Asignatura: Matemática y Físico-Química

Curso: 2do. Año ambos turnos

Tema: Ejes cartesianos y Estados de la materia

ESTADOS DE LA MATERIA

Antes de definir los estados de la materia, debemos recordar algunas propiedades de los materiales que nos serán de gran utilidad:

- MASA: es la cantidad de materia que poseen los cuerpos, las unidades más utilizadas son g (gramos), kg (kilogramos), mg (miligramos) y Ton (toneladas).

- VOLUMEN: es el espacio que ocupa un cuerpo. Cuando hablamos de fluidos (gases o líquidos) es frecuente mencionar esta propiedad como “capacidad”. Las unidades más utilizadas son l(litros), ml (mililitros), m3 (metro cúbico) y cm3 (centímetro cúbico).

- DENSIDAD: es la relación (cociente o división) entre la masa que constituye un cuerpo y el volumen que ocupa ese mismo cuerpo. Se identifica con la letra ρ (rho). Se calcula:

𝜌 = 𝑚

𝑣

Algunas de sus unidades son 𝑔

𝑐𝑚3,

𝑘𝑔

𝑚3 y

𝑔

𝑚𝑙

La MATERIA se puede presentar en tres estados físicos diferentes, que son

ESTADO SÓLIDO, ESTADO LÍQUIDO Y ESTADO GASEOSO. Ahora vamos a analizar las características y propiedades de cada uno de

esos estados, pero teniendo en cuenta las ideas del Modelo Cinético-Molecular.

ESTADO SÓLIDO

tiene volumen constante y forma propia sus partículas tienen escaso movimiento, solo vibran en un punto fijo sus partículas están muy juntas porque las fuerzas de atracción entre las

mismas son fuertes es el estado más ordenado de la materia las fuerzas de atracción entre las partículas predominan sobre las fuerzas de

repulsión entre las mismas ESTADO LÍQUIDO

no tiene forma propia, adopta la del recipiente en el que se encuentra tiene volumen propio

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sus partículas se deslizan unas sobre otras sus partículas están más separadas que en el estado sólido porque entre

ellas hay fuerzas de atracción y de repulsión posee un orden intermedio fluye y se derrama las fuerzas de atracción entre las partículas son iguales a las fuerzas de

repulsión entre las mismas ejerce presión sobre las paredes del recipiente en el que se encuentra

ESTADO GASEOSO

no tiene forma propia, adopta la del recipiente que lo contiene no tiene volumen propio, adopta el del recipiente en el que se encuentra sus partículas se mueven en todas las direcciones y sentidos sus partículas están muy separadas debido a que las fuerzas de repulsión

entre las mismas son muy fuertes es el estado más desordenado de la materia se expande las fuerzas de repulsión entre las partículas son más fuertes que las fuerzas

de atracción entre las mismas ejercen fuertes presiones sobre las paredes del recipiente que lo contiene.

TRANSFORMACIONES DE LA MATERIA

Si observamos a nuestro alrededor, seguramente veremos que

continuamente están ocurriendo cambios, que las cosas se transforman, a veces muy rápidamente, otras veces más lentamente y en otras oportunidades sabemos que las cosas van cambiando pero prácticamente no lo podemos percibir.

Ya hemos visto y analizado que uno de los componentes del Universo que sufre constantemente transformaciones o cambios en sus formas es la ENERGÍA. Entonces no queda por ver los cambios que puede experimentar la MATERIA, “su inseparable compañera”.

Cuando nos referimos a CAMBIOS es lo mismo que decir TRANSFORMACIONES o también FENÓMENOS.

Teniendo en cuenta los siguientes CAMBIOS, respondé las preguntas que

aparecen más abajo:

CAMBIO “A”: madera que se quema CAMBIO “B”: carpintero cortando madera

- ¿Qué material experimenta cambios o transformaciones? - ¿Qué cambios sufre ese material en cada uno de los casos citados? - ¿En el CAMBIO “A”, el material se transforma en sustancias

diferentes? - ¿En el CAMBIO “B” el material se transforma en sustancias

diferentes? - ¿En alguno de los cambios presentados, se observa alguna

transformación energética? ¿Cuál?

