Ejercicios de repaso Tema 2

Relación de Ejercicios de Repaso: Tema 2 (20 Actividades)

Tema 2: La materia y sus estados | Física y Química 2º ESO

📋 Instrucciones generales de trabajo

Resuelve en tu cuaderno esta batería completa de repaso que abarca todos los contenidos del tema. Copia cada enunciado de forma resumida, indica los datos, las fórmulas aplicadas, las operaciones paso a paso y destaca el resultado final con su unidad correspondiente.

Bloque 1: Propiedades de la materia y densidad (Apartado 2.1)

1. Clasificación de propiedades: Clasifica las siguientes propiedades de un objeto en generales (no sirven para identificar de qué sustancia está hecho) o específicas (sí permiten identificar la sustancia):
   • a) Masa: 250 g
   • b) Densidad: 2,7 g/cm³
   • c) Volumen: 400 cm³
   • d) Temperatura de fusión: 0 °C
2. Identificación de un metal: En el laboratorio encontramos una pieza metálica brillante que tiene una masa de 135 g y ocupa un volumen de 50 cm³.
   • a) Calcula su densidad en g/cm³.
   • b) Expresa dicha densidad en unidades del Sistema Internacional (kg/m³).
   • c) Sabiendo que la densidad del aluminio es 2,7 g/cm³ y la del hierro es 7,8 g/cm³, ¿de qué metal está hecha la pieza?
3. Cubo de madera y flotabilidad: Un cubo macizo de madera mide 5 cm de arista y tiene una masa total de 75 g.
   • a) Calcula el volumen del cubo en cm³.
   • b) Calcula su densidad en g/cm³.
   • c) ¿Flotará o se hundirá este cubo si lo echamos en un recipiente con agua (densidad = 1 g/cm³)? Justifica tu respuesta.
4. Inmersión en probeta: Queremos averiguar la densidad de una piedra irregular. Primero la pesamos en la balanza y marca 96 g. Después, la introducimos en una probeta que contenía inicialmente 60 mL de agua, observando que el nivel sube hasta los 92 mL. Calcula la densidad de la piedra en g/cm³.
5. Cálculo de masa: Un frasco contiene 250 cm³ de alcohol etílico, cuya densidad es 0,8 g/cm³. ¿Cuál será la masa del alcohol contenida en el frasco expresada en gramos?

Bloque 2: Estados de la materia y propiedades macroscópicas (Apartado 2.2)

6. Tabla comparativa: Copia y completa en tu cuaderno la siguiente tabla indicando si la propiedad es fija o variable (o sí/no) para cada uno de los estados de la materia:

   Propiedad	Sólido	Líquido	Gas
   Forma
   Volumen
   ¿Se puede comprimir?
   ¿Puede fluir?

7. Cambio de recipiente: Tenemos 1 litro de zumo en una botella alta y estrecha, y lo vertemos por completo en una ensaladera ancha y baja. ¿Ha cambiado la forma del zumo? ¿Ha cambiado su volumen? Razona tus respuestas basándote en las propiedades de los líquidos.
8. Fluidez frente a viscosidad: Explica con un ejemplo cotidiano qué diferencia existe entre un líquido muy fluido (como el agua o el alcohol) y un líquido muy viscoso (como la miel o el aceite frío).

Bloque 3: La Teoría Cinético-Molecular - TCM (Apartado 2.3)

9. Verdadero o Falso: Indica si las siguientes afirmaciones sobre la Teoría Cinético-Molecular (TCM) son Verdaderas (V) o Falsas (F), corrigiendo las falsas:
   • a) Las partículas de un sólido están completamente quietas y no tienen ningún tipo de movimiento.
   • b) Entre las partículas de un gas hay aire muy fino.
   • c) Si enfriamos una sustancia, sus partículas se mueven cada vez más despacio.
   • d) En los líquidos, las fuerzas de atracción entre partículas son más débiles que en los sólidos.
10. Explicación de la compresibilidad: Explica mediante la Teoría Cinético-Molecular por qué podemos comprimir fácilmente el aire encerrado en una jeringa tapada, mientras que es imposible comprimir el agua si llenamos la misma jeringa con líquido.
11. Difusión de los gases: Si abrimos un bote de perfume en una esquina de la habitación, al cabo de unos minutos el olor llega hasta la esquina opuesta. ¿Qué postulados de la Teoría Cinético-Molecular explican este fenómeno?
12. Temperatura y agitación térmica: Disponemos de dos vasos con la misma cantidad de agua: el Vaso 1 está a 10 °C y el Vaso 2 está a 65 °C. ¿En cuál de los dos vasos se mueven más rápido las moléculas de agua? ¿Por qué?

