Examen Tema 6 — Un mundo de partículas

Duración: 60 minutos · Total: 10 puntos

Parte 1 – Modelo cinético-corpuscular (3 puntos)

1. (1,0) Enuncia los cuatro principios del modelo cinético-corpuscular.

2. (1,0) Indica, para cada estado de la materia (sólido, líquido y gas), cómo es el movimiento de las partículas y la fuerza de atracción entre ellas.

3. (1,0) ¿Por qué las partículas de un gas chocan continuamente con las paredes del recipiente y eso produce presión?

Parte 2 – Propiedades de los estados (3 puntos)

4. (1,0) Justifica con el modelo por qué los sólidos son rígidos e incompresibles.

5. (1,0) Justifica con el modelo por qué los líquidos no tienen forma propia pero sí volumen propio.

6. (1,0) Justifica con el modelo por qué los gases son compresibles y ocupan todo el recipiente.

Parte 3 – Calor, dilatación y cambios de estado (2 puntos)

7. (1,0) Explica con el modelo qué es la dilatación térmica de un sólido. ¿Por qué la masa no cambia, pero sí su densidad?

8. (1,0) Describe a nivel microscópico qué sucede en la fusión y la solidificación.

Parte 4 – Aplicación (2 puntos)

9. (1,0) Una bombona de gas a 25 °C marca una presión de 5 atm. La dejamos al sol y la temperatura del gas asciende a 50 °C. Explica cualitativamente qué ocurre con la presión, basándote en el comportamiento de las partículas.

10. (1,0) Razona por qué la densidad del agua líquida (1 000 kg/m³) es mucho mayor que la del vapor de agua (≈ 0,6 kg/m³).

SOLUCIONES

▶ Mostrar todas las soluciones

Parte 1

1. (i) La materia está formada por partículas separadas por vacío, con masa y volumen. (ii) Cada sustancia pura está formada por un tipo característico de partículas. (iii) Las partículas se encuentran en movimiento continuo, más rápido cuanto mayor es la temperatura. (iv) Las partículas se atraen entre sí cuando están suficientemente cerca, con una intensidad propia de cada sustancia.

Sólido: vibran alrededor de posiciones fijas; la atracción predomina sobre el movimiento.
Líquido: se deslizan unas sobre otras; movimiento y atracción son comparables.
Gas: se mueven rápido y libremente; la atracción es muy débil comparada con el movimiento.

3. Las partículas de un gas se mueven a gran velocidad en todas direcciones y chocan repetidamente contra las paredes del recipiente. Cada choque ejerce una pequeña fuerza; el conjunto de muchos choques por segundo y por unidad de área constituye la presión.

Parte 2

4. En un sólido las partículas están en posiciones fijas unidas por la fuerza de atracción, que vence al movimiento. Como solo vibran (no se desplazan), conservan su forma. Y como ya están a una distancia mínima, no se pueden acercar más → es incompresible.

5. En un líquido la atracción consigue mantener las partículas juntas, así que se conserva el volumen. Pero NO logra fijarlas en una red ordenada: las partículas se deslizan unas sobre otras y adoptan la forma del recipiente. Como están juntas, sigue siendo incompresible.

6. En un gas la velocidad de las partículas es tan alta que la atracción es despreciable: las partículas se separan mucho y ocupan todo el espacio disponible (no tienen forma ni volumen propios). Como hay mucho espacio vacío entre ellas, una presión externa puede acercarlas → el gas es compresible.

Parte 3

7. Al calentar un sólido las partículas vibran con mayor amplitud, separándose un poco entre sí. El sólido dilata (V aumenta). Como no se añaden ni eliminan partículas, la masa permanece igual. Como d = m/V, al aumentar V con m constante, la densidad disminuye.

Fusión: al calentar el sólido, la vibración aumenta hasta que las partículas vencen la red ordenada y empiezan a deslizarse manteniéndose unidas → líquido. La temperatura permanece constante mientras dura el cambio.
Solidificación: al enfriar el líquido, las partículas pierden energía cinética y la atracción consigue fijarlas en posiciones ordenadas → sólido.

Parte 4

9. Al calentar el gas, sus partículas se mueven más rápido. En un recipiente rígido (V constante), eso significa que los choques contra las paredes son más fuertes y más frecuentes, lo que se traduce en un aumento de la presión. Si la presión supera la resistencia de la bombona, esta puede deformarse o reventar — por eso es peligroso exponer bombonas al sol.

10. Las partículas del agua líquida están muy juntas (la atracción las mantiene unidas), por lo que en un mismo volumen hay un gran número de ellas → mucha masa → densidad alta. En el vapor de agua las partículas se separan mucho (la velocidad supera la atracción) y la mayor parte del volumen es vacío → muy pocas partículas en el mismo volumen → masa muy pequeña → densidad ≈ 1 000 veces menor que la del líquido.