2 Sistemas materiales
E J E R C I C I O S
P R O P U E S T O S
2. 1 Indica cuáles de las siguientes expresiones definen sistemas materiales y cuáles se refieren a sus propie-
dades. Una hoja de papel, el butano de un encendedor, el sabor amargo, el magnetismo, una roca de magnetita. Son sistemas materiales: una hoja de papel, el butano de un encendedor, una roca de magnetita. Son propiedades de los mismos: el sabor amargo y el magnetismo. 2. 2 ¿Se puede diferenciar una sustancia de otra midiendo su masa? ¿Y conociendo su volumen? ¿Y cono-
ciendo su dureza y su conductividad? La masa y el volumen son propiedades generales de todos los sistemas materiales, por lo que no permiten identificar la sustancia que constituye el sistema. Por el contrario, la dureza y la conductividad son propiedades específicas de los sistemas materiales y perm iten identificar de qué sustancia están formados. A veces no basta con una sola propiedad específica porque esta puede coincidir en varios tipos de sustancias. 2. 3 Indica las propiedades generales que diferencian a dos canicas de igual radio, una de hierro y otra de
mármol. Ambas canicas, al tener el mismo radio, tienen el mismo volumen. Sin embargo, al tratarse de sustancias distintas, la propiedad específica de su densidad no coincide. La del hierro es en torn o a 7,8 g / cm3 , y la del mármol está entre 2,7 2,7 y 2,9 g / cm3. Así pues, la masa (propiedad general) será distinta en ambas canicas, siendo la de hierro casi el triple de la otra. 2. 4 Un recipiente hueco de forma forma cúbica tiene 0,8 cm de arista. ¿Cabe 1 mL mL de agua dentro de él? ¿Caben ¿Caben 0,7mL 0,7 mL
de agua? El volumen del recipiente es de 0,8
0,8
0,8
0,51 cm 3 , por lo que caben como máximo 0,51 mL de agua.
2. 5 Ordena de menor a mayor estos volúmenes: una esfera de 10 cm de radio, un balón de 4 dm3 y un cubo
de 5 cm de arista. Volumen de la esfera: V
Volumen del cubo: V
5
4/3 5
Por tanto, el orden será: cubo
3
4/3
125 cm 3
r
5
balón
10 3
4 190 cm cm 3
4,19 dm 3
0,125 dm 3
esfera
2. 6 Determina la masa de aire contenido en una habitación de dimensiones 10 Volumen de la habitación: 10
5
3
5 3 m.
150 m 3 m
V
d
150 (m 3 )
1,29 (kg/m 3 )
194 kg
2. 7 Calcula el volumen que ocupa una plancha de material aislante Como la densidad densidad del poexpan es es 50 kg / m 3 , el volum en de la plancha es:
V
porexpan
si su masa es de 5 kg.
5 (k g ) 0,1m 5 0 (k g /m )
3
3
2. 8 En algunos mecheros puede verse el combustible líquido en su interior. ¿Por qué sale gas al presionar
sobre la válvula? La presión exterior es más baja que la interior. Al salir la sustancia, baja la presión y el combustible pasa a fase vapor, que es el estado en que se encuentra a presión atmosférica.
2 Sistemas materiales
2.9 La sal común molida pasa a través de los agujeros del salero. ¿Puede considerarse un fluido a pesar de
que cada cristalito de sal es un sólido? La sal común, al igual que la arena, se comporta a veces como un fluido (por ejemplo, puede fluir a través de pequeños agujero s), pero en realidad sus propiedades no son las de un fluido. Así, cuando se amontona no adopta la forma del recipiente, sino la del tradicional montón cónico. Por otra parte, los cristalitos individuales son sólidos.
2.10 Considera una ventana de aluminio, un litro de alcohol y medio kilogramo de propano gaseoso,
¿cuáles de las siguientes afirmaciones son correctas y por qué? a) Los tres sistemas tienen forma propia. b) Los tres ocupan un lugar en el espacio. c) Cada sistema tiene una determinada dureza. La a) es falsa, y la b), verdadera. Todos los sistemas materiales ocupan un lugar en el espacio, pero no todos tienen forma propia. La afirmación c) es verdadera, aunque la propiedad específica “ dureza” solo es aplicable en estado sólido.
