2.º de ESORuta de edumaterial
Qué vas a aprender
- Explicar propiedades de sólidos, líquidos y gases mediante un modelo de partículas.
- Relacionar calentamiento o enfriamiento con cambios de estado sin confundir temperatura y energía transferida.
- Calcular e interpretar la densidad como cociente entre masa y volumen.
Antes de empezar
- Reconocer masa, volumen y temperatura como magnitudes.
- Dividir números decimales sencillos.
- Interpretar una representación como modelo y no como fotografía.
Un modelo para explicar lo que no vemos
El modelo cinético-molecular representa la materia como partículas en movimiento que interactúan. No afirma que las partículas sean bolas azules: el dibujo simplifica una escala invisible para relacionar organización y movimiento con propiedades observables.
Al cambiar de estado no aparece otra sustancia. Cambian la separación, la organización y el movimiento de las mismas partículas; por eso fusión, vaporización o condensación son cambios físicos.
Densidad
- Densidad, d = m/V
- Magnitud que relaciona la masa de una muestra con el volumen que ocupa. Puede expresarse, por ejemplo, en kg/m³ o g/cm³. No depende de tener mucha o poca cantidad de una sustancia homogénea en las mismas condiciones.
Tres estados, tres comportamientos
En un sólido, las partículas mantienen posiciones próximas y vibran: el sólido conserva forma y volumen. En un líquido siguen próximas, pero se reordenan y fluyen: conserva volumen y adopta la forma del recipiente. En un gas están mucho más separadas y recorren el recipiente: no conserva forma ni volumen y es muy compresible.
La temperatura se relaciona con la agitación térmica de las partículas, pero no debe reducirse a la velocidad de una partícula aislada. Es una propiedad macroscópica de un sistema en equilibrio térmico.
Leer un cambio de estado
- Identifica el estado inicial y el final: sólido, líquido o gas.
- Decide si el sistema recibe energía por calentamiento o la cede por enfriamiento.
- Nombra el cambio: fusión, solidificación, vaporización, condensación o sublimación.
- Si aparece una meseta en una curva de una sustancia pura a presión constante, interpreta que la energía transferida participa en el cambio de estado mientras la temperatura permanece aproximadamente constante.
- No generalices la meseta a mezclas ni a condiciones variables sin datos.
Calcular una densidad
Una pieza tiene una masa de 54 g y ocupa 20 cm³. Calcula su densidad.
- Escribimos d = m/V.
- Sustituimos con unidades: d = 54 g / 20 cm³.
- Dividimos y expresamos el cociente con la unidad completa.
d = 2,7 g/cm³.
Las partículas no se hinchan al fundir
Al pasar de sólido a líquido, cada partícula se convierte en una gota mayor.
Las partículas conservan su identidad en el modelo; cambia su organización y movilidad.
El modelo explica el cambio macroscópico mediante nuevas posiciones e interacciones. Dibujar partículas mayores puede hacer creer que la sustancia cambia químicamente.
Qué debes conservar
- Los estados se distinguen por propiedades macroscópicas explicables con un modelo de partículas.
- Un cambio de estado no crea una sustancia nueva.
- Una meseta exige precisar sustancia pura y presión constante.
- La densidad se calcula como masa dividida entre volumen y siempre lleva unidad.
Explica los estados con partículasPrueba otro caso
¿Cuál de estas descripciones corresponde a las partículas de un LÍQUIDO?
¿Por qué un gas llena todo el recipiente en el que está y un sólido no?
Solución accesible sin interacción
Respuesta: Juntas, desordenadas, resbalando unas sobre otras — Están próximas pero pueden cambiar de posición dentro del líquido.
El líquido es el estado intermedio y se reconoce por las dos cosas a la vez: tan juntas como en el sólido —por eso un litro de agua sigue ocupando un litro— pero sin orden y resbalando, que es lo que le permite adoptar la forma del vaso. *Están sueltas y quietas* está mal por otro motivo: en ningún estado están quietas las partículas, ni siquiera en el hielo.
Respuesta: Porque sus partículas pueden desplazarse por el espacio disponible — Las partículas de un gas se mueven y se distribuyen por el volumen disponible. En un sólido, las partículas vibran alrededor de posiciones de equilibrio, por lo que el sólido conserva su forma en esas condiciones.
Las partículas de un gas se mueven y se distribuyen por el volumen disponible. En un sólido, las partículas vibran alrededor de posiciones de equilibrio, por lo que el sólido conserva su forma en esas condiciones.
Interpreta un cambio de estadoPrueba otro caso
En la gráfica del calentamiento de hielo a 1 atm, la meseta de 0 °C dura del minuto 2 al 10. Hay hielo y agua y el mechero aporta calor durante ese intervalo. ¿En qué se emplea ese calor?