Bloque 4: Cambios de estado y gráficas de calentamiento (Apartado 2.4)

13. Nombres de los cambios de estado: Escribe el nombre técnico del cambio de estado que se produce en cada situación cotidiana:
    • a) Se empaña el espejo del baño cuando nos duchamos con agua caliente.
    • b) Desaparece poco a poco una bola de naftalina sólida guardada en un cajón.
    • c) Se derrite una barra de mantequilla al ponerla en una sartén caliente.
    • d) Se forma escarcha sólida sobre el parabrisas de un coche en una noche muy fría.
    • e) Ponemos agua líquida en una cubitera dentro del congelador y se convierte en hielo.
14. Evaporación y ebullición: Señala dos diferencias claras entre los fenómenos de evaporación y ebullición.
15. Análisis de datos de calentamiento: Observa los siguientes datos obtenidos al calentar una sustancia pura inicialmente sólida durante 12 minutos:
    Minuto 0: -10 °C  |  Minuto 2: 20 °C  |  Minuto 4: 45 °C  |  Minuto 6: 45 °C  |  Minuto 8: 70 °C  |  Minuto 10: 95 °C  |  Minuto 12: 115 °C
    • a) ¿Cuál es la temperatura de fusión de esta sustancia?
    • b) ¿En qué estado físico se encuentra la sustancia en el minuto 2? ¿Y en el minuto 10?
    • c) ¿Por qué entre el minuto 4 y el minuto 6 no sube la temperatura a pesar de que seguimos calentando?
16. Predicción del estado físico: Si el punto de fusión del alcohol es -114 °C y su punto de ebullición es 78 °C, indica en qué estado físico (sólido, líquido o gaseoso) se encontrará el alcohol a las siguientes temperaturas:
    • a) A temperatura ambiente (25 °C).
    • b) En el interior de un horno a 120 °C.
    • c) En un laboratorio a -130 °C.

Bloque 5: El comportamiento de los gases (Apartado 2.5)

17. Concepto de presión: Explica con tus propias palabras qué es la presión de un gas y qué ocurre a nivel microscópico dentro de un balón de fútbol cuando lo inflamos con más aire.
18. Escala Kelvin: Convierte las siguientes temperaturas de grados Celsius (°C) a la escala absoluta Kelvin (K), aplicando la fórmula T(K) = T(°C) + 273:
    • a) 27 °C
    • b) 100 °C
    • c) -23 °C
19. Ley de Boyle-Mariotte: Tenemos una cantidad fija de gas encerrada en un cilindro con un émbolo móvil manteniendo la temperatura constante. Si empujamos el émbolo hacia dentro hasta reducir el volumen del gas a la tercera parte, ¿qué ocurrirá con la presión del gas en el interior? ¿Qué ley de los gases explica este comportamiento?
20. Seguridad y leyes de los gases: En verano, las instrucciones de seguridad advierten que no se deben dejar botes de desodorante en spray ni mecheros dentro de un coche aparcado al sol. Explica científicamente, utilizando el comportamiento de los gases y sus partículas, qué ocurre en el interior del bote al subir mucho la temperatura y por qué puede resultar peligroso.

✅ Autoevaluación y Solucionario Completo

Intenta resolver todos los ejercicios en tu cuaderno antes de desplegar las respuestas. Úsalas para comprobar tus resultados y corregir errores.

