Física y química 8.º curso: Partículas, estados de la materia y gases
Física y química, 8.º curso (Portugal): Toda la materia está hecha de partículas en movimiento; su libertad y su cercanía distinguen sólidos, líquidos y gases y explican cómo se relacionan la temperatura, el volumen y la presión de un gas.
La materia está hecha de partículas
Todo lo que es materia está hecho de partículas diminutas, siempre en movimiento, con espacio vacío entre ellas. Por eso una gota de colorante se extiende sola por un vaso de agua, sin que nadie remueva. En un sólido las partículas están muy juntas y solo vibran en su sitio; en un líquido están juntas pero se deslizan unas sobre otras; en un gas están muy separadas y se mueven libremente en todas las direcciones.
¿Cómo sabemos que existen las partículas?
Nadie ve las partículas, pero vemos lo que provocan. El colorante se extiende solo en el agua. El olor del perfume llega al otro lado de la sala. El aire se comprime en una jeringa cerrada, pero el agua casi no: en un gas hay mucho espacio vacío entre las partículas, en un líquido casi ninguno. Cada observación es una prueba a favor del modelo de partículas, y así se acepta un modelo en ciencia: porque explica lo que se observa.
La jeringa cerrada: volumen, presión y temperatura
Tapa la salida de una jeringa con 60 mL de aire y empuja el émbolo hasta 30 mL. Las partículas son las mismas, pero el volumen es la mitad: hay el doble por mL (60 ÷ 30 = 2) y más choques con las paredes cada segundo, así que la presión sube y el émbolo se resiste. Luego pon un globo en la boca de una botella y sumérgela en agua caliente: las partículas se mueven más deprisa, chocan con más fuerza y el globo se infla. Cualitativamente: a temperatura constante, menos volumen da más presión; más temperatura aumenta la presión o el volumen.
Calentar no hace crecer las partículas
Mucha gente piensa que al calentar un gas sus partículas se hinchan. No se hinchan: cada partícula mantiene el mismo tamaño. Lo que cambia es la agitación, es decir, la rapidez con que se mueven. En un gas más caliente las partículas recorren más camino y chocan con más fuerza, por eso el gas ocupa más volumen o hace más presión. Cuando pienses «el globo se infló», piensa «más rápidas y más separadas», nunca «más grandes».
Bombas, neumáticos y aerosoles
Al inflar el neumático de una bicicleta metes más aire en el mismo volumen: más partículas, más presión. Tras un viaje largo, la presión en los neumáticos de un coche es algo mayor, porque el aire se ha calentado. Por eso los aerosoles advierten de no dejarlos al sol ni cerca de una llama: el gas de dentro se calienta y la presión sube. Una bolsa de patatas fritas cerrada se hincha en la montaña, donde la presión de fuera es menor.
Pon a prueba lo que has aprendido
¿Qué frase describe las partículas de un gas?
- a) Están muy juntas y solo vibran en su sitio
- b) Están juntas pero se deslizan unas sobre otras
- c) Están muy separadas y se mueven libremente en todas las direcciones
Respuesta correcta: c) Están muy separadas y se mueven libremente en todas las direcciones — Correcto: las grandes distancias y el movimiento libre hacen que un gas se comprima y se extienda con facilidad.
Una jeringa con la salida tapada contiene 60 mL de aire. El émbolo se empuja hasta 30 mL, a temperatura constante. ¿Qué ocurre?
- a) La presión baja, porque hay menos espacio
- b) Hay el doble de partículas por mL y más choques con las paredes, así que la presión sube
- c) Las partículas se encogen para caber en el volumen menor
- d) No cambia nada, porque el número de partículas es el mismo
Respuesta correcta: b) Hay el doble de partículas por mL y más choques con las paredes, así que la presión sube — Correcto: 60 ÷ 30 = 2, así que las mismas partículas quedan en la mitad del espacio y chocan más veces con las paredes.
Un globo colocado en la boca de una botella se infla cuando la botella se pone en agua caliente. ¿Qué lo explica?
- a) Las partículas del aire se mueven más deprisa y chocan con más fuerza; su tamaño no cambia
- b) Cada partícula de aire se hincha al calentarse
- c) El calor crea partículas de aire adicionales dentro de la botella
Respuesta correcta: a) Las partículas del aire se mueven más deprisa y chocan con más fuerza; su tamaño no cambia — Correcto: el calor agita más las partículas, no las agranda, y el gas empuja el globo hacia fuera.
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