Propiedades de la materia
ESTADOS DE AGREGACIÓN DE LA MATERIA
La materia es todo lo que nos rodea, tiene masa, ocupa un lugar en el espacio y puede encontrarse en diferentes estados de agregación. Debido a las condiciones que existen en la superficie terrestre, la materia se encuentra en estado sólido,líquido y gaseoso.
Cuando hablamos de “los estados de agregación de la materia”, nos referimos a la forma en que se ordenan y a la cantidad de movimiento que tienen las diminutas partículas que la componen: los átomos.
ESTADO SÓLIDO
Las sustancias que se encuentran en estado sólido tienen
forma y volumen definido. Las partículas que las constituyen se encuentran muy
cerca unas de otras ya que predominan las fuerzas de cohesión. Esto ocasiona
que no se puedan mover libremente y lo hagan únicamente en el lugar en el que
se encuentran.
La materia en estado sólido se caracteriza por una disposición específica sus partículas, basada en nexos muy rígidos y fuertes, lo cual se traduce en una estructura física muy bien definida. Esto ocurre debido a las fuerzas de cohesión entre las partículas, responsables de mantener la forma y el volumen del sólido estables, y de otorgarle cierto margen de dureza y de resistencia.
Sin embargo, esas fuerzas pueden vencerse a través de procesos físicos de cambio de fase, pudiendo convertir un sólido en un líquido o en un gas. Tales procesos se denominan:
- Fusión. Proceso físico que consiste en aplicar calor a un sólido para aumentar su temperatura hasta llegar a su punto de fusión (temperatura a la que el sólido pasa al estado líquido, a esta temperatura coexisten el sólido y el líquido en equilibrio termodinámico). Cuando la temperatura supera este punto, la energía del sólido aumenta lo suficiente como para romper la cohesión entre sus partículas y provoca el cambio de fase. La fusión también depende de la presión a la que esté sometido el sólido.
- Sublimación. Proceso físico mediante el cual determinado sólido pasa directamente a la fase gaseosa, sin pasar antes por la fase líquida. Esto se puede lograr manipulando las condiciones de temperatura y presión de forma específica para cada sólido, evitando así que pase por la fase líquida antes de llegar al vapor. Un ejemplo de esto es la sublimación del yodo (I) sólido, donde se produce un gas de color violeta.
ESTADO LÍQUIDO
Entre las características de un líquido se puede mencionar que las
partículas que lo constituyen tienen mayor libertad de movimiento que las de un
sólido debido a que aparecen además de las fuerzas de cohesión las de
repulsión, lo que permite que las partículas se deslicen unas sobre de otras,
es decir, fluyen.
Los líquidos presentan volumen definido y adoptan la forma del recipiente que los contienen, una propiedad muy importante de los líquidos es la viscosidad.
Para que un sólido se convierta en líquido es necesario
suministrarle energía
calórica hasta que ocurra la fusión.
Por otra parte, para que un gas se convierta en líquido es necesario sustraerle
energía calorífica hasta que ocurra la condensación.
ESTADO GASEOSO
Los gases no tienen volumen ni forma definidos. Las
partículas que los constituyen se encuentran muy separadas unas de otras debido
a que predominan las fuerzas de repulsión, lo que ocasiona que ocupen todo el
espacio que se les presenta.
El volumen de los gases se puede modificar fácilmente porque existe una gran
cantidad de espacio vacío entre las partículas. Por otra parte, la densidad de los gases es mucho menor que
la de los sólidos y los líquidos, y tienen además muy poca respuesta a la
gravedad. Debido a la poca interacción entre las partículas de los gases, se
encuentran suspendidos con muy poca influencia de la gravedad. Además, a pesar de su cohesión
casi nula, los gases presentan una enorme capacidad para ser comprimidos, lo
que a menudo se lleva a cabo durante su tratamiento industrial para el
transporte.
Las
propiedades físicas de un gas determinado (color, sabor, olor) pueden variar
dependiendo de los elementos que lo constituyan o que estén disueltos en él.
LEY DE HOOKE
La Ley de
Hooke describe fenómenos elásticos como los que exhiben los resortes. Esta ley
afirma que la deformación elástica que sufre un cuerpo es proporcional a la
fuerza que produce tal deformación, siempre y cuando no se sobrepase el límite
de elasticidad.
Robert
Hooke estudió, entre otras cosas, el resorte. Su ley permite asociar una constante
a cada resorte. En 1678 publica la ley conocida como Ley de Hooke: “La Fuerza
que devuelve un resorte a su posición de equilibrio es proporcional al valor de
la distancia que se desplaza de esa posición”.
El
precepto teórico de esta ley es que el desplazamiento o la
deformación sufrida por un objeto sometido a una fuerza, será directamente proporcional a
la fuerza deformante o a la carga. Es decir, a mayor fuerza, mayor deformación
o desplazamiento.
Fórmula de la ley de Hooke
F = K × Δx
Donde:
F = fuerza aplicada al resorte
K = constante de proporcionalidad
Δx = variación de longitud del resorte
Para el cálculo de Δx, es decir, la deformación del objeto,
es necesario conocer la longitud inicial (Li) y la final (Lf).
Para calcular la elasticidad de los resortes se aplica la “ecuación del muelle”, que es la forma más general de plantear la fórmula de la ley de Hooke: F = -k × Δx
EJEMPLO
MÓDULO DE YOUNG Ó MÓDULO DE ELASTICIDAD LONGITUDINAL.
La elasticidad es la propiedad que tienen los materiales sólidos para lograr volver a su forma y tamaño originales luego de que se hayan eliminado las fuerzas que causaban una deformación en ellos.Otro aspecto importante para tener en cuenta es que el coeficiente que relaciona un tipo particular de estrés con la tensión que resulta se llama módulo elástico. Los módulos elásticos son propiedades que tienen los materiales, no los objetos.
El módulo de Young se representa con la letra E y se define como la relación que se da entre la tensión que es aplicada al material a lo largo del eje longitudinal de la muestra probada y la deformación medida en ese mismo eje. También se conoce como módulo de tracción, módulo elástico o módulo de elasticidad.
El módulo de Young o módulo elasticidad de longitudinal es un parámetro que caracteriza al comportamiento que tiene un material elástico, dependiendo de la dirección en la que se le aplique la fuerza. Thomas Young, quién fue la primera persona en definir el trabajo como el producto de desplazamiento de fuerza, y el primero en usar la palabra energía en su sentido moderno y el primero en mostrar que la luz es una onda.
El módulo de Young o módulo de elasticidad longitudinal como también es conocido es un parámetro que tiene como función la de medir el comportamiento elástico que tiene un material, dependiendo de la dirección en la que se aplique una fuerza.
Fórmula del módulo de Young
Tabla de valores: Modulo de Young y límite elástico.
EJEMPLO
Comentarios
Publicar un comentario