Estados de agregación

Estados de agregación

Física 2

Unidad: Materia

Tema: Estados de agregación

Plan de clase:

 

¿Qué provoca los diferentes estados de agregación de la materia?

 

Tema Actividad  maestro fase Actividad alumno
¿Qué provoca los diferentes estados de agregación de la materia?

 

Lluvia de ideas después de generar

La pregunta, lo que permite establecer los estados de agregación, además de temperatura y propiedades de estado, leyes de los gases.

introducción Lectura

Subrayar las palabras que consideres importantes y anótalas en tu cuaderno

Observa el siguiente video

https://www.youtube.com/watch?v=wLvVsE4YZQA

  Realizado por Sergio Alan mtz romero  
Estados de agregación Establecer los lineamientos de la experimentación y generación de hipótesis. Experimentación Desarrollo de la practica
Temperatura En base a la experimentación establecer la diferencia entre temperatura y calor REFLEXION DE LA EXPERIMENTACION Y GENERACION DE CONCEPTOS NUEVOS DEFINIRAS LA DIFERENCIA ENTRE CALOR Y TEMPERATURA
CIERRE DE UNIDAD EXPLICAR CON UNA PRESENTACION QUE PUNTOS SE DEBEN DEMOSTRAR CON MODELOS MATEMATICOS CONCLUSIONES REALIZAR UN ENSAYO CON LAS PALABRAS CLAVES QUE TIENES

Realizar la solución de problemas empleando modelos matematicos

 

 

Planteamiento de la situación reflexiva

La respuesta a esto podría ser muy simple o muy complicado, dependiendo de cómo profundamente cubrimos el tema. Yo a prescindir de lo realmente complicado limitando el debate a sólidos, líquidos y gases. Hay muchos otros Estados de la materia, incluyendo plasmas, superfluidos y condensates(!) de Bose-Einstein, pero tendrás que ver los otros Estados de la materia en otros lugares. A pesar de que nos estamos quedando simple, es posible que una sorpresa o dos, como el hecho de que es posible para el hierro al ser un gas, y es posible que hidrógeno líquido o incluso sólido.

Es la gente de las moléculas de conocimiento de los Estados de la materia a menudo se limita a las características de los Estados. Sólidos tienen una forma definida, líquidos tienen un volumen definido, pero toman la forma de su contenedor, y gases cambian su volumen para adaptarse a su contenedor. Además el hecho de que estas características no se aplican en todos los casos (el vidrio, por ejemplo, es un sólido pero de tiempo), no proporcionan un modelo de lo que está sucediendo en cada estado de la materia. Así que vamos a ver cómo se comportan las moléculas en cada Estado y cómo y por qué cambian de un estado a otro.

Ayudará mucho si usted probar algo antes de leer la explicación. Jefe de una tienda de artesanía y haz un par de caucho o plástico bolas (alrededor de 3 a 5 centímetros de diámetro, pero nada cerca de esa voluntad de trabajo) y un paquete de imanes adhesivos (con adhesivo). Si el comprar los imanes son lo suficientemente baratos, te atraen a uno otro en cualquier orientación. Esto es algo bueno. No quiero imanes que repelen fuertemente en ciertas orientaciones. Una vez que sus imanes baratos, sujete a cada una de las bolas como se muestra en la figura 1. Usted no tiene que coincidir exactamente con el patrón que se muestra sólo asegúrate de que tienes un montón de imanes distribuidos a lo largo de la superficie de cada bola.

Ahora hacer el choque de bolas de imán en uno a sobre una superficie lisa. Hacer esto con las bolas moviendo lentamente y luego con las bolas moviendo rápidamente. Luego con las bolas pegadas, empuje una de las bolas suavemente y luego con mucha fuerza. Que obtendrá los resultados ilustrados en la figura 2. (Como un aparte, probé esta actividad usando el Velcro adhesivo en vez de imanes, y no obtendrá los resultados necesarios. Las bolas se pegan con Velcro no importa cómo duro los smash en uno a.)

Suponiendo que nuestras bolas magnéticas representan átomos o moléculas, podemos modelar primero los tres Estados de la materia. Cuando las bolas (átomos o moléculas) moverse a altas velocidades, golpeó a uno con el otro y no se peguen juntos, tienes un gas. Cuando las bolas (átomos o moléculas) pegarán, sin embargo, usted todavía puede hacer que moverse (y estancia pegada) con un empujón suave, es un líquido. Si imaginas que tienes imanes muy fuertes que no permiten las bolas (átomos o moléculas) se mueve mucho incluso cuando empuja, tiene un sólido.

Ahora concentrémonos en un par de cosas que determinan si los átomos o moléculas se reúnen y estancia junto. Lo primero es la velocidad. Como usted debe haber notado con bolas magnéticas, más rápido fueron Moviendonos, menos probable debían permanecer juntos. Átomos y moléculas se comportan del mismo modo. Más rápido moviendo átomos y moléculas puede chocar, pero no pegan en las colisiones. Así que parece para un montón de átomos o moléculas al ser un gas, usted tiene que moverse rápidamente. Esto es generalmente verdad. Y que podría tener sentido cuando aumenta la temperatura de los átomos o moléculas, a moverse más rápido. Así que si se aumenta la temperatura de sus átomos o moléculas suficientemente, puede causar que en estado gaseoso. Bajando la temperatura, puede causar los átomos o las moléculas a moverse lentamente bastante que su atracción es significativo, y permanecen juntos a pesar de todavía pueden mover alrededor de una buena cantidad. Es un líquido. Temperaturas incluso más bajas con menos movimiento y más de una estructura rígida le dan un sólido.

También la temperatura

Es solamente mitad de la historia con la temperatura. Temperatura no es sólo una medida de la velocidad, sino una medida de la energía cinética promedio de las moléculas. La energía cinética de un objeto es igual a 1/2mv2, donde m es la masa del objeto y v es la velocidad del objeto. Vamos a aplicar esto a una colección de moléculas, algunas de las cuales son enormes y algunas de las cuales no son tan masivas. Si estas moléculas son todas a la misma temperatura, entonces todos tienen la misma energía cinética promedio. Porque energía cinética consiste en masa y velocidad, sin embargo, las moléculas más grandes tendrán una velocidad promedio más baja que las moléculas menos masivas. Vea la figura 3 (pág. 148).

Esto significa que podría tener un montón de grandes moléculas a una temperatura alta que tienen una velocidad relativamente baja. Con respecto a los Estados de la materia, lo que significa que es más difícil de provocar enormes moléculas para convertirse en un gas (el cual requiere altas velocidades) y relativamente fácil de hacer que las moléculas no masiva para convertirse en un gas.

Tome usted una tabla periódica y ver los elementos en la parte superior de la tabla, es decir, el hidrógeno y el helio. Los elementos en la parte superior de la tabla tienen una masa menor que los elementos en la parte inferior de la tabla, por lo que se puede esperar en la parte superior para ser gases en, digamos, temperatura ambiente. Y son. De hecho, muchos de los elementos que sabe que es gases a temperatura ambiente (oxígeno, nitrógeno, flúor) son también cerca de la cima de la tabla periódica y por lo tanto menos masivo.

Y la atracción

No tenemos una imagen completa, sin embargo. El carbono es menos masivo que el oxígeno, sin embargo, el carbón es un sólido a temperatura ambiente. Los gases nobles, los que en la columna derecha de la tabla periódica (helio, neón, argón, etc.) — son todos los gases a temperatura ambiente, aunque muchos de ellos son bastante pesados. Para hacer sentido de esto, regresemos a nuestra analogía de la bola.

Allí, velocidad fue importante en la determinación de si o no se pegan las bolas. Si tuviéramos que cambiar la fuerza de los imanes, sin embargo, también tendría un efecto. Si los imanes eran extremadamente débiles, las bolas no pegan, no importa cómo lentamente se movían. Si los imanes eran extremadamente fuertes, las bolas se pegan incluso cuando llegan a uno al otro a altas velocidades.

Cómo fuertemente las bolas (o las moléculas y átomos) interactuan va a afectar a qué estado que se encuentran en. Esto nos ayuda a entender, por ejemplo, por qué los gases nobles hacia la parte inferior de la tabla periódica pueden ser gases a pesar de que son bastante grandes y así se mueven más lentamente que otros átomos a una temperatura determinada. Por razones que van un poco más allá de lo que estamos cubriendo, los gases nobles están bastante contentos con el número de electrones tienen (ellos han “llenado cáscaras del electrón”) y así interactuar poco, si, con otros átomos. Así que usted puede reducir a estos chicos abajo un montón y todavía no pegan lo suficientemente para formar un líquido.