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1. Propiedades generales y específicas: a) General; b) Específica; c) General; d) Específica.
2. Identificación del metal:
   a) d = m / V = 135 g / 50 cm³ = 2,7 g/cm³.
   b) 2,7 × 1000 = 2700 kg/m³.
   c) Coincide con la densidad del aluminio.
3. Cubo de madera:
   a) V = arista³ = 5³ = 125 cm³.
   b) d = 75 g / 125 cm³ = 0,6 g/cm³.
   c) Flotará porque su densidad (0,6 g/cm³) es menor que la densidad del agua (1 g/cm³).
4. Piedra en probeta:
   Volumen de la piedra = 92 mL - 60 mL = 32 mL = 32 cm³.
   Densidad = 96 g / 32 cm³ = 3 g/cm³.
5. Masa de alcohol:
   m = d × V = 0,8 g/cm³ × 250 cm³ = 200 g.
6. Tabla de estados:
   • Sólido: Forma Fija | Volumen Fijo | Comprimir: No | Fluir: No.
   • Líquido: Forma Variable | Volumen Fijo | Comprimir: No (casi nula) | Fluir: Sí.
   • Gas: Forma Variable | Volumen Variable | Comprimir: Sí | Fluir: Sí.
7. Cambio de recipiente: Sí cambia su forma porque los líquidos adaptan su forma al recipiente. No cambia su volumen (sigue siendo 1 litro) porque los líquidos tienen volumen fijo.
8. Fluidez y viscosidad: Un líquido muy fluido (agua) se desliza y derrama con gran facilidad porque sus partículas apenas ofrecen resistencia entre sí. Un líquido muy viscoso (miel) fluye muy lentamente porque ofrece mucha resistencia al deslizamiento.
9. Verdadero o Falso (TCM):
   a) Falsa: Las partículas de un sólido sí se mueven; vibran continuamente en sus posiciones fijas.
   b) Falsa: Entre las partículas de un gas no hay nada, solo espacio vacío.
   c) Verdadera.
   d) Verdadera.
10. Compresibilidad según la TCM: En los gases hay mucho espacio vacío entre las partículas, por lo que al apretar el émbolo podemos acercarlas reduciendo ese espacio. En los líquidos las partículas ya están muy juntas y no hay espacio vacío que reducir.
11. Difusión del perfume: Se explica porque las partículas de los gases se mueven continuamente a gran velocidad y en todas direcciones, mezclándose libremente con las partículas del aire hasta ocupar todo el volumen de la habitación.
12. Velocidad molecular: En el Vaso 2 (65 °C), porque la temperatura mide la agitación térmica (energía cinética) de las partículas: a mayor temperatura, mayor velocidad de movimiento.
13. Cambios de estado: a) Condensación; b) Sublimación progresiva; c) Fusión; d) Sublimación regresiva (o deposición); e) Solidificación.
14. Evaporación frente a ebullición: 1) La evaporación ocurre solo en la superficie del líquido, mientras que la ebullición ocurre en toda su masa (con burbujas). 2) La evaporación sucede lentamente a cualquier temperatura, mientras que la ebullición ocurre rápidamente a una temperatura fija (punto de ebullición).
15. Datos de calentamiento:
    a) Temperatura de fusión = 45 °C (es el tramo donde la temperatura se mantiene constante).
    b) En el minuto 2 está en estado sólido (20 °C es menor que 45 °C). En el minuto 10 está en estado líquido (ya ha superado los 45 °C).
    c) Porque todo el calor aportado se está empleando en romper las fuerzas de unión entre las partículas del sólido para pasarlo a líquido, no en aumentar su velocidad.
16. Estado físico del alcohol:
    a) A 25 °C: Líquido (está entre -114 °C y 78 °C).
    b) A 120 °C: Gaseoso (supera su punto de ebullición de 78 °C).
    c) A -130 °C: Sólido (está por debajo de su punto de fusión de -114 °C).
17. Presión en el balón: La presión es la fuerza de los choques de las partículas del gas contra las paredes interiores del balón. Al meter más aire, hay muchas más partículas dentro chocando continuamente contra las paredes, por lo que la presión aumenta y el balón se endurece.
18. Conversión a Kelvin:
    a) 27 + 273 = 300 K.
    b) 100 + 273 = 373 K.
    c) -23 + 273 = 250 K.
19. Ley de Boyle-Mariotte: Al reducir el volumen a la tercera parte manteniendo la temperatura constante, la presión en el interior se triplicará (aumenta 3 veces). Lo explica la Ley de Boyle-Mariotte (presión y volumen son inversamente proporcionales).
20. Peligro del bote al sol: Al aumentar mucho la temperatura dentro del coche, las partículas del gas encerrado en el bote absorben energía y se mueven mucho más rápido, chocando con mucha más violencia contra las paredes metálicas. Como el volumen del bote es fijo, la presión interior aumenta drásticamente (Ley de Gay-Lussac) y puede hacer que el envase estalle.

