4 Estats de la matèria PDF

Preview

Summary

Download 4 Estats de la matèria PDF

Description

4. Energia tèrmica, canvis i variables d'estat i transformacions físiques de la matèria Les partícules són petites i entre elles hi ha el buit, les partícules en substàncies pures són iguals i diferents d'una altra i sempre estan en moviment (vibren i xoquen entre elles, a través de les forces de repulsió o d'atracció, estats d'agregació). Com més energia tenen les partícules més ràpid es mouen (e. cinètica) i més alta serà la temperatura de la substància Model de partícules Macropropietats

Micropropietats

Sòlid

Forma fixa No comprimible (volum fix a una determinada tempertatura No flueix Resistent a la fragmentació

Posició de les partícules fixa Distància petita entre partícules Moviment i energia només de vibració (no traslació ni moviment) Forces de cohesió entre partícules

Líquid

Forma variable segons el recipient amb superfície plana horitzontal amb l’aire, ingravidesa) No comprimible (volum fix a una temperatura) Flueix viscosament No resistent a la fragmentació No es contrau ni s'expandeix

Posició rotatòria i desplaçatòria entre partícules Distància més gran entre partícules Energia de rotació i de desplaçament baixa Forces de cohesió més dèbils quee els sòlids (equilibri entre repulsió i cohesió)

Gas

Forma variabl: Comprimible, el volum no és fix i ocupa tot l’espai que disposa Flueix sense viscositat No resistent a la fragmentació

Partícules rotatòries i desplaçatòries en línia recta fins xocar (amb canvi de direcció) elàsticament Xocs amb les parets del recipient → Pressió Grans distàncies entre les partícules Forces de cohesió inexistents

Canvis d'estat L’estat d’una matèria depèn de la pressió i la temperatura i cada subtància té un punt d'ebullició i d'evaporació fixa a una pressió determinada. Es pot variar aquest punts afegint d'una substància a una altra variant la pressió (+ pressió= temperatura de fussió i d'ebullició + alta , - pressió= temperatura fussió i ebullició més baixa. En el canvi d'estat la quantitat d'energia tèrmica que es dóna o es treu del material, depèn de la quantitat del material que canvia d'estat i del tipus de material. - Sòlid + sòlid = sòlid Sòlid + líquid= fusió Sòlid + gasos= sublimació - Líquid + líquid =líquid Líquid + sòlid =solidificació Líquid + gas =vaportització (evaporació i bullició) - Gas + gas = igual Gas + sòlid = subliminació inversa Gas + líquid = Condensació i liquació - Evaporació: líquid- gas. No depèn de la temperatura. Succeeix quan les molècules del líquid tenen energia per escapar-se a través de la superfície que els limita i passa a vapor. L'evaporació refreda el líquid perquè marxen les partícules més energètiques i el líquid agafa energia tèrmica del entorn. La velocitat d’evaporació del líquid augmenta amb + temperatura (més molècules per escapar) i + superfície (més superfície millor) i + ventilació (l'aire s'emporta el vapor i evita que es vagin al líquid). I disminueix amb – temperatura, -superície i la humitat) dependrà de la classe de líquid (volatilitat), la superfície lliure (+superfície = +velocitat), la temperatura (+temperatura= +evaporació), la ventilació (+ventilació= + evaporació) - Fusió: Calor i temperatura - Calor: És l'energia tèrmica que passa d'un cos a un altre que estan a diferent temperatura que fa variar la temperatura o l'estat del cos (magnitud extensiva) - Temperatura: És una variable indicativa de l'estat de la matèria del nivell d'energia tèrmica d'un cos (magnitud intensiva) + temperatura= + energia tèrmica: L'energia tèrmica fa canviar la temperatura o l'estat dels materials Un cos tèrmicament inactiu (no produeix ell mateix calor)= perd energia tèrmica=– temperatura i quan rep energia tèrmica = + temperatura. Ex: dos cassoles i una amb la meiat d'aigua que l'altre es calenten en la mateixa temperatura, la que té menys aigua es calentarà més ràpid (+ energia tèrmica) perquè té menys massa per calentar tot i que la que té més en global té més energia calorífica. Si les juntem, la més calenta donarà energia tèrmica a la més freda, però

