MASA Y ENERGIA

Todo lo que nos rodea, incluidos nosotros mismos, está formado por un componente común: la materia. Normalmente, para referinos a los objetos usamos términos como materia, masa, peso, volumen. Para clarificar los conceptos, digamos que:

Materia es todo lo que tiiene masa y ocupa un lugar en el espacio;

Masa es la cantidad de materia que tiene un cuerpo;

Volumen es el espacio ocupado por la masa

Cuerpo es una porción limitada de materia

Estados físicos de la materia

 

En términos conceptuales, materia se puede definir como cualquier sustancia que posee masa y ocupa un lugar en el espacio (volumen); la cual como cualquier otro componente de la naturaleza reacciona a factores ambientales como la presión y la temperatura, manifestándose en tres estados:

·         Gaseoso.

·         Líquido.

·         Sólido.

Estos estados obedecen fundamentalmente a la energía cinética o energía de movimiento de las moléculas que conforman dicha materia y a la forma de agregación de las mismas.

Los estados de la materia dependen de Factores del ambiente como presión y temperatura.

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Estados de la materia en relación a cambios de la temperatura del ambiente

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Los diferentes estados de la materia se caracterizan por la energía cinética de las moléculas y los espacios existentes entre estas.

Estados de la materia en relación a cambios de la energía cinética de las moléculas

 Cada uno de los estados le confiere a la materia características propias, a pesar de no cambiar su composición.

La figura siguiente complementa los conceptos aquí formulados, obsérvelo haciendo énfasis en las relaciones y diferentes vías existentes:

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Los estados de la materia: efecto de las condiciones del medio

Aunque la materia en sus diferentes estados,  no varía en su composición,  puede variar en sus características

Principales Características de los estados de la materia

 SÓLIDOS

LÍQUIDOS

GASES

Poseen forma definida.

No poseen forma definida, por lo tanto adoptan la forma del recipiente que los contiene.

No poseen forma definida, por lo tanto adoptan la forma del recipiente que los contiene.

Poseen volumen fijo.

Poseen volumen fijo.

Poseen volumen variable.

Baja compresibilidad.

Compresión limitada.

Alta Compresibilidad.

 

 

 

Energía

 

El movimiento de los constituyentes de la materia, los cambios químicos y físicos y la formación de nuevas sustancias se originan gracias a cambios en la energía del sistema; conceptualmente, la energía es la capacidad para realizar un trabajo o transferir calor; la energía a su vez se presenta como energía calórica, energía mecánica, energía química, energía eléctrica y energía radiante; estos tipos de energía pueden ser además potencial o cinética. La energía potencial es la que posee una sustancia debido a su posición espacial o composición química y la energía cinética es la que posee una sustancia debido a su movimiento.

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Tipos de energía

Manifestaciones de la energía

Energía Mecánica: El movimiento de las hélices del molino de viento es transferido a un sistema mecánico de piñones, para producir energía eléctrica o lograr la ascensión de agua de un pozo subterráneo

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Energía Calórica o radiante: El calor o la luz emitida desde el sol es aprovechada por las plantas para producir energía química en forma de carbohidratos.
Energía Eléctrica: El movimiento de electrones libres, produce la energía eléctrica, usada para hacer funcionar electrodomésticos, trenes, y artefactos industriales.

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Energía Química: La combustión de hidrocarburos como el petróleo, liberan gran cantidad de energía.

 

Formas de medición de la energía

 

Poseer un referente de la cantidad de energía que se intercambia en las diferentes interacciones de la materia requiere de patrones de medición. Como la forma de energía que tiene mayor expresión es la energía calórica, entendida ésta como la energía que se intercambia entre dos sustancias cuando existe diferencias de temperatura entre ambas, trataremos las unidades de medida de esta.

La cantidad de energía cedida o ganada por una sustancia se mide en calorías o joules.

Una caloría (cal) es igual a la cantidad de calor necesario para elevar de 14,5o  C a 15,5o  C  1 gramo de agua. Como factor de conversión diremos que una caloría equivale a 4,184 joules.

1 cal = 4,184 J

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Ley de la conservación de Masa-Energía

Para concluir esta parte temática,  abordemos una pregunta: en el momento de ocurrir un cambio físico o químico (reacción química) en una sustancia, ¿existe perdida de masa y/o energía?

Antoine Laurent Lavoiser (743-1749) y James Prescott Joule (1818-1889), dedicaron parte de su trabajo científico en la solución de este problema, llegando a la conclusión de que en las reacciones químicas y en los cambios físicos las masas de las sustancias participantes no se crean ni destruyen, solo se transforman; esta conclusión se conoce con el nombre de Ley de la conservación de la masa.

materiaenergia018 En este ejemplo de reacción química, 4.032 g de Hidrógeno gaseoso, reaccionan con 141.812 g de cloro gaseoso, para formar 145.844 g de ácido clorhídrico.

La suma de los reactivos es igual a la suma de los productos.

La masa de los reactivos no se destruyó, estos  se combinaron y se transformaron en una nueva sustancia.

Ejemplo de la ley de la conservación de la materia: formación del ácido clorhídrico, mediante la reacción del Hidrógeno con el C

 

 

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