PROPIEDADES DE LAS SUSTANCIAS
LABORATORIO DE FUNDAMENTOS
DE TERMODINÁMICA Y
¿Qué es una sustancia?
Es cualquier materia homogénea cuya
composición interna y características son
constantes, es decir, no varían con el
tiempo.
Las sustancias se clasifican en puras y
Mezcla. Tipo de materia que está formada por más de un
componente diferente, es decir por diferentes átomos o moléculas o
mezclas de átomos y moléculas diferentes y por lo tanto se dice que es impuro. Las mezclas pueden ser homogéneas o heterogéneas.
Mezcla homogénea. Aquellas en que sus componentes no se pueden
diferenciar a simple vista. Se conocen con el nombre de soluciones y están constituidas por un soluto y un solvente. Por ejemplo, el agua con azúcar, en donde el agua es el solvente y el azúcar el soluto.
Mezcla heterogénea. Aquellas que poseen una composición no
uniforme donde se pueden distinguir a simple vista sus componentes al ser físicamente distintas y están distribuidas en forma desigual. Las partes de una mezcla heterogénea pueden separarse mecánicamente.
Sustancia pura. Es aquella que presenta una composición
química estable, es decir, su composición no varía, aunque
cambien las condiciones físicas en que se encuentre, como el
agua, el helio, el nitrógeno o el dióxido de carbono. Una
sustancia pura no se puede descomponer en otras sustancias
más simples utilizando métodos físicos.
Una mezcla de varios elementos también puede ser una
sustancia pura siempre y cuando la mezcla sea homogénea, por
ejemplo, el aire, que es una mezcla de varios gases, pero al
tener una composición química uniforme se le considera
sustancia pura.
Las sustancias, de acuerdo con su estructura física homogénea, las
podemos encontrar en 3 fases diferentes: sólida, líquida y gaseosa.
Sólida. Sus moléculas están dispuestas en un patrón en forma de red quese repite. En un sólido, las distancias intermoleculares son pequeñas y las fuerzas de atracción entre las moléculas son tan grandes que se considera que mantienen posiciones fijas.
Líquida. Las distancias intermoleculares son pequeñas pero las moléculas
no están en posiciones fijas entre sí, pueden girar y trasladarse libremente. Las fuerzas intermoleculares son más débiles en relación con los sólidos, pero su fuerza es mayor comparada con la de los gases.
Gaseosa. Sus moléculas están muy apartadas, no hay un orden
molecular, se mueven al azar con colisiones continuas entre sí y contra las paredes del recipiente que las contiene. Sus fuerzas moleculares son muy pequeñas, particularmente a bajas densidades, y las colisiones son el único modo de interacción entre las moléculas.
Las
propiedades
son
todas
aquellas
características que la definen, por ejemplo
presión P, temperatura T, volumen V, masa m,
viscosidad
µ
, etc.
Las propiedades podemos clasificarlas como
extensivas e intensivas.
Propiedades extensivas
Son aquellas que dependen del tamaño o
extensión del sistema; su valor o magnitud
cambia si la masa varía.
Ejemplo de ellas son: peso, volumen, masa,
entropía, entalpia, exergía, energía cinética,
etc.
Propiedades intensivas
son aquéllas independientes de la masa de un
sistema.
Algunas propiedades extensivas, las podemos
convertir en intensivas al dividirlas entre la masa, a
estas
propiedades
se
les
conoce
como
propiedades específicas.
Ejemplo de ellas son: presión, temperatura,
densidad, volumen específico, entalpia específica,
etc.
Masa. Propiedad de la sustancia cuya magnitud expresa la
cantidad de materia en un cuerpo, su unidad en el SI es el
kilogramo [kg].
Peso. Fuerza con la que la tierra atrae a cualquier cuerpo y es
proporcional tanto a la masa como a la aceleración
gravitatoria que este experimenta. Su unidad en el SI es el
Newton [N].
𝑊𝑊
=
𝑚𝑚 ⃗𝑔𝑔 𝑁𝑁
Densidad y densidad relativa
La densidad se define como la cantidad de materia (masa) por
unidad de volumen, se denota por la letra griega ρ. Es una
propiedad intensiva. Cantidad escalar.
𝜌𝜌
=
𝑚𝑚
𝑉𝑉
𝑚𝑚
𝑘𝑘𝑔𝑔
3La densidad relativa es la razón entre la densidad de un fluido y la
densidad de un fluido patrón, en la mayoría de casos el fluido patrón
será el agua.
𝛿𝛿
=
𝜌𝜌
𝜌𝜌
𝑓𝑓𝑓𝑓𝑓𝑓𝑓𝑓𝑓𝑓𝑓𝑓Peso específico y volumen específico
El peso específico se define como la fuerza de atracción que la tierra
sobre un cuerpo por unidad de volumen. Es una propiedad intensiva.
Es una cantidad vectorial.
⃗𝛾𝛾
=
𝑚𝑚 ∗ ⃗𝑔𝑔
𝑉𝑉
=
𝑊𝑊
𝑉𝑉
=
ρ ⃗𝑔𝑔
𝑚𝑚
𝑁𝑁
3El volumen específico es el volumen ocupado por unidad de masa. Es
el recíproco de la densidad. Propiedad intensiva.
Fórmulas para el cálculo del volumen
Esfera
𝑉𝑉
=
4
3
𝜋𝜋𝑟𝑟
3
Cilindro circular
Cantidad escalar. Aquella que es representada
sólo con la magnitud física, está dada con un
número y su unidad correspondiente.
Cantidad vectorial. Aquella que es representada
por su magnitud física y un vector unitario al
poseer una dirección. Su valor se representa con
una flecha arriba de la letra o testa.
Las propiedades son medibles y su valor puede ser
dado de manera escalar o vectorial.
Ejemplos de
magnitudes escalares:
masa: m = 5 [kg]
volumen: V = 1 [dm
3]
tiempo: t = 15 [s]
Ejemplos de
magnitudes vectoriales:
fuerza:
�𝐹𝐹
= 8
𝑁𝑁 ̂𝑟𝑟
aceleración:
�𝑎𝑎
= 10
𝑚𝑚
𝑠𝑠
2̂𝚥𝚥
velocidad:
̅𝑣𝑣
= 18
𝑚𝑚
𝑠𝑠
̂𝚤𝚤
Elaborado por:
Ing. Diana Zaragoza Zúñiga
Revisado por:
Coordinador de Física y Química:
Ing. Gabriel Alejandro Jaramillo Morales
Jefe de Academia de Fundamentos de Termodinámica y Electromagnetismo:
Ing. Martín Bárcenas Escobar
Jefa de Academia de Laboratorios:
Q. Antonia del Carmen Pérez León
Jefa de Departamento de Física y Química:
Q. Esther Flores Cruz
Profesores:
Ing. Yenni Quintana Sánchez
M. en C. Joseph Salvador Guevara Flores M. en E. Juan Manuel Gil Pérez
M. en E. María del Carmen Melo Díaz
Ayudante de profesor:
