Resolvemos el cuestionario inicial

1. ¿Pesan los gases?

Los gases sí que pesan. El helio asciende porque tiene menor densidad que el aire. Sabemos que hay gases que tienen diferentes densidades. Podemos poner el ejemplo de la percha con los globos.

2. Tenemos dos objetos de diferente tamaño A y B. Pesan 1Kg cada uno. ¿Cuál tendrá mayor densidad? 

El que tiene mayor densidad es el objeto A puesto que tiene un volumen menor. Sabemos que no son los dos del mismo material puesto que si los dos pesan lo mismo tendrían que ocupar lo mismo. Si nos diera solo el dibujo de las cajas y no nos dieran el peso, para saber si son del mismo material tendríamos que pesarlas y de esta manera sabríamos si pueden o no ser del mismo material.

La densidad de un material siempre es la misma, es una propiedad invariable de los materiales (a la misma temperatura. Si la temperatura varía, la densidad también). Un palillo de madera de roble tendrá la misma densidad que un mueble de madera de roble. Este último pesará más porque su masa es mayor pero como su volumen también es mayor, al hacer masa/volumen, es decir, si calculamos su densidad, nos va a dar lo mismo que si hacemos masa/volumen del palillo de madera de roble.

Ahora tenemos una viga de madera y un tornillo de hierro. Calculo la densidad de ambos. Sabemos que una vez calculada un material será más pesado a medida que el cociente sea más alto (masa/volumen): Será más pesado el que más cantidad de materia tenga por unidad de volumen.  

Al calentar el objeto A, la masa será invariable pero el volumen aumentará (luego varía), luego, como la densidad depende de ambas propiedades, si varía una, variará, por lo que al aumentar el volumen, la densidad entonces disminuirá. 

3. ¿Que ocurre cuando bajamos el émbolo de una jeringuilla con aire?

Se comprimirán las partículas y seguirán ocupando el mismo espacio del que disponen, es decir, se juntarán más dichas partículas.

4. Agua y alcohol. Tenemos 30 ml de agua y 30 ml de alcohol y ambos pesan, por separado, 56 gramos. Al juntarlos, tienen 58 ml de volumen entre los dos. ¿Seguirán pesando lo mismo, o variará su peso?

La masa es invariable, por lo que la báscula marcará lo mismo: 56 gramos.

Al ser dos líquidos miscibles, las partículas se mezclan y mucho entre sí, El agua ocupa los espacios que existen entre las moléculas de alcohol  y al ser éstas más grandes y las de agua más pequeñas, el volumen disminuye: "Se rellenan los huecos"

5. Gráfica. 

El hielo, al sacarlo del congelador estará a una temperatura de unos -15ºC. A medida que va aumentando la temperatura, el cubito se irá derritiendo (-10ºC....-4ºC...0º). Cuando llegue a 0 grados ya no quedará nada del cubito, pero el charco se seguirá calentando hasta llegar a la temperatura ambiente. 

Alicante, 18 de mayo de 2017.

¿Es extensible el modelo cinético-corpuscular a líquidos y sólidos?

Como nuestro objetivo es extender el modelo cinético corpuscular de los gases a toda la materia, comenzaremos buscando posibles semejanzas de los sólidos y los líquidos con los gases.

RECORDAMOS LO APRENDIDO: PROPIEDADES DE LOS GASES .

- Se mezclan con facilidad (se difunden).

- Se comprimen.

- Pueden hacer fuerza (y mucha).

- Pesan.

- Tienen volumen. 

- Con el calor aumentan de volumen (ocupan más espacio).

¿LOS SÓLIDOS Y LOS LÍQUIDOS TIENEN ESTÁS CARACTERÍSTICAS?

A.9. Considerad las propiedades de los gases estudiadas en el apartado 1.1 y decidid en qué medida lo son también de líquidos y sólidos.

Los líquidos si contamos con que sí que se pueden mezclar (miscibles, que no sean agua y aceite, por ejemplo), al igual que los gases, se mezclan fácilmente. Por el contrario, los sólidos no se pueden mezclar. *

*Las partículas que forman los líquidos están más juntas que las de los gases pero hay espacios, de ahí deducimos que los líquidos miscibles SÍ se pueden mezclar y están también en movimiento. Sin embargo, las de los sólidos están tan tan juntas que es imposible mezclar dos sólidos y por eso tampoco se mueve, sino que vibran. 

Tanto los líquidos como los sólidos no pueden comprimirse. Solo en los líquidos podemos decir que pueden comprimirse un poco, pero no apreciable a simple vista.

Tanto los líquidos como los sólidos pueden hacer fuerza, pesan y tienen volumen.