no al revés, tot i que té més Principi de l'equilibri tèrmic L'equilibri tèrmic és l'energia tèrmica que flueix dels cossos més calents als més freds fins que s'igualen les temperatures. Si els cossos d'un sistema aïllat tèrmicament, intercanvien energia tèrmica, la que uns perden és igual a les que els altres guanyen. Fluxos d'energia - Radiació: Els cossos emeten energia (ona) que es propaguen en línia recte en el buit i en incidir en un cos, l'energia pot ser absorbida pel cos, travessar-los i rebotar. Els cossos emeten energia tèrmica en funció de la seva temperatura (raig infrarajolats llunyans). Ex: les superfícies que reflecteixen la llum, reflecteixen bé l'energia tèrmica radiada i les superfícies que absorveixen la llum, absorveixen bé l'energia tèrmica. - Convecció: Els fluids, líquids o gasos el fluxos de covecció aixequen el fluid calent es mou cap a les zones fredes, depenent de la densitat dels fluids, disminueixen quan s'escalfen (dilatació tèrmica) i pujen. - Conducció: La matèria sòlida passa els fluxos de conducció d'energia tèrmica entre cossos a diferent temperatura i la rapidesa que es transmet dependrà del conductor bo o un aillant, mal conductor. L'aire és és mal conductor i si fem el buit (aïllant tèrmic) la calor es transmet per radiació i és un bon conductor o convecció. La quantitat d'energia tèrmica depent de la temperatura entre els cossos, la gruixudesa i el tipus de material (millor o pitjor conductor tèrmic)

Calor específica La calor és la relació entre l'energia tèrmica i la variació de la temperatura dels materials, és la mesura de la quantitat d'energia tèrmica que ha variat quan cos canvia de temperatura augmenta o disminueix i és proporcional a la variació de la temperatura, la massa del cos i el tipus de material. La calor específica és quantitat d'energia tèrmica necessària per donar un gram de material per elevar 1ºc la seva temperatura. Com + calor específica tingui una substància= + energia calorífica per cada grau que s'eleva la seva temperatura i més energia calorífica pot subministrar quan baixa un grau la seva temperatura = + capacitat calorífica. Mesura en Joules o en calories - La calor específica de l'aigua és alta= emmagatzema més energia tèrmica que els altres materials i fa de regulador tèrmic. Havent més energia tèrmica en l'ambient, a l'aigua li costa més escalfar-se i rep energia dels materials del seu entorn que els fa refredar per escalfar l'aigua i esl altres materials no pujarà tant la temperatura com si no hi hagués tanta aigua en l'ambient. I si la temperatura ambiental disminueix, l'aigua es refreda més lentament i passa l'energia tèrmica als materials del seu entorn reduint la baixada de temperatura. L'aigua a major temperatura disminueix el seu volum (cosa que amb les altres substàncies a + temperatura=+volum (dilatació dels cossos) i a – temperatura = - volum (s'encongeixen)). L'aigua

Pressió És la força per unitat de superfície: - superfície= + pressió / + superfície= - pressió (+ altura= - pressió) - volum = +pressió / + temperatura = + pressió (+ fondària=+pressió) Els líquids o els gasos estan formats per partícules que es mouen i xoquen contra les parets de la superfície de forma perpendicular exercint una pressió. Els gasos tancats en un recipient fa la mateixa pressió a tot arreu, ja que la diferència d'altura i la baixa densitat dels gasos. Els gasos es mouen xocant entre ells pel recipient exercint una pressió a la paret o als cossos que estiguin dins. Com + partícules= + pressió (+ partícules que xoquen) i – partícules= - pressió. També es pot augmentar la pressió sense canviar la quantitat de gas: amb – volum del recipient (- espai i distància per recórre= + xocaments o a + temperatura= + velocitat de les partícules i recórren la distància

amb – temps= + xocaments i amb + força Principi de Pascal La pressió exercida sobre un líquid es transmet a tots els punts d'aquest i actua en totes direccions Pressió atmosfèrica Ës la força que exerceix el pes dels gasos de l'atmosfera sobre la superfície terrestre i és mantenen per la gravetat. L'aire de l'atmosfera fa pressió en totes les direccions de forma perpendicular a la superfície que ocupa i varia amb l'altura del gas que es té a sobre i és més elevat a l'altura del mar. Ex. Tapem un got amb un paper i el girem cap avall, no caurà l'aigua perquè la pressió del aire empeny el paper cap amunt fent una força compensatòria a la del pes de l'aigua i la pressió del aire que ha quedat en el vas, i és menor a la pressió atmosfèrica. Ex: el moviment de les masses, quan s'escalfa l'aire es torna menys dens i puja perquè hi ha menys pressió atmosfèrica (depressió) i l'aire d'un altre lloc a més depressió es mou empès per la zona de depressió per la diferència de pressions i s'igualen les pressions per la rotació de la Terra. Amb l'altura varia la pressió hidrostàtica (+altura=-pressió) - Pressió atmosfèrica (altura) - Pressió marina (fondària) Pressió hidrostàtica És la pressió que exerceixen els líquids sobre una superfície submergida, causada pel pes d'aquest en una zona ingravita, actuant en totes les direccions sempre que sigui perpendicular amb una superfície. Aquesta pressió és atesa pels moviments dels fluids que fan una pressió sobre les superfícies en relació el seu volum i la densitat. P= P/S. Ex: un submarinista en el mar notarà la pressió pel pes que fa l'aigua per sobre d'ell o també si un líquid és més dens (pesa més) exercirà més pressió. - Principi d'Arquímedes: Per la pressió hidrostàtica els líquids s'amolden a la forma del recipient hortizontalment. Un objecte en ser submergit pesa menys perquè la pressió que exerceix les parets perpendicularment a ell i com la profunditat i la pressió és la mateixa laterament es compensen perquè són oposades. Com a resultant, es fa una força cap a munt empenyent l'objecte i fa que alguns cossos surin (mateix pes del volum del cos que el líquid t desplaçat). Si un objecte és més dens que la del líquid que ocupa s'enfonsarà i si és menys flotarà i si tenen la mateixa densitat és quedarà en el lloc on l'hem col.locat. 1.

E (empempta) Acció: força que fa l'aigua sobre el cos Reacció: força que fa el cos sobre l'aigua

2.

Fp Ff (aire i aigua)

Fp Ff (fregament, aire i aigua) Acció: Força que fa l'aigua contra el cos Reacció: força que fa el cos sobre l'aigua en sortir

3.

4. Fp

E

E Fp p1=p2=p3=p4 e1=e2=e3=e4 e4=p1 El cos sura pel pes i que l'espai que ha desplaçat en l'aigua

Calor i temperatura en els animals Els cossos estan a més temperatura que l'entorn i, per això per a no refredar-nos, emetim energia constantment i emetim tanta com perdem. Si generem molta energia quan fem esport suem, s'evapora i ens refredem ç

Teoria cinètica de la calor i la temperatura La temperatura es mesura com la mitjana d'energia de moviment (cinètica) dels àtoms i de les molècules Exemple: si calentem un tros de gel, les molècules d'aigua cada cop vibren més (+ temperatura) i si arriba a 0 ºC les molècules superaran les forces elèctriques que les mantenen fixes i es quedaran vibran tot el rato i el gel es fondran. I mentre es fon l'energia tèrmica s'utilitza per compensar la pèrdua d'energia potencial i canvia l'estructura no s'inverteix el moviment de les partícules i la temperatura és manté constant. Quan s'acaba de fondre, la temperatura torna a augmentar perquè l'energia tèrmica es fa amb un moviment lineal i de rotació de les molècules fins que l'aigua bulli. Quan bull la temperatura es manté constant perquè l'energia tèrmica s'utilitza per compensar la pèrdua d'energia potencial elèctrica del canvi d'estructura. Quan l'aigua es converteix tota en vapor, la temperatura torna ha augmentar....