Ejercicios ampliación densidad

Relación de Ejercicios Prácticos: Densidad (De fácil a avanzado)

Tema 2: La materia y sus estados | Física y Química 2º ESO

📝 Instrucciones para el alumnado

Resuelve los siguientes ejercicios en tu cuaderno indicando siempre los datos que te proporciona el enunciado, la fórmula utilizada, las operaciones paso a paso y las unidades correctas en el resultado final.

💡 Rec recuerda la fórmula fundamental:
Densidad ($d$) = Masa ($m$) / Volumen ($V$)   |   Unidades habituales: $\text{g/cm}^3$ o $\text{kg/m}^3$   |   Nota práctica: $1\text{ mL} = 1\text{ cm}^3$ y $1\text{ g/cm}^3 = 1000\text{ kg/m}^3$.

✏️ Relación de 10 Ejercicios de Densidad

1. Ejercicio 1 (Fácil): Calcula la densidad de un bloque metálico que tiene una masa de $200\text{ g}$ y ocupa un volumen de $50\text{ cm}^3$. Expresa el resultado en $\text{g/cm}^3$.
2. Ejercicio 2 (Fácil): Un trozo de alcohol puro tiene una densidad de $0,8\text{ g/cm}^3$. Si tenemos un volumen de $25\text{ cm}^3$ de dicho alcohol, ¿cuál será su masa en gramos?
3. Ejercicio 3 (Fácil): Queremos saber el volumen que ocupan $450\text{ g}$ de un aceite cuya densidad medida en el laboratorio es de $0,9\text{ g/cm}^3$. Calcula el volumen en $\text{cm}^3$.
4. Ejercicio 4 (Medio): En una práctica de laboratorio, un alumno pesa un vaso de precipitados con un líquido y obtiene una masa neta de $168\text{ g}$. Al medirlo con una probeta, comprueba que el volumen del líquido es de $150\text{ mL}$. Calcula su densidad e indica razonadamente si podría tratarse de agua pura.
5. Ejercicio 5 (Volumen cúbico): Un joyero ha fabricado un cubito macizo de plata pura. Si la arista del cubo mide $3\text{ cm}$ y el objeto tiene una masa total de $81\text{ g}$, calcula la densidad de la plata. (Pista: el volumen de un cubo se calcula como arista al cubo, $V = a^3$).
6. Ejercicio 6 (Volumen prismático): Un bloque rectangular de madera (un listón) mide $10\text{ cm}$ de largo, $5\text{ cm}$ de ancho y $2\text{ cm}$ de alto. Si su masa es de $64\text{ g}$, calcula su densidad. (Pista: $V = \text{largo} \times \text{ancho} \times \text{alto}$).
7. Ejercicio 7 (Inmersión en probeta): Introducimos una piedra irregular de $75\text{ g}$ en una probeta graduada que contiene agua. El nivel del agua sube desde los $50\text{ mL}$ iniciales hasta los $75\text{ mL}$. Calcula la densidad de la piedra en $\text{g/cm}^3$.
8. Ejercicio 8 (Cubo + Conversión): Un bloque metálico cúbico tiene una arista de $4\text{ cm}$ y una masa de $723,2\text{ g}$.
   • a) Calcula su densidad en $\text{g/cm}^3$.
   • b) Expresa el resultado anterior en unidades del Sistema Internacional ($\text{kg/m}^3$).
9. Ejercicio 9 (Prisma + Conversión): Una barra metálica con forma de ortoedro (prisma rectangular) mide $10\text{ cm}$ de largo, $5\text{ cm}$ de ancho y $2\text{ cm}$ de alto. Su masa en la balanza es de $1080\text{ g}$.
   • a) Calcula su densidad en $\text{g/cm}^3$.
   • b) Convierte el resultado a $\text{kg/m}^3$.
10. Ejercicio 10 (Inmersión + Conversión Avanzada): Una pieza metálica irregular de $390\text{ g}$ se sumerge en una probeta con agua. El nivel del líquido pasa exactamente de $100\text{ mL}$ a $150\text{ mL}$.
    • a) Calcula el volumen de la pieza en $\text{cm}^3$.
    • b) Halla su densidad expresada en $\text{g/cm}^3$.
    • c) Transforma dicha densidad a $\text{kg/m}^3$.

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1. Solución Ejercicio 1: $d = m / V = 200\text{ g} / 50\text{ cm}^3 = \mathbf{4\text{ g/cm}^3}$.
2. Solución Ejercicio 2: $m = d \times V = 0,8\text{ g/cm}^3 \times 25\text{ cm}^3 = \mathbf{20\text{ g}}$.
3. Solución Ejercicio 3: $V = m / d = 450\text{ g} / 0,9\text{ g/cm}^3 = \mathbf{500\text{ cm}^3}$.
4. Solución Ejercicio 4: $d = 168\text{ g} / 150\text{ mL} = 1,12\text{ g/cm}^3$. No es agua pura, ya que la densidad del agua pura es de $1\text{ g/cm}^3$.
5. Solución Ejercicio 5: Volumen del cubo $V = 3^3 = 27\text{ cm}^3$. Densidad $d = 81\text{ g} / 27\text{ cm}^3 = \mathbf{3\text{ g/cm}^3}$.
6. Solución Ejercicio 6: Volumen del prisma $V = 10 \times 5 \times 2 = 100\text{ cm}^3$. Densidad $d = 64\text{ g} / 100\text{ cm}^3 = \mathbf{0,64\text{ g/cm}^3}$.
7. Solución Ejercicio 7: Volumen de la piedra = $75\text{ mL} - 50\text{ mL} = 25\text{ mL} = 25\text{ cm}^3$. Densidad $d = 75\text{ g} / 25\text{ cm}^3 = \mathbf{3\text{ g/cm}^3}$.
8. Solución Ejercicio 8: Volumen $V = 4^3 = 64\text{ cm}^3$.
   a) $d = 723,2\text{ g} / 64\text{ cm}^3 = \mathbf{11,3\text{ g/cm}^3}$.
   b) $11,3 \times 1000 = \mathbf{11300\text{ kg/m}^3}$.
9. Solución Ejercicio 9: Volumen $V = 10 \times 5 \times 2 = 100\text{ cm}^3$.
   a) $d = 1080\text{ g} / 100\text{ cm}^3 = \mathbf{10,8\text{ g/cm}^3}$.
   b) $10,8 \times 1000 = \mathbf{10800\text{ kg/m}^3}$.
10. Solución Ejercicio 10: a) Volumen de la pieza = $150 - 100 = 50\text{ mL} = \mathbf{50\text{ cm}^3}$.
    b) $d = 390\text{ g} / 50\text{ cm}^3 = \mathbf{7,8\text{ g/cm}^3}$.
    c) $7,8 \times 1000 = \mathbf{7800\text{ kg/m}^3}$.

El comportamiento de los gases (Introducción a sus leyes)

2.5. El comportamiento de los gases (Introducción a sus leyes)

Tema 2: La materia y sus estados | Física y Química 2º ESO

1. ¿Cómo podemos estudiar un gas? Las tres magnitudes clave

A diferencia de los sólidos y los líquidos, los gases son muy sensibles a los cambios del entorno porque sus partículas se mueven libremente y ocupan todo el espacio disponible. Para estudiar el comportamiento de cualquier gas, los científicos utilizamos tres magnitudes fundamentales:

🔵 Presión ($P$)

Es la fuerza con la que las partículas del gas chocan contra las paredes del recipiente que las contiene. Cuantos más choques y más violentos sean, mayor será la presión. Se mide en atmósferas ($\text{atm}$) o pascales ($\text{Pa}$).

📦 Volumen ($V$)

Es el espacio que ocupa el gas. Como los gases se expanden, el volumen del gas coincide siempre con el volumen total del recipiente en el que está encerrado. Se mide en litros ($\text{L}$) o metros cúbicos ($\text{m}^3$).

🌡️ Temperatura ($T$)

Mide la velocidad media a la que se mueven las partículas del gas (energía cinética). En física y química de gases, trabajamos preferiblemente con la escala absoluta o grados Kelvin ($\text{K}$), donde $T(\text{K}) = T(^\circ\text{C}) + 273$.

2. Explicación microscópica de la presión de un gas

¿Por qué un globo inflado mantiene su forma rígida? Debido al bombardeo constante de las partículas:

3. Las Leyes de los Gases (Relación entre variables)

Cuando modificamos una de las magnitudes de un gas (presión, volumen o temperatura), las otras dos reaccionan de manera predecible. En 2º de ESO estudiamos dos leyes fundamentales:

A) Ley de Boyle-Mariotte (Relación Presión - Volumen)

"Si mantenemos la temperatura constante (isotermo), al disminuir el volumen de un gas, la presión aumenta; y si aumentamos el volumen, la presión disminuye."