Ahora vamos a ver qué pasa con el carbono y el oxígeno. Tienen cerca de la misma masa, pero uno tiende a ser un sólido a temperatura ambiente y el otro tiende a ser un gas. La razón de esto tiene que ver con cómo fuertemente los átomos o moléculas interactúan. Átomos de oxígeno se combinan fácilmente con otros átomos de oxígeno para formar una molécula de oxígeno, señalada como O2. Una vez que se han formado en las moléculas de oxígeno, no fácilmente interactuar con otras moléculas de oxígeno, así que tienes que llegar a temperaturas realmente bajas antes que pasar de gas a líquido. Átomos de carbono, aunque puede unirse con otros átomos de carbono, no seas menos interactivas una vez que lo hacen. Así que a temperatura ambiente, todavía esperas un montón de átomos de carbono cierre en uno con el otro y llegar a ser no sólo líquido y sólido. Para el registro, la situación con hidrógeno es lo mismo que con el oxígeno. Dos átomos de hidrógeno se reúnen para formar una molécula de hidrógeno y las moléculas de hidrógeno no interactúan mucho con otras moléculas de hidrógeno. Así, el hidrógeno es un gas incluso a bajas temperaturas.

El agua es especial

Para un ejemplo más, considerar nuestro estado favorito de cambiador de la materia — agua. Podemos tener hielo, agua y vapor de agua. Lo que hace que el agua es un poco especial que las moléculas de agua (dos hidrógenos y un oxigeno, H2O) es polar, lo que significa que tiene lados positivos y negativos. Porque el agua es polar, es más interactivo con otras moléculas de agua (atracción eléctrica) de las moléculas de oxígeno son interactivas con otras moléculas de oxígeno. Así que el agua se convierte en un líquido (moléculas individuales del agua en vapor de agua [gaseosa] cierre en uno con el otro) más fácilmente que el oxígeno y entonces se convierte en un sólido de más fácilmente por la misma razón. Por otro lado, las moléculas de agua son menos interactivas que moléculas de carbono, por lo que necesita una temperatura más baja para el agua para convertirse en un sólido que para el carbón para convertirse en un sólido.

¡Oh! La presión

Antes de continuar, quiero mencionar un factor más que afecta a los Estados de la materia. Eso es presión. Si se aumenta la presión en un gas o líquido, manteniendo la temperatura de la misma, están aumentando el número de veces que chocan las moléculas individuales. La forma de hacer esto sin cambiar la temperatura debe disminuir el volumen. Imagina tienes una caja de las moléculas de oxígeno y hacen la caja más y más pequeños sin que las moléculas se mueven más rápido.

En la fabricación de la caja menor, aumentas el número de veces que las moléculas chocan entre sí. Aumenta la probabilidad de que se peguen entre sí y forman un líquido. Cambio de temperatura y presión es cómo personas crean hidrógeno líquido, nitrógeno líquido, helio líquido y oxígeno líquido. Obtienes estos gases a temperaturas extremadamente bajas y luego aumentar la presión hasta obtener un líquido. Llevando este proceso adicional puede resultar en cosas extrañas como hidrógeno sólido. En el otro lado de la escala, usted puede crear gases de las cosas que normalmente consideramos sólidos por aumento de la temperatura y reducción de la presión (menos presión, menos colisiones). Así que puede calentar el hierro hasta que el hierro líquido (sin duda usted ha visto en vídeos de fabricación de acero), entonces poco más de calor y también reducir la presión alrededor del hierro líquido para crear vapor de hierro. Para el registro, puede utilizar vapor de hierro para aislar átomos de hierro individual para el estudio, y los científicos recientemente han creado un láser de vapor de hierro.

En definitiva, si algo es un sólido, líquido o gas depende de cómo fuertemente los átomos o moléculas están conectadas uno al otro. Muchas cosas pueden afectar fuertemente cómo estás conectados. La temperatura, la masa, la velocidad, la fuerza de la interacción y la presión afectan los Estados de la materia. Esperemos que ahora usted sabe cómo lo afecta los Estados de la materia.