2.11 Indica cuáles de las siguientes afirmaciones son verdaderas y cuáles no. Razona la respuesta.
a) Las partículas que constituyen un sólido, a pesar de estar fuertemente unidas, mantienen un movimiento de vibración. b) Entre partícula y partícula de un gas hay espacio vacío, pero cuando se convierte en líquido ese espacio se llena. a) Es verdadera. Las partículas de un sólido o cupan posiciones fijas, pero vibran en to rno a dichas posiciones. b) Es falsa. Al convertirse en líquido, las partículas se cohesionan m ucho y aum enta la d ensidad, pero siguen quedando hu ecos entre ellas.
2.12 Indica razonadamente cuáles de las siguientes afirmaciones son verdaderas y cuáles no.
a) Debido a los choques, las partículas de un gas pueden acabar perdiendo su energía y por eso se deshincha un globo. b) Al aumentar la temperatura de un gas aumenta su volumen; por eso, si ponemos un globo hinchado encima de un radiador, puede explotar. a) Es falsa. Según la t eoría cinéti ca, los choques entre las partículas son elásticos y en ellos no se pierde energía. Con el tiem po, un globo se deshincha porque el gas escapa lentamente por los pequeños poros de la goma. b) Es verdadera. Según la t eoría cinética, al aum entar la t emperatura, aumenta la velocidad media de las moléculas y, con ella, su energía cinética. Entonces, la intensidad y la frecuencia de los choques son mayores, con lo que aumenta la presión. Al tratarse de un globo, con sus paredes elásticas, si el interior del mismo tiene más presión que el exterior, las paredes se expanden hasta igualar las presiones, por lo que el globo se hincha más aún y puede llegar a explotar.
2.13 Disponemos unos cristalitos de yodo en un vaso tapado por un matraz que contiene agua fría como
muestra la figura. Al calentar, desaparece el yodo y aparecen cristales pegados al fondo del matraz. Explica lo sucedido. Al calentar los cristales de yodo, subliman y pasan a fase vapor, que asciende por el vaso. El vapor encuentra la superficie fría del fondo del matraz y vuelve a sublimar, esta vez de forma regresiva, apareciendo de nuevo los cristalitos de yodo pegados al fondo del matraz.
2 Sistemas materiales
2.14 Indica cuáles de estas características corresponden a una evaporación, a una ebullición o a ambos
procesos. a) Ocurre a una temperatura dada. b) Es un proceso que absorbe energía mediante calor. c) Se da a cualquier temperatura. d) Es rápido y tumultuoso. e) Es el paso de líquido a gas. Exclusiva de la evaporación: c) Exclusiva de la ebullición: a) y d) Se da en ambos procesos: b) y e) 2.15 ¿Cuánta energía hay que comunicar a 35 g de hielo a 0C para convertirlo en agua a 0C? Para convertir 1 g de hielo a 0 C en agua, también a 0 C, es necesario comunicar 334,4 J de energía. Por tanto, son necesarios: 35 (g)
334,4 (J/g)
11704 J
2.16 ¿Cuánta energía absorben 35 g de agua a 100C para pasar a fase vapor a 100C? Para convertir 1 g de agua a 100 C en vapor, también a 100 C, es necesario comu nicar 2 257 J de energía. Por t anto, se absorberán: 35 (g)
2 257 (J/g)
78995 J
2.17 El émbolo de la figura se ha introducido en agua fría. Explica lo ocurrido apo-
yándote en el modelo cinético.
-
Según la teoría cinética, al disminuir la temperatura, se reduce la velocidad media de las moléculas y, por tan to, tam bién su energía cinética. Ent onces, la int ensidad de los choques y su frecuencia serán m enores, con lo que baja la presión del gas y disminuye su volumen.
2.18 En la transformación representada en el gráfico, el gas no varía su temperatura. ¿Qué se puede decir
de la presión y el volumen? Si en ambos casos la temperatura es la misma, significa que se ha duplicado la presión en el segundo émbolo, por lo cual se divide su volumen por la mitad, ya que ambas magnitudes son inversamente proporcionales y cumplen la ley de Boyle: p
V
ct e