• Tipo de proporcionalidad: Inversa ($P \times V = \text{constante}$).
• Ejemplo cotidiano: Cuando presionamos el émbolo de una jeringa tapada (reducimos el volumen), el aire se comprime y la presión en el interior aumenta notablemente notando resistencia.

B) Ley de Charles / Gay-Lussac (Relación Temperatura - Presión / Volumen)

"Si mantenemos el volumen constante, al aumentar la temperatura de un gas, la presión aumenta porque sus partículas se mueven más rápido y chocan con más fuerza contra las paredes."

• Tipo de proporcionalidad: Directa ($\frac{P}{T} = \text{constante}$).
• Ejemplo cotidiano: Un desodorante en spray o una botella de plástico vacía deformada al sol. Nunca se deben arrojar botes de spray al fuego porque al subir la temperatura la presión interior se dispara y pueden explotar.

✏️ Actividades de consolidación (Apartado 2.5)

1. Definición de magnitudes: Explica brevemente con tus propias palabras qué entendemos en física por presión de un gas y qué provoca que aumente dentro de un recipiente cerrado.
2. Aplicación de la Ley de Boyle: Si tenemos una determinada cantidad de gas encerrada en un recipiente con un émbolo móvil a temperatura constante, y decidimos comprimir el volumen a la mitad:
   • a) ¿Qué ocurrirá con la presión que ejerce el gas en el interior?
   • b) ¿Por qué razón ocurre esto a nivel microscópico según la TCM?
3. Relación Temperatura-Presión: ¿Por qué está prohibido calentar o arrojar una lata de spray (aerosol) vacía a una hoguera? Justifícalo basándote en el comportamiento de los gases al subir la temperatura.
4. Razonamiento práctico: Un globo aerostático se eleva en el aire caliente cuando un quemador calienta el aire de su interior. A nivel microscópico, ¿cómo afecta el aumento de temperatura al movimiento de las partículas del gas dentro del globo?
5. Verdadero o Falso: Razona la veracidad de la siguiente afirmación: "Si duplicamos la temperatura absoluta de un gas manteniendo su volumen constante, la presión ejercida por el gas también se duplica."

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1. Presión de un gas: Es la fuerza que ejerce el gas sobre las paredes del recipiente debido al choque constante y elástico de sus partículas en movimiento. Aumenta si hay más choques o si estos son más violentos.
2. Ley de Boyle:
   • a) La presión se duplicará.
   • b) Al reducir el espacio a la mitad, las partículas tienen menos sitio para moverse, por lo que chocan el doble de veces contra las paredes del recipiente, elevando la presión.
3. Peligro de los aerosoles: Al calentar el bote, aumenta la temperatura del gas encerrado en su interior. Según las leyes de los gases, al subir la temperatura aumenta la velocidad de las partículas y, por tanto, la presión. Si la presión supera la resistencia del metal, el bote explota.
4. Globo aerostático: Al calentar el aire, las partículas absorben energía cinética y aumentan su velocidad de movimiento, chocando con más fuerza y separándose más, lo que hace que el aire interior sea menos denso y el globo ascienda.
5. Verdadero: Es completamente verdadero. La presión y la temperatura absoluta guardan una relación de proporcionalidad directa (Ley de Gay-Lussac) a volumen constante. Si la temperatura absoluta ($T$ en Kelvin) se duplica, la presión ($P$) también lo hace.

Los cambios de estado y sus gráficas de calentamiento

2.4. Los cambios de estado y sus gráficas de calentamiento

Tema 2: La materia y sus estados | Física y Química 2º ESO

1. ¿Qué son los cambios de estado?

Como ya sabemos, una misma sustancia puede encontrarse en estado sólido, líquido o gaseoso dependiendo de las condiciones de temperatura. Cuando modificamos la temperatura de un cuerpo, sus partículas absorben o desprenden energía, lo que provoca una transformación física conocida como cambio de estado.

Es muy importante recordar que durante un cambio de estado la sustancia sigue siendo exactamente la misma químicamente (por ejemplo, hielo, agua líquida y vapor siguen siendo moléculas de $H_2O$), lo único que cambia es la distancia entre sus partículas y la forma en que se ordenan o mueven.

