Determinar la relación masa volumen de distintos cuerpos y sustancias en estado sólido, líquido y gaseoso e identificar algunas propiedades

Problema

Determinar la relación masa volumen de distintos cuerpos y sustancias en estado sólido, líquido y gaseoso e identificar algunas propiedades.

Marco teórico

En la química uno de sus conceptos básicos es la materia. Todas las transformaciones químicas tienen lugar en muestras ordinarias de materia. La forma en la que está estructurada es la que determina sus propiedades físicas y químicas, la materia en la que puede reaccionar y en ocasiones para su utilización. Los estados de agregación de la materia son: Solido, líquido y gaseoso.  

Las propiedades de una sustancia son sus cualidades características, son las que permiten afirmar con base en la observación, si estamos en frente a una sustancia determinada y otra un atributo básico de la materia, poseer masa. Esta es una de sus propiedades más fundamentales. Sobre la superficie de la tierra. La presencia de un cuerpo se refleja en atracción del planeta sobre él, de acuerdo con la ley de la gravitación universal, así de la masa se deriva entonces el concepto de peso. (1)

Las propiedades pueden clasificarse en extensivas e intensivas. Las primeras dependen de la dimensión de la muestra (masa/volumen) y las segundas no cambian en función del tamaño de la muestra (densidad, por ejemplo) es decir, las características de las sustancias, y no de muestras particulares de ellas, por lo que les dedicaremos más atención. (2)

PROPIEDADES FICICAS  EXTENSIVAS

Las propiedades físicas más evidentes son las que se detectan con los sentidos, por ejemplo, del aspecto visual surgen las siguientes.

• Estado de agregación (si es sólida, la forma de los cristales, etc)
• Color

El resto de los sentidos agrega otras propiedades

• Olor
• Sabor
• Rugosidad
• Naturaleza quebradiza

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Generalmente las unidades de masa son gramos sobre unidades de volumen cm3

O ml.

                D = g/cm3                    o                D= g/ml

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VOLUMEN

Es el espacio que ocupa una porción de materia. En el sistema internacional, la unidad de volumen es el metro cúbico, en las prácticas el metro cúbico era demasiado para trabajar con líquidos por eso se utiliza el litro, que es la unidad patrón de volumen en sistema métrico

1L= 1000cm3

1L= 1000ml

1cm3=1ml

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MASA

Es la cantidad de materia que posee un cuerpo, se ha establecido como estándar de referencia al kilogramo (kg), la unidad de masa de mayor uso en el estudio de la química es el gramo (g) el cual equivale a una milésima parte del kilogramo.

1kg=1000g

1g= 1000mg

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PROPIEDADES QUIMICAS INTENSIVAS

Las propiedades químicas de las sustancias son las que se refieren a su comportamiento en las reacciones químicas. No dependen de la cantidad de masa

-Los metales alcalinos tienes la propiedad de reaccionar violentamente con el agua produciendo hidróxidos.

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La química de basa en el estudio de la materia y sus propiedades, es preciso identificar formas de obtener valores comparables para las diferentes propiedades de la materia. Esto se ha logrado mediante el establecimiento de patrones internacionales. Los patrones internacionales corresponden a los del sistema métrico y sistema internacional de medidas (S.I)

DENSIDAD

La densidad es  una propiedad física extensiva de las sustancias que relaciona su masa von su volumen, por lo tanto se considera una unidad derivada, se presenta con la letra D. Para determinar la densidad de un sólido o un líquido es necesario tener la masa y el volumen de este utilizando la formula D=M/V (8)

PRINCIPIO DE ARQUIMIDES

El principio de Arquímedes afirma que todo cuerpo sumergido en un fluido experimenta un empuje vertical y hacia arriba igual al peso de fluido desalojado, la explicación del principio de Arquímedes consta de dos partes como se indica a continuación:

1. El estudio de las fuerzas sobre una porción de fluido en equilibrio con el resto del fluido.
2. La sustitución de dicha porción de fluido por un cuerpo solido de la misma forma y dimensiones.

Porción de fluido en equilibrio con el resto del fluido, consideremos, en primer lugar, las fuerzas sobre una porción de fluido en equilibrio con el resto de fluido. La fuerza que ejerce la presión del fluido sobre la superficie de separación es igual a p * dS es un elemento de superficie. Puesto que la porción de fluido se encuentra en equilibrio, la resultante de las fuerzas debidas a la presión se debe anular con el peso de dicha porción de fluido. A esta resultante la denominamos empuje y su punto de aplicación es el centro de masa de la porción de fluido, denominado centro de empuje. De este modo, para para una porción de fluido en equilibrio con el resto, se cumple (9)

El peso de la porción de fluido es igual al producto de la densidad del fluido, por la aceleración de la gravedad y por el volumen de dicha porción V. Se sustituye la porción de fluido por un cuerpo solido de la misma forma y dimensiones. Si sustituimos la porción de fluido por un cuerpo solido de la misma forma y dimensiones. Las fuerzas debidas a la presión no cambian, por tanto, su resultante que hemos denominado empuje, es la misma  y actúa en el mismo punto denominado centro de empuje. Lo que cambia es el peso del cuerpo sólido y su punto de aplicación que es el centro de masa, que puede no coincidir con el centro de empuje. Por tanto, sobre el cuerpo actúan dos fuerzas: el empuje y el peso del cuerpo, que no tienen en principio el mismo valor ni están aplicadas en el mismo punto. En los casos más simples, supondremos que el sólido y el fluido son homogéneos y por tanto, coinciden en el centro de masa de cuerpo con el centro de empuje. La presión debida al fluido sobre la base superior es p1= pfgx y la presión debida al fluido en la base inferior es p2= pfg(x+h). La presión sobre la superficie lateral es variable y depende de la altura, está comprendida entre p1 y p2 (10)

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