado, la deformación, el desplazamiento, etc.

Ejemplos de propiedades químicas: Corrosividad de ácidos, oxidación, reducción, reactividad, etc

Propiedades y Cambios.

PROPIEDADES FÍSICAS Y QUÍMICAS
Las propiedades físicas y químicas de las sustancias nos permiten diferenciar unas de otras.

Propiedades físicas.- Son aquellas que se pueden medir u observar sin alterar la composición de la sustancia. Ejemplo: Color, olor, forma, masa, solubilidad, densidad, punto de fusión, etc.

Propiedades químicas.- Son aquellas que pueden ser observadas solo cuando una sustancia sufre un cambio en su composición. Dentro de estas propiedades se encuentra el que una sustancia pueda reaccionar con otra.

CAMBIOS FÍSICOS Y CAMBIOS QUÍMICOS

Cambios físicos.- Se presentan sin que se altere la composición de la sustancia. Ejemplos: los cambios de estado, cortar, picar, romper, pintar de otro color, etc.
Es importante distinguir entre la propiedad y el cambio. Ejemplos:

Propiedad física	Cambio físico
Punto de fusión	Fusión de una sustancia
Solubilidad	Disolver una sustancia
Tamaño	Cortar un material

Cambios químicos.- Se presenta solo cuando la composición de la sustancia se modifica. Ejemplos: La oxidación de hierro, la fermentación, la putrefacción, la digestión de los alimentos, la producción de una sustancia nueva, etc.
Aquí también es importante distinguir entre el cambio y la propiedad.

Propiedad química	Cambio químico
Combustión	Quemar un papel
Electrólisis del agua	Separar los componentes del agua

Los Fenómenos y la Naturaleza

La   física es una ciencia que tiene por objeto el estudio de los fenómenos que presentan los cuerpos, siempre que no experimenten cambios en su composición.

En la naturaleza ocurren cambios constantemente. Estos cambios benefician o dañan al hombre; algunos de ellos son percibidos a simple vista y ocurren en la vida diaria; otros no se perciben con facilidad, a pesar de que suceden con frecuencia, debido a que son lentos y de difícil apreciación.
Todos estos cambios que acontecen en el entorno, como el crecimiento de una planta, la lluvia, la putrefacción de los alimentos y muchos más, reciben el nombre de fenómenos.

Muchos de los fenómenos o cambios que ocurren en la naturaleza se clasifican en físicos y químicos.

Fenómenos Físicos

Son los cambios que se presentan en la materia sin alterar su constitución, es decir, que no forman nuevas sustancias y, por lo tanto, no pierden sus propiedades, solamente cambian de forma o de estado de agregación; por ejemplo, el paso de la corriente eléctrica por un alambre, el estiramiento de una liga, la solidificación o evaporación del agua, etcétera.

Fenómenos Químicos

Son los cambios que presentan las sustancias cuando, al reaccionar unas con otras, pierden sus características originales y dan lugar a otra sustancia, con propiedades diferentes.
Como ejemplos se tienen los siguientes: la combustión de materiales como el papel, un cerillo o el gas casero; la oxidación de un clavo; el efecto que produce un ácido sobre un metal; la reacción de una sustancia con otra, como sería el caso del hidrógeno con el oxígeno para formar agua, o el del sodio con el cloro para formar cloruro de sodio.

Ejemplos muy representativos de fenómenos físicos  son la elasticidad y  de fenómenos químicos  es la combustión.
Se conoce como elasticidad a la capacidad de los cuerpos para recuperar su forma original cuando cesa de aplicárselas una fuerza; ejemplo de ello es la elasticidad de un resorte, de una liga o de un suéter.

La combustión es el fenómeno que se produce en presencia del oxígeno, por lo que el cuerpo o sustancia que se quema recibe el nombre de combustible, y el elemento indispensable para que las cosas se quemen o ardan, es el oxígeno y recibe el nombre de comburente.

Investigación

Estrategias de investigación.

El filosofo inglés Roger Bacon (XIII), organizó un método para estudiar.  El consideraba que se podia deducir lo considerado a partir de la observación detallada y controlada.
Empirismo era la corriente reinante, nadie aceptaba explicaciones, que no se comprueben a través de las experiencias comprobables.
Metodo Cientifico:
Es un proceso destinado a explicar fenómenos, establecer relaciones entre los hecho y enunciar leyes que expliquen los fenómenos físicos del mundo y permitan obtener con estos conocimientos, aplicaciones útiles al hombre.

• Observación: Examinar atentamente los hechos y fenómenos que tienen lugar en la naturaleza y que pueden ser percibidos por los sentidos.
• Formulación de hipotesis ¿Como?¿Porque?, Se elabora una explicación  provisional de los hechos y de sus posibles causas
• Experimentación: Comprobar si la hipótesis es cierta.  Para ello realizao múltiples experimentos, modificando variables o circunstancias.
• Conclusiones: Interpretación de hechos observados cuando se repiten ciertas pautas, en todos los hechos se puede enunciar una teoria, que es la explicación global.

Teoria. Sistema lógico, deductivo, constituido por un conjunto de hipótesis.
Ley: Se afirma una relación constante entre dos variables. Norma o regla constante e invariable de las cosas.

Ciencias Físicas y Químicas

Ciencia Físicas y Químicas

La ciencia es un conjunto de conocimientos que busca explicar el mundo que nos rodea.
Es una actividad humana, participan hombres y mujeres que se relacionan e intervienen.
Sus resultados son impredecibles, inciertos..
Se hacen preguntas, se buscan resuestas.
Es un proceso de construccion y de produccion de conocimientos, que cambian hacia formas más válidas, útiles,
Es provisional, prefectible, o sea que lo que hoy es válido, quizás mañana no lo sea.
¿La ciencia es fiable?
La forma de observar y explicar la naturaleza, sea de una manera y luego cambie, no significa que la ciencia no sea fiable.
Ej Un ejemplo de respuestas provisorias es por ejemplo la negación de la existencia de átomos por Aristotles, con el pasar de los siglos ello cambio y sabemos que existen y forman parte de las moléculas.
La Física es la ciencia natural que estudia las leyes que no modifican la estructura intima de la materia.
Es decir que se encarga de los cambios del comportamiento de los diferentes cuerpos, en cuanto a movimiento, fuerza, energía.
La Química por su parte tiene como objeto de estudio la estructura de la materia y sus propiedades.  Estudia transformaciones y combinaciones tanto a nivel atómico como molecular.

 Para realizar este propósito la fisicoquímica se apoya ampliamente en la experimentación, cuyos métodos y técnicas desempeñan un papel tan importante como las leyes y métodos físicos y matemáticos. De hecho, podemos considerar a esta ciencia como un campo en donde la físicay las matemáticasse aplican ampliamente al estudio y resolución de los problemas químicosde interés fundamental.