🗺️ Clasificación de los cambios de estado

🔥 Cambios Progresivos (Absorben calor)

• Fusión: De sólido a líquido (ej. el hielo se derrite).
• Vaporización: De líquido a gas (ej. hervir agua o evaporación).
• Sublimación progresiva: De sólido a gas directamente (ej. el yodo o el hielo seco).

❄️ Cambios Regresivos (Desprenden calor)

• Solidificación: De líquido a sólido (ej. el agua congela en el congelador).
• Condensación (o Licuefacción): De gas a líquido (ej. gotitas en el vaho de un cristal).
• Sublimación regresiva (o Deposición): De gas a sólido (ej. la escarcha en invierno).

2. ¿Qué ocurre a nivel microscópico durante un cambio de estado?

Para entender por qué una sustancia cambia de estado, debemos aplicar la Teoría Cinético-Molecular (TCM). Cuando calentamos una sustancia, suministramos energía en forma de calor que afecta directamente a sus partículas:

• En la Fusión (Sólido ➔ Líquido): Al calentar el sólido, las partículas aumentan su vibración hasta que logran romper las fuerzas rígidas que las mantenían en posiciones fijas. Empiezan a deslizarse unas sobre otras: el sólido se funde.
• En la Vaporización (Líquido ➔ Gas): Las partículas líquidas adquieren tanta velocidad y energía cinética que vencen por completo las fuerzas de atracción que las unían. Se escapan del líquido y se mueven de forma libre y caótica por el espacio: el líquido se convierte en gas.
• ¿Qué diferencia hay entre Evaporación y Ebullición?
  • La evaporación ocurre solo en la superficie del líquido, a cualquier temperatura y de forma lenta (ej. un charco que se seca).
  • La ebullición ocurre en toda la masa del líquido, a una temperatura fija y determinada (temperatura de ebullición) y de forma rápida (ej. agua burbujeando a 100 °C).

3. Las Gráficas de Calentamiento: ¿Qué sucede con la temperatura?

Cuando calentamos una sustancia sólida de forma continuada (aportando calor de manera constante en el tiempo) y medimos su temperatura a intervalos regulares, obtenemos una gráfica de calentamiento. Esta gráfica tiene una forma muy característica con tramos inclinados y tramos horizontales.

⚠️ El gran secreto de los cambios de estado:
Mientras una sustancia está cambiando de estado (por ejemplo, derritiéndose o hirviendo), la temperatura permanece completamente constante, aunque le sigamos suministrando calor. Todo el calor que absorbe en ese momento no se usa para subir la temperatura, sino para romper las fuerzas de unión entre sus partículas.

📈 Esquema de una Gráfica de Calentamiento (ej. Agua)

📖 Interpretación paso a paso de la gráfica:

• Tramo inclinado ascendente (Sólido): La temperatura sube a medida que calentamos el hielo. Las partículas vibran cada vez más rápido.
• Tramo horizontal (Fusión - 0 °C): El hielo comienza a convertirse en agua líquida. La línea es completamente plana: conviven hielo y agua a 0 °C. La temperatura no sube hasta que todo el sólido se ha fundido.
• Tramo inclinado ascendente (Líquido): Todo es ya agua líquida. Al seguir aplicando calor, la temperatura del agua sube desde los 0 °C hasta los 100 °C.
• Tramo horizontal (Ebullición - 100 °C): El agua empieza a hervir y se transforma en vapor. La línea vuelve a ser horizontal: conviven agua líquida y vapor a 100 °C. Toda la energía se emplea en separar las partículas para convertirlas en gas.
• Tramo inclinado ascendente (Gas): Una vez evaporada toda el agua, el vapor resultante sigue calentándose y su temperatura vuelve a subir.

