Departament de Fisica i Quimica. Els estats de la materia i la teoria cinetico-molecular Els estats de la materia La teoria cinetica de la materia fa les suposicions seguents (hipotesi): • La materia esta fonnada per particules molt petites que sempre estan en moviment, • En els solids, les particules estan juntes i ordenades. Les particules no canvien de posicio, tant sols vibren. • En els liquids, les particules estan juntes pero no tenen cap ordre. Les particules varien de posicio sense separar-se. • En els gasos, les particides estan molt separades i es mouen Uiurement, xoquen entre si i tambe amb les parets del recipient que les conte. Observa ia figura, on es veuen els tres estats de la materia de i'aigua. El gel esta format per particules juntes i ordenades. L'aigua Ifquida esta fomiada per particules juntes pero desordenades. El vapor d'aigua esta format per particules Uiures que estan separades i desordenades m (ai Estat !f) Propietat Explicacio a partir de la teoria cinetica Tenen foima fixa Les particules estan ordenades i no es poden moure Uiurement Tenen volum fix Les particules estan juntes Tenen forma del recipient Les particules estan desordenades i es poden moure Uiurement Tenen volum fix Les particules estan juntes Tenen forma del recipient Les particules estan desordenades i es poden moure Uiurement Canvien de volum facilment Les particules estan separades i es Jacil apropar-les o separar-les Solid Liquid Gas Tema^ . Solid, Liquid i Gas Canvis entrc Liquid i Solid: Fusio i Solidificacio Departainent de Fisica i Quimica. Quan una substancia pura, com I'aigua, es fon ho fa a una temperatura constant anomenada Temperatura o punt de fusio Mentre dura la fusio - mentre hi ha solid i liquid - la temperatura es niante constant. Tots els liquids purs si es refreden prou acaben solidificant a la mateixa temperatura que fonen. La temperatura de fusio i solidiUcacio son identiqucs. La temperatura de fusio d'una substancia pura es una propietat caracteristica. L I Q U I D (aigua liquida) 0"C 20 " C 40 "C Temp, de fusio/solidificacio Temperatura Estat fisic Per sota de la temperatui-a de fusio SOLID Per sobre de la temperatura de fusio LIQUID Exercicas: 1.- E n la taula segiient es mostra la temperatura de fusio d'alguns materials Temp, de fusio d'algunes substancies pures Alcohol Mercuri Gel Sofre Plom -114 °C -39 °C 0°C 114 °C 334 °C Plata Or Ferro Plati Tungste 960 °C 1061 °C 1540 °C 1765°C 3380 °C Indica amb un X quines de les substancies son solides a la temperatura indieada Substancia T = -100 °C Alcohol Mercuri Gel Sofre Plom Plata Or Ferro Plati Tungste TemaZ. Solid, Liquid i Gas T = 50 ° C T = 1000 ° C T = 2000"C Canvis entre Liqnid i gas; Vaporitzaeso per ebullicio Departament de Fisica i Quimica. « • • • Mentre un liquid esta buUinl la temperatura es mante constant El punt d'ebullicio d'una substancia pura es una propietat caracteristica. Una disminucio de la pressio sobre un liquid fa baixar la seva temperatura d'ebullicio. Un augment de la pressio sobre un licjuid fa pujar la seva temperatura d'ebullicio. : „ Temperatura Estat fisic Menor de la temperatura de fusio SOLID Major de la temperatura de fusio i Menor de la temperatura d'ebullicio LIQUID Major de la temperatura d'ebullicio GAS 1. Quin es I'estat de les substancies de la laula a -10 "C ? I a 120 "C? Punt de Punt fusio r c ) d'ebullicio {'C) -33 -78 78 -114 Substancia Amoniac Alcohol 0 100 Sofre 114 445 Plom 327 1740 Ferro 1540 2750 Aigua Estat a-10°C Estat a 120 X 2. L'aigua bull a 100 X ' a la pressio normal, pero en el cim del Montblanc bull a 84 "C, quina explicacio es pot donar a aquest fenomen ? 3. Una oUa a pressio permet que els aliments es coguin mes de pressa, a que es degut ? 4. "L'aigua sempre bull a 100 °C no es del tot correcta, que hauriem d'afegir perque ho fos ? 5. Dibuixa la corba d'escalfament de l'aigua. Es tracta de dibuixar en un grafica com canvia ia temperatura de l'aigua respecte al temps que fa que I'escalfem. Suposa que comencem escalfant un bloc de gel a -20X Temperatura . 100 -20 temps Tema ^ . Solid, Liquid i Gas Els estats de la materia i la teoria cinetico-molecular Departament de Fisica i Quimica. Canvis d'estat de la materia La teoria cinetica explica els canvis d'estats de la materia perque fa les hipotesis seguents: • Quan augmenta la temperatura d'un cos augmenta la velocitat amb la que es mouen les seves particules. • Quan un solid s'escalfa, les seves particules guanyen energia. Les particules vibren cada cop mes de pressa i el solid augmenta la temperatura. • El solid es fon i es toma liquid quan les particules vibren tan de pressa que vencen les forces que les obliguen a mantenir una posicio fixa. • • En un liquid no totes les particules es mouen amb la mateixa rapidesa. L'evaporacio es produeix perque les particules mes rapides, que es troben a la superficie, vencen I'atraccio de les altres particules i s'escapen. Quan augmenta la temperatura d'un liquid les particules cada cop es mouen mes rapid. El liquid bull i es toma gas quan les particules es mouen tan de pressa que vencen les forces que les obliguen a mantenir-se juntes. solid (Isis particules vitarer) liquid (les particules es moueni 1. Per que un liquid es refreda alhora que s'evapora ? 2. Per que quan tenim molta calor suem ? 3. Informa't de com funciona un frigorific. Tema-^. Solid, Liquid i Gas Solid /red flc.i pardculfs vibren a poc a poc}. Q ^ ^ S S Solid calejtt (les particules vibren mes de algunes particules lenen prou enargiB i escapen del liquid foriTant vapor d'aigua Departament de Fisica i Quimica. « « Canvis entre Liquid i gas: Vaporitzacio per evaporacio Vaporitzacio es el pas de I'estat liquid al gasos La vaporitzacio es pot produir per evaporacio i per ebullicio Diferencies entre evaporacio i ebullicio: E V A P O R A C I O es produeix: E B U L L I C I O es produeix: nornes en la superficie lliure del liquid. No s'observa. en totes les parts del liquid. S'obsen'en bombolles. a qualsevol temperatura a una temperatura determinada a un ritme mes aviat lent a un ritme rapid Factors que influeixen en la velocitat d'evaporacio Per que la roba mullada s'eixuga mes depressa si esta estesa que si esta apilonada dins una cistella ? Per que en un dia de vent la roba s'eixuga mes rapid que en un dia de calma ? Per que un bassal d'aigua s'asseca abans a I'estiu que a I'hivem ? Per que una taca d'alcoho! desapareix abans que una taca d'oli ? Factor Explicacio Classe de liquid Es una propietat del liquid. Els que s'evaporen molt rapid s'anomenen volatils, com I'eter o I'acetona. L'oli en canvi es poc volatil Superficie lliure La velocitat a la que s'evapora un liquid es molt mes gran com mes supetficie lliure ofereix. Temperatura La velocitat a la que s'evapora un liquid augmenta amb la temperatura Ventilacio ]./d ventilacio afavoreix l'evaporacio, ja que la capa de vapor que es troba sobre el liquid es escombrada per I'aire. En cas contrari els vapors s'acumulen sobre el liquid i frenen l'evaporacio. T e m a ^ . S61id, Liquid i Gas Corba d'escalfament d'nna substancia pura Es la representacio grafica de com varia la temperatura d'una substancia pura a mesura que I'anem escalfant. En el cas de I'aigua a 1 atm, seria: Temperatura CO Liquid-gas 100°C / Solid-liquid / 0°C / y / gas vaporitzacio yffquid fusio y^id temps Activitats: 1) Quin es I'estat fisic de cadascuna de les substancies seguents a 20 "C ? Substancia A: T f = 1 0 6 4 ° C , Teb = 3080°C Substancia B: Tf = 2 9 ° C , Teb = 669''C Substancia C: Tf = - 1 1 7 ° C , Teb = -112''C Substancia D: T f = - 3 9 ° C Teb= 357°C , 2) La grafica mostra la corba d'escalfament (T -1) d'una substancia pura, partint de I'estat solid. a) Quina es la Temperatura de fusio de la substancia? b) Quina es la d'ebuUicio? seva Temperatura c) Que li passa a la Temperatura mentre la substancia canvia d'estat? 3) Completa les caracteristiques dels estats d'agragacio de la materia amb les paraules adequades. Estat solid: - Forma i volum - Si s'aplica una for9a a im cos solid, podem Estat liquid: r Forma o fins i tot i voliim - Els liquids son practicament Estat gasos: -Forma i volum - Si s'aplica ima for9a a un gas, el podem .o amb facilitat.