Se mete en el congelador agua líquida a 20 °C y se dibuja su gráfica de enfriamiento. Aparece una meseta a 0 °C. ¿Qué está ocurriendo durante esa meseta?
Solución accesible sin interacción
Respuesta: En la fusión mientras la temperatura permanece constante — Durante la fusión en equilibrio a presión constante coexisten hielo y agua. El calor cambia las interacciones y la proporción de fases sin elevar la temperatura hasta completar la fusión.
Durante la fusión en equilibrio a presión constante coexisten hielo y agua. El calor cambia las interacciones y la proporción de fases sin elevar la temperatura hasta completar la fusión.
Respuesta: El agua se congela cediendo calor a temperatura constante — La energía sale durante el cambio de estado sin que disminuya aún la temperatura.
Al enfriar ocurre lo mismo que al calentar, pero del revés: en la meseta la sustancia cambia de estado y la temperatura se queda quieta. La diferencia es que ahora la energía no entra, sale: cada gota que se convierte en hielo suelta calor, y hasta que no se congela toda el agua el termómetro no vuelve a bajar.
Lee una densidad con unidadPrueba otro caso
Un alumno mide una pieza y anota: «la densidad es 8,9». ¿Qué debe acompañar al número para expresar la magnitud medida?
¿Cuál de estas es una unidad de densidad?
Solución accesible sin interacción
Respuesta: La unidad de densidad: g/cm³ — El número necesita unidad para interpretar y comparar la densidad.
La densidad necesita una unidad de masa dividida por una unidad de volumen. Por ejemplo, 8,9 g/cm³ y 8,9 kg/m³ expresan densidades muy diferentes: la primera es mil veces mayor. La temperatura puede ser relevante para la medición, pero no sustituye la unidad.
Respuesta: g/cm³ — Al dividir la masa en gramos por el volumen en centímetros cúbicos, la unidad es g/cm³.
La densidad se obtiene dividiendo, y las unidades se dividen igual que los números: masa arriba y volumen abajo. Por eso lleva la barra. El gramo solo mide masa y el centímetro cúbico solo mide volumen.
Tres propiedades, un modelo
Una muestra de 120 g ocupa 50 cm³, se funde al calentarla y el líquido adopta la forma del vaso. Calcula su densidad y explica con partículas qué cambia y qué se conserva al fundirse.
Solución accesible sin interacción
- Demuestra que puedes explicar propiedades de sólidos, líquidos y gases mediante un modelo de partículas.
- Demuestra que puedes relacionar calentamiento o enfriamiento con cambios de estado sin confundir temperatura y energía transferida.
- Demuestra que puedes calcular e interpretar la densidad como cociente entre masa y volumen.
Respuesta: Densidad = 120/50 = 2,4 g/cm³. Al fundirse, las partículas siguen siendo las de la misma sustancia, ganan movilidad y pierden la disposición fija; la identidad y la masa del sistema cerrado se conservan.
Integra el cociente masa-volumen con el modelo de partículas y distingue cambio de estado de cambio de sustancia.
Compruébalo ahora
Asocia los paneles izquierdo, central y derecho con sólido, líquido y gas, y justifica cada asociación con la separación o movilidad de las partículas.
Ver solución explicada
Respuesta: Izquierdo: sólido; central: líquido; derecho: gas.
El sólido muestra orden y posiciones próximas; el líquido, proximidad con posibilidad de reordenarse; el gas, gran separación y movimiento por todo el recipiente.
Una muestra de 90 g ocupa 30 cm³. Calcula su densidad y escribe la unidad.
Ver solución explicada
Respuesta: 3 g/cm³.
d = m/V = 90 g / 30 cm³ = 3 g/cm³.
En una sustancia pura a presión constante, una meseta durante la fusión significa que…
- deja de entrar energía
- la energía transferida participa en el cambio de estado mientras la temperatura permanece aproximadamente constante
- las partículas desaparecen
Ver solución explicada
Respuesta: la energía transferida participa en el cambio de estado mientras la temperatura permanece aproximadamente constante
La transferencia no se detiene; cambia la organización del sistema durante la transición de fase.
Alineación curricular y fuentes
- Física y Química, saberes básicos de primero a tercer curso, bloque B: teoría cinético-molecular, estados de agregación, cambios de estado y propiedades de la materia. · Real Decreto 217/2022, currículo básico de ESO
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Practicar esto: Calcular la densidad y usarla para identificar un materialPracticar esto: Explicar los estados con el modelo de partículasPracticar esto: Leer la gráfica de calentamiento de una sustanciaSustancias puras y mezclasEl calor y la temperatura no son lo mismoCambios físicos y cambios químicos