7. Teoria cinètica de la matèria

L'èxit de l'aplicació de la teoria cinètica per a l'estat gasós es pot estendre a la resta dels estats d'agregació de la matèria tan sols utilitzant els conceptes de distància entre partícules i desplaçament relatiu:

Si les partícules estan juntes, el seu volum no podrà variar. Així s'explica l'estat sòlid i líquid, però no el gasós, que és compressible.
Si les partícules es desplacen entre elles, la seva forma pot variar. Així s'explica el comportament dels fluids, com l'estat líquid i el gasós.

7.1. Teoria cinètica i canvis d'estat

La teoria cinètica no només explica els estats d'agregació de la matèria, també és capaç d'explicar-nos com es produeixen els canvis d'estat.

Recorda que no has de confondre l'evaporació i l'ebullició:

L'evaporació és un fenomen en el qual la superfície del líquid, a qualsevol temperatura, es converteix en estat gasós.
En l'ebullició, en canvi, tot el líquid passa a estat gasós a una temperatura determinada.

7.2. Gràfiques de canvi d'estat

Les gràfiques de canvi d'estat subministren informació sobre els canvis d'estat que es produeixen com a conseqüència d'un procés d'escalfament o refredament i el temps que tarden a produir-se aquests canvis.

La imatge següent correspon a una gràfica de refredament des de l'estat gasós fins a l'estat sòlid:

A la gràfica s'observen una sèrie de trams, que podem assimilar a:

Estats purs (sòlid, líquid i gasós): aquells en els quals, si s'aplica o s'elimina calor, la temperatura varia. Per tant, a la gràfica apareixen com a línies inclinades ascendents o descendents.
Estats mescla: corresponen a canvis d'estat. En aquest cas, la temperatura no varia i, per tant, apareixen com una horitzontal a la gràfica.

Exemple resolt

Analitza la gràfica de la figura adjunta. Identifica els estats en els quals es troba en cada instant considerant totes les interpretacions possibles.

Solució

La gràfica presenta un sol tram horitzontal, de manera que som davant un únic canvi d'estat, però no disposem d'informació sobre quin és aquest canvi.

Hi ha, doncs, dues possibilitats:

Una condensació, des de l'estat gasós fins a l'estat líquid.
Una solidificació, des de l'estat líquid fins a l'estat sòlid.

7.3. Gràfiques d'escalfament i refredament

Hem estudiat què succeeix en un canvi d'estat, però què li passa a la temperatura mentre dura? Com ho podem comprovar?

Laboratori a l'aula Escalfant i refredant

És el moment de verificar el que hem estudiat.

Munta el dispositiu de la imatge i posa naftalè (o un compost que t'indiqui el teu docent) en un tub d'assaig. Col·loca-hi un termòmetre de manera que el bulb estigui submergit en la substància.

Escalfant

Posa el tub d'assaig al bany maria submergint-lo en un recipient amb aigua calenta.

Determina cada 30 s la temperatura del producte. Quan comencis a veure'l fos, mesura la temperatura cada 15 s o menys.

Refredant

Una vegada estigui fos del tot, retira'l del bany maria i torna a mesurar la temperatura de la mateixa manera fins que se solidifiqui totalment.

Analitzant les dades

Agafa les dues taules de temperatura (estat) en funció del temps i elabora la gràfica corresponent. Interpreta el que observes d'acord amb els teus coneixements.

Activitats

A partir de la taula, indica en quin estat d'agregació es troben l'aigua, l'etanol, l'acetona, el iode i el brom a les temperatures següents:25 °C, 250 K, 350 K, 200 K, 200 °C.

Subs.	T_FUSIÓ(°C)	T_EBULL.(°C)
Aigua	0	100
Etanol	−114	78,4
Acetona	−95	56
Fluor	−220	−188
Clor	−102	−34
Brom	−7	59
Iode	114	184

Construeix les gràfiques següents amb un temps arbitrari:

Escalfament de l'acetona des de −100 °C fins a 100 °C.
Refredament de l'acetona des de 50 °C fins a −150 °C.
Escalfament del brom des de 0 °C fins a 100 °C.
Refredament del iode des dels 423 K fins a 373 K.

Dissenyeu en parelles una gràfica d'escalfament o refredament d'unes substàncies imaginàries. Elimineu les dades i intercanvieu-les amb la resta de la classe. S'ha d'identificar i proporcionar tota la informació possible sobre les substàncies a partir de les gràfiques que s'hagin rebut.
En parelles o en grups de tres membres, investigueu com succeeix l'evaporació i analitzeu, utilitzant el concepte de partícula i la teoria cinètico-corpuscular de la matèria, per què depèn de la superfície del líquid i de la seva temperatura.

Elaboreu un mural de mida A3 on expliqueu amb dibuixos el que heu trobat i la diferència que presenta amb l'ebullició.

Una companya ha trobat al laboratori unes gràfiques que algú havia fet i també una llibreta on apuntava les substàncies i les temperatures de canvi d'estat, però estaven una mica malmeses i no s'hi aprecia bé la informació.

Copia i completa la taula i dibuixa la gràfica que falta.

Substància		Amoníac	Àc. sulfúric	Acetona	Àc. Salicílic
T_Fusió	5 °C	...	...	...	432 K
T_Ebullició	...	...	337 °C	56 °C	211 °C

Assenyala si són vertaderes o falses les següents frases:

La imatge següent correspon a una gràfica de refredament.

Ordena els següents elements, d'esquerra a dreta:

Assenyala si són vertaderes o falses les següents frases:

,
You have completed the lesson!

Below is the time you have spent on the activity and the score you obtained.

Time spent

Score

How can we help you?

Couldn't find what you were looking for?

Please describe the issue you are experiencing and provide as many details as possible. Let us know the book, class, access device, licence code, username, used browser or if it occcurs in our app: