Sistemas Materiales

 El mundo que nos rodea contiene objetos a los que llamamos cuerpos. Estos cuerpos sufren cambios o transformaciones que son estudiados por las Ciencias Naturales como Química, Física, Biología. Las explicaciones que dan estas ciencias son verificables, se pueden comprobar, estas son las ciencias experimentales.
 La materia es el componente común a todos los cuerpos. Todo ente material tiene volumen ya que ocupa un lugar en el espacio y posee masa. Existen diferentes clases de materiales que forman los cuerpos, por ejemplo: un anillo de oro y otro anillo de plata son cuerpos iguales, pero sus materiales son distintos. Un anillo de plata y una pulsera de plata son cuerpos diferentes pero están formados por el mismo material. La Química se ocupa de la composición, propiedades y transformaciones de los materiales.
 Al químico le interesa la composición de los cuerpos, por ejemplo el metal del que está hecho un cuchillo, independientemente de su forma o tamaño. Las propiedades características del metal seguirán siendo las mismas aunque el cuchillo se rompa o aunque del mismo cuchillo se haga un tenedor.
 En el universo además de materia encontramos energía. Esta adopta diferentes formas y sufre continuos cambios, por ejemplo energía cinética, un cuerpo que se arroja al vacío se convierte en energía potencial y calórica por el rozamiento con el aire. La Química también se ocupa de los cambios energéticos que hay cuando se producen transformaciones en los materiales.

Los estados de la materia
 

  Los materiales se presentan por lo general en tres estados físicos distintos (estados de agregación de la materia): sólido, líquido y gaseoso. Aunque se descubrió un cuarto estado “plasma” pero está en discusión.

 Estos tres estados se diferencian por propiedades físicas concretas.
 Los gases: llenan totalmente el espacio en el que se encuentran y se los puede comprimir con facilidad, ya que disminuyen o aumentan su volumen con facilidad frente a una compresión o descompresión respectivamente.
 Los líquidos: a semejanza de los gases, adoptan la forma del recipiente que los contiene. Pero a diferencia del gas que no tiene superficie límite, el líquido tiene una superficie que limita la extensión del espacio, el volumen que puede ocupar. Los líquidos son incompresibles y tienen volumen y forma definida.
 Los sólidos: son rígidos mientras que los líquidos y gases pueden fluir.

Los cambios de estado:

 

 

 Es cuando los materiales pasan de un estado a otro mediante procesos físicos, estas son transformaciones que no cambian su identidad.

 Un material en estado gaseoso que está en contacto con uno de sus estados condensados (sólido o líquido) se lo llama vapor. Por ejemplo, a temperatura ambiente puede coexistir a presión normal, agua en estado líquido y gaseoso, por eso en el aire hay vapor de agua. A diferencia del agua, a temperatura ambiente y presión normal, el oxígeno no puede coexistir líquido y gaseoso, por eso el aire contiene gas oxígeno.

 A veces se utiliza “vaporización” para referirse a procesos por los que el material “condensado” (líquido o sólido) pasa a estado gaseoso.

 Sublimación: también se utiliza tanto para el pasaje de sólido a gaseoso como de gaseoso a sólido.
 Licuación: de gaseoso a líquido debido a un aumento de presión, por lo general con disminución de la temperatura.
 Vaporización: de un líquido puede verificarse a través de la superficie libre (evaporación) o puede estar en la masa del líquido (ebullición).

Propiedades clasificación de los sistemas materiales



  Se debe tener en cuenta la porción de universo a analizar, este constituye un sistema material que independizaremos del universo, real o imaginariamente.

 El sistema material puede interactuar con el medio o entorno, probablemente además intercambie con éste, materia y/o energía.

 Si se intercambia materia y energía es un sistema abierto, cerrado va a ser cuando no intercambie materia pero sí energía y será aislado cuando no intercambie ninguna de estas.

 El sistema material puede contener una o más sustancias.

Si en un sistema hay más de un componente se dice que es una mezcla.

 El sistema material de un componente puede ser agua, trozos de cobre, etc.

 Los sistemas que son mezclas pueden ser agua salada, suspensión de talco en agua.

 Dentro de sus propiedades pueden tener cualidades para nuestros sentidos (olor, sabor), para medir (masa, dureza) y modos en que interactúan como combustibilidad.
 Las propiedades extensivas son la cantidad de material de estudio, por ejemplo volumen, peso.

 Las propiedades intensivas no dependen de la cantidad de materia, sino del tipo de material, por ejemplo la dureza.

 Por ejemplo si tenemos un sistema formado por agua a 4ºC y se extraen dos muestras una de 2 gramos y otra de 8 gramos. Ambas no tienen el mismo volumen ya que el volumen es proporcional a la masa. El volumen es una propiedad extensiva.

 Ambas muestras tienen la misma densidad ya que a una temperatura dada la densidad es constante de proporcionalidad entre masa y volumen.

MASA = DENSIDAD * VOLUMEN

 O lo que es lo mismo despejando:

DENSIDAD = MASA / VOLUMEN

 La densidad es una propiedad intensiva, característica o específica. Es una propiedad del material considerado, es decir, cualquiera sea la cantidad que se considere seguirá siendo siempre la misma.

 Los materiales se consideran por sus propiedades intensivas, los valores de muchas propiedades (volumen, densidad), dependen de condiciones como temperatura y la presión.
 La temperatura de un material no es característica, pero se debe tomar en cuenta las temperaturas en las que se producen cambios de estado a una presión dada.