Con el calor, los sólidos sí ocupan más espacio. ¿Y los líquidos? También (Ejemplo del aceite de la tortilla). 

IDEA IMPORTANTE DEL TEMA: 

Gases: Las moléculas están muy separadas y en continuo movimiento.

Líquidos: Las moléculas están más juntas que en los gases y en continuo movimiento.

Sólidos: Las moléculas están tan juntas entre sí que no se mueve, sino que vibran. (1)

A.10, A.11. y A.12 Citad ejemplos de materiales conocidos que se presenten en diferentes estados (gaseoso, líquido, sólido). Indicad qué debe ocurrir para que se produzca el cambio. Señala las principales diferencias en el comportamiento de una sustancia cuando pasa de gas a líquido, y de líquido a sólido. Partiendo del modelo cinético corpuscular y teniendo en cuenta las diferencias de comportamiento señaladas, explicad, a modo de hipótesis, qué sucede cuando un gas se convierte en líquido y éste en sólido

Escogemos EL AGUA como ejemplo.

DE LÍQUIDO A SÓLIDO: SOLIDIFICACIÓN.

Si queremos que la velocidad de las partículas disminuya (para solidificarlo) tenemos que hacer que dejen de moverse y para ello, bajamos la temperatura. En este caso, las moléculas de agua se organizan de tal forma que crean un circulo blindado dejando un hueco de vacío en el centro en el que no puede entrar otra partícula, Esto explica por qué el agua aumenta de tamaño cuando se congela.

Si en lugar de pensar en agua, pensamos en aceite, sí que adopta la estructura normal de los sólidos y, por lo tanto, ocupan menos volumen (1).

DE SÓLIDO A LÍQUIDO: FUSIÓN.

Al aumentar la temperatura, las moléculas comienzan a vibran a muchísima velocidad. Esto hace que se empiecen a romper los enlaces y que las moléculas se separen. Las primeras que escapan son las que están fuera, porque tienen menos enlaces, así, hasta que todas las partículas se han separado y se transforman en líquido.

DE LÍQUIDO A GAS: VAPORIZACIÓN-EBULLICIÓN.

Al aumentar la temperatura, las moléculas del líquido, comienzan a moverse a una velocidad más rápida. Esto hace que las moléculas que se encuentran en la superficie tengan la suficiente energía como para escapar y pasar al aire sin necesidad de que hierva el agua. Esto lo podemos ver en lagos, ríos, océanos e incluso cuando tendemos la ropa: se evapora el agua sin necesidad de hervirla a 100ºC (Esto lo llamamos EVAPORACIÓN O VAPORIZACIÓN).  

Decimos lo de los 100 grados la evaporación solo pasa en la superficie. Para conseguir que se produzca el proceso de EBULLICIÓN, es decir, que en cualquier punto del recipiente en el que se encuentra el líquido, pueda escapar la molécula que quiera, tenemos que hervir el agua a 100ºC para que pase al aire. 

DE GAS A LÍQUIDO: CONDENSACIÓN

Para pasar a estado líquido las moléculas disminuyen su velocidad y esto hace que la distancia entre ellas sea menor. Esto hace que se creen unos enlaces entre ellas (más débiles que los de los sólidos). Estos enlaces son muchos más fuertes que los que se producen en los gases, por eso los líquidos están cohesionados y pueden separarse muy fácilmente. 

DE SÓLIDO A GAS: "PROCESO DE SUBLIMACIÓN".

DE GAS A SÓLIDO: "PROCESO DE SUBLIMACIÓN INVERSA".

IDEA IMPORTANTE DEL TEMA: Toda la materia pueden estar en los tres estados. 

Alicante, 15 de mayo de 2017.

Modelo Cinético-Corpuscular

¿Cómo bebemos con una pajita?

Lo primero que hacemos al beber es quitar el aire que hay dentro de la pajita, quedando solo partículas de aire fuera del vaso. Las partículas de aire ejercen fuerza sobre el agua de fuera de la pajita como si de una prensa se tratara y como dentro de la pajita ya no hay moléculas el líquido sube.

Se puede beber con pajita en la luna?

No porque en la luna hay vacío, no hay ningún gas que ejerza presión a modo de prensa sobre el líquido y por lo tanto no subirá.

A.25. Si calentamos el matraz de la figura a) ¿Qué crees que le pasará al globo? Explica por qué. ¿Y en el caso de la figura b)?

En los dos casos antes de calentarlo hay el mismo número de moléculas dentro que fuera del matraz y a la misma velocidad. Al calentar el matraz en el primer caso el globo aumentará de volumen ya que las moléculas de dentro están a mayor temperatura, chocan con más fuerza y ocupan más espacio.