Si analizamos las respuestas que diste a las cuestiones anteriores, podemos

concluir que dichos CAMBIOS tienen diferencias y estas radican fundamentalmente en que en el CAMBIO “A” se forman nuevas sustancias y en el CAMBIO “B” no ocurre lo mismo, es decir que el material sigue siendo el mismo.

Por lo tanto, los CAMBIOS o TRANSFORMACIONES que puede experimentar la MATERIA se clasifican en dos grandes grupos que se

denominan:

TRANSFORMACIONES O FENÓMENOS FÍSICOS TRANSFORMACIONES O FENÓMENOS QUÍMICOS

Entonces, de acuerdo con ésta clasificación podemos decir que:

El CAMBIO”A” es un FENÓMENO QUÍMICO El CAMBIO “B” es un FENÓMENO FÍSICO

Cuando definimos CAMBIO O TRANSFORMACIÓN FÍSICA, dijimos que

dentro de éstos FENÓMENOS se encontraban los CAMBIOS DE ESTADO DE LA MATERIA. Entonces vamos a detenernos un poco a analizar estos CAMBIOS.

Los CAMBIOS DE ESTADO no son más que los pasajes de un ESTADO a otro de la MATERIA, producidos fundamentalmente por la acción del CALOR, es decir por aumento o disminución de la TEMPERATURA.

TRANSFORMACIÓN O FENÓMENO FÍSICO Es aquel cambio en donde las sustancias no alteran sus propiedades, es decir las sustancias siguen siendo las mismas. Solo cambian la forma, la posición, el estado de agregación etc.

TRANSFORMACIÓN O FENÓMENO QUÍMICO

Es aquel cambio en donde las sustancias alteran sus

propiedades, es decir que se forman nuevas con propiedades

diferentes a las originales.

En general son irreversibles.

CAMBIOS DE ESTADO

EN TODA TRANSFORMACIÓN SE CUMPLE LA LEY DE CONSERVACIÓN DE LA MASA:

“LA MATERIA NO SE CREA NI SE DESTRUYE, SÓLO SE TRANSFORMA “

A MAYOR TEMPERATURA, MAYOR ES EL MOVIMIENTO O ENERGÍA CINÉTICA DE LAS PARTICULAS, POR LO TANTO, MAYOR SERÁ LA SEPARACIÓN Y MAYOR LAS FUERZAS DE

REPULSIÓN ENTRE LAS MISMAS.

UN MATERIAL O SUSTANCIA CAMBIA

DE ESTADO CUANDO SUS PARTÍCULAS

ADQUIEREN LA ENERGÍA CINETICA Y POR LO TANTO

LAS PROPIEDADES

DE OTRO ESTADO

Y ahora, es en donde entra en juego nuestra querida e inseparable Matemática:

De todas las herramientas que la matemática brinda, los ejes cartesianos es una de las más usadas. Son útiles ya que gracias a ellos podemos graficar información que se nos brinda para así analizarla con mayor facilidad y así sacar conclusiones, o viceversa, obtener información partiendo de los gráficos usados. Por ejemplo, podemos ver casos de ejes cartesianos en los electrocardiogramas, mapas, gráficos estadísticos, etc.

Formalmente, los ejes cartesianos son dos rectas perpendiculares (es decir que forman 4 ángulos rectos al cortarse entre sí) que dividen al plano en cuatro cuadrantes (un plano es el conjunto de puntos distribuidos en dos dimensiones). Estas dos rectas están graduadas, con el valor 0 para ambas será el punto de intersección de dichas rectas. La recta horizontal se la conoce como eje x o eje de las abscisas, y la recta vertical es el eje y o eje de las ordenadas. Gracias a la graduación de las rectas podremos determinar la ubicación de cada punto en el plano mediante un sistema de coordenadas

Así, en el grafico anterior podemos ver, por un lado como se verían los ejes cartesianos, y también podríamos obtener las coordenadas de los 8 puntos graficados:

- El punto O se lo conoce como origen del sistema de coordenadas, y recibe las coordenadas de acuerdo a los valores de los ejes que le corresponden. En este caso, por definición, son los valores 0 para las x y 0 para las y. La forma de representarlo es de la siguiente: (0;0) poniendo primero el valor de x y segundo el valor de y.