En el caso b las moléculas  que están calientes tienen tres orificios y al tener más espacio para expandirse, los globos de inflarán pero menos que en la que solo tiene un globo.

A.26. De qué factores dependerá la presión que ejerce un gas sobre las paredes del recipiente donde se encuentra. Poner ejemplos.

-De la temperatura.

-De la cantidad de partículas.

Estos dos factores hacen que aumente la velocidad de movimiento de las partículas y con ella el número de choques, es decir la presión.

A.29 Explicad el funcionamiento de una cafetera a partir del modelo corpuscular de la materia.

Al poner a calentar el agua tenemos que tener en cuenta que arriba de esta hay una capa de aire. Las partículas del aire al calentarse aumentan su velocidad generando un mayor número de choques y ejerciendo fuerza sobre el agua como si de una prensa se tratara. Al verse prensada el agua busca una salida que encuentra en el tubo que sube hacia la parte superior. Al subir se mezcla con el café y sigue subiendo hasta salir por los orificios.

¿Por qué el aire caliente de la universidad se queda acumulado en la segunda planta?

Cuando se calienta el aire sus partículas aumentan de velocidad, los choques y buscan ocupar más espacio aún. El aire caliente es menos denso que el aire frío entonces este aire caliente se quedará situado encima del aire frío que es más denso.

El aire que está a mayor temperatura, está compuesto por partículas que se encuentran más separadas unas de las otras, ya que el número de choques es mayor, ocupando más volumen.

¿Por qué un avión despega y puede volar a 20ºC y no a 50ºC?

Cuanto más caliente está el aire más choques sufren las partículas del aire y más separadas están las unas de las otras por lo que las alas del avión no se pueden apoyar sobre estas y por eso no puede despegar. Sin embargo, cuando el aire está más frío, las partículas están más juntas y las alas del avión pueden apoyarse sobre estas partículas para volar.

Modelo Cinético-Corpuscular

Los gases están formados por moléculas y átomos en continuo movimiento. 

En los gases las moléculas están separadas entre sí, por eso se pueden comprimir.

Estas partículas se mueven generando choques entre ellas. Cuando lo calentamos, las partículas aumentan la velocidad y los choques, por ello se expanden más las partículas y esto hace que aumente el volumen de espacio que ocupan.

La temperatura nos marca la velocidad de movimiento de esas partículas. 

Si la Temperatura aumenta el número de choques aumenta y si disminuye el número de choques disminuye.

Hemos probado mediante experimentación que

- Un gas se mezcla con facilidad (Ambientador)

- Un gas se comprime (Jeringuilla)

- Un gas puede hacer fuerza (Levantamos una mesa y dos personas con una bolsa llena de aire)

- Un gas pesa (Lo hemos pesado)

- Un gas tienen volumen (Ocupa todo el espacio del que dispone)

- Un gas con el calor, acopan más espacio.

¿Por qué las ruedas de un camión que están llenas de aire aguantan todo el peso?

Porque hay mucha cantidad de moléculas de aire. Al haber tantas el espacio entre ellas es muy pequeño, chocan más y se mueven con más velocidad. Las partículas chocan contra las paredes de las ruedas haciendo mucha fuerza y permitiendo aguantar las toneladas que puede pesar un camión.

Las ruedas tienen mucha presión.

PRESIÓN: Nº de choques entre moléculas.

Vamos a realizar un experimento con una lata de cocacola. La calentamos y después la introducimos en agua ¿Qué va a pasar?

Al calentar el bote que está abierto las partículas se calientan y al aumentar los choques se escapan. En el exterior de la lata hay más partículas que en el interior ya que se han escapado. La lata no se comprime cuando está siendo calentada porque las partículas de dentro se mueven muy deprisa, chocando contra las paredes y ejerciendo mucha fuerza. Al introducirla en el agua queda taponado el orificio de salida de las partículas y como hay más fuera que dentro ejercen más fuerza sobre la lata y la arrugan.

A.24. ¿Qué pasaría si con una jeringa extrajéramos aire de un matraz?

Vamos a dividir el proceso en tres partes. 

En primer lugar tendremos un matraz donde se ha introducido aire. El número de partículas será igual dentro que fuera del matraz.

En el segundo paso comenzamos a extraer aire del matraz, esto significa que comenzamos a quitar partículas y hay más moléculas en el exterior que en el interior.

En el tercer paso habríamos extraído todas las moléculas de dentro haciendo que las de fuera realicen mucha fuerza sobre las paredes del matraz que si fuera de un cristal débil podría llegar a romperse.

                                                                                                                 Alicante, 4 de mayo de 2017