- El punto A tendrá coordenadas (2;1) ya que el punto está ubicado en el valor correspondiente a 2 para x y en el valor 1 para y.

- El punto B tendrá coordenadas (-2;3) - Punto C= (-4;-5) - Punto D= (4;-3) - Punto E= (0;-1) - Punto F= (-5;0) - Punto G= (0;2) - Punto H= (3;0)

Ejercicios:

1) Dados las siguientes coordenadas de puntos, grafícalos mediante un sistema de ejes cartesianos A (0;7) B (-2;5) C (1;-7) D (-5;-5) E (7;0) F (-6;1) G (3; 2) H (-3;0) I (-4;2) J (0;-1) K (6;-1) L (1;1) M (-4;-3)

2) Dado el siguiente gráfico, escribe las coordenadas de cada punto.

3) En un trabajo experimental de laboratorio, se ha determinado la masa y el volumen de distintas muestras de una misma sustancia. Los datos obtenidos se muestran en la siguiente tabla:

Muestra Masa (g) Volumen (ml) Densidad (g/ml)

1 17 2

2 34 4

3 51 6

4 85 10

5 102 12

a) Completá la columna de densidad, recordando su definición. b) Confeccioná un gráfico con los datos de la tabla, representando en la

abscisa (eje x, eje horizontal) la masa en gramos, y en la ordenada (eje y, eje vertical) el volumen en ml.

c) Marcá los puntos obtenidos de la tabla. (Una ayuda, para la muestra 1, el par de coordenadas sería 1 (17;2))

4) El siguiente gráfico muestra los distintos puntos de ebullición para cuatro sustancias, siendo 1 (agua), 2 (alcohol), 3 (acetona) y 4 (vinagre). El eje x indica la sustancia, mientras que el eje y nos informa de ebullición.

a) Escribí las coordenadas de cada punto. b) Explicá qué significa que el punto de ebullición del agua sea 100 ºC.

5) Observá los siguientes esquemas y luego coloca sobre la línea de puntos el nombre del ESTADO DE LA MATERIA que representa cada uno de los

mismos:

……………… ………………… ………………

6) Cada una de las siguientes afirmaciones corresponde a una característica de alguno de los ESTADOS DE LA MATERIA, colocá al lado de cada una a qué estado corresponde:

- Sus partículas están muy juntas - Sus partículas se mueven en todas las direcciones - Cambian su forma de acuerdo al recipiente en el que se encuentren

pero no varían su volumen - Entre sus partículas las fuerzas de repulsión son muy fuertes - Sus partículas se deslizan unas sobre otras - Sus partículas tienen muy poco movimiento - Se derraman - Se expande por todos lados

- Sus partículas están muy separadas - Es el estado más ordenado

7) Los siguientes esquemas corresponden a distintos CAMBIOS DE ESTADO,

observálos detenidamente y luego completá las afirmaciones que aparecen más abajo usando las palabras que se mencionan para cada caso: a) Se trata del pasaje del estado........................ al estado .....................

porque las partículas se .......................... y disminuyen su ..................... y las fuerzas de atracción…………………………………

b) Se trata del pasaje del estado.....................al estado .......................

porque las partículas se............................. y su movimiento .................

c) Se trata del pasaje del estado .........................al estado .................... porque sus partículas se .......................... y su movimiento ...................

d) Se trata del pasaje del estado …………………………… al estado ……………………. porque sus partículas disminuyen sus …………………………….. y por lo tanto se ……………………………… y las fuerzas de repulsión…………………………………….