✏️ Actividades de consolidación (Apartado 2.4)

1. Identificación de cambios de estado: Indica qué nombre recibe cada uno de los siguientes cambios de estado en la naturaleza:
   • a) La formación de cubitos de hielo cuando metemos agua líquida en el congelador.
   • b) La aparición de charcos de agua en las hojas de las plantas por la mañana (rocío) al enfriarse la humedad del aire.
   • c) La desaparición de una pastilla ambientadora sólida en un armario sin dejar rastro de líquido.
   • d) El secado de la ropa mojada tendida al sol.
2. Análisis de temperatura constante: Durante el proceso de fusión de un bloque de hielo puro, un alumno observa que el termómetro marca 0 °C durante varios minutos mientras el hielo se derrite. El alumno afirma: "Como el termómetro no sube, el mechero no está transmitiendo calor al hielo". ¿Tiene razón el alumno? Explícalo utilizando la Teoría Cinético-Molecular.
3. Interpretación de gráfica: Observando una gráfica de calentamiento de una sustancia desconocida, se aprecia un tramo horizontal exactamente a los 80 °C.
   • a) ¿Qué cambio de estado se está produciendo en ese tramo horizontal?
   • b) Si la sustancia estuviera enfriándose en lugar de calentarse, ¿cómo se llamaría ese mismo cambio de estado a 80 °C?
4. Diferencia clave: Explica con tus palabras y mediante un ejemplo cotidiano la diferencia fundamental entre evaporación y ebullición.
5. Resolución de un problema gráfico: Imagina que calentamos una sustancia pura que se encuentra inicialmente en estado sólido a -20 °C. Su punto de fusión es 50 °C y su punto de ebullición es 150 °C. Describe cómo sería su gráfica de calentamiento (cuántos tramos inclinados tendría y a qué temperaturas se producirían los tramos horizontales).

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1. Identificación de cambios:
   • a) Solidificación.
   • b) Condensación.
   • c) Sublimación progresiva.
   • d) Vaporización (evaporación).
2. Razonamiento térmico: No tiene razón. El mechero sí está aportando calor constantemente, pero esa energía no se emplea en aumentar la velocidad de las partículas (por lo que la temperatura no sube), sino en vencer las fuerzas de atracción que mantienen ordenadas las partículas del sólido para transformarlas en líquido.
3. Análisis de la gráfica:
   • a) Se está produciendo la fusión (o solidificación si estuviera en sentido inverso, aunque el enunciado habla de calentamiento, por lo que es fusión o ebullición según el contexto; si son 80°C para una sustancia pura concreta, es su temperatura de cambio de estado).
   • b) Si la sustancia se estuviera enfriando a esa misma temperatura, el cambio inverso de gas a líquido sería la condensación, o de líquido a sólido sería la solidificación.
4. Evaporación frente a Ebullición: La evaporación ocurre lentamente a cualquier temperatura y solo en la superficie (ej. charcos secándose). La ebullición ocurre de forma rápida, a una temperatura fija y en toda la masa del líquido generando burbujas (ej. agua hirviendo a 100 °C en un cazo).
5. Descripción del perfil gráfico: La gráfica tendrá 3 tramos inclinados (calentamiento del sólido de -20 a 50 °C; calentamiento del líquido de 50 a 150 °C; calentamiento del gas por encima de 150 °C) y 2 tramos horizontales (el primero a 50 °C correspondiente a la fusión, y el segundo a 150 °C correspondiente a la ebullición).

Simulacro de examen

 

CONTROL DE FÍSICA Y QUÍMICA (SIMULACRO): Notación Científica, Tablas y Gráficas

Curso: 2º ESO

Nombre y apellidos: __________________________________

Fecha: __

Ejercicio 1: Notación científica (1,5 puntos)

En Física y Química trabajamos tanto con cantidades extremadamente grandes como con magnitudes diminutas. Expresa en notación científica o en forma decimal según corresponda en cada caso:

• a) La masa de la Tierra es de aproximadamente 5.972.000.000.000.000.000.000.000 kg. Escribe esta cantidad en notación científica. (0,5 ptos)

• b) El tamaño de un virus de la gripe es de 1,2 · 10⁻⁷ m. Escribe este valor en forma decimal. (0,5 ptos)

• c) El diámetro de un glóbulo rojo en la sangre humana es de 0,0000075 m. Exprésalo en notación científica. (0,5 ptos)

Ejercicio 2: Diseño de tabla a partir de un experimento (2 puntos)

Un alumno realiza un experimento en casa para comprobar cómo aumenta la masa total de una hucha a medida que introduce en su interior monedas de 1 euro.

Se sabe que cada moneda tiene una masa exacta de 7,5 g y que la hucha completamente vacía pesa 50 g. El alumno mide la masa total para cuando hay 0, 1, 2, 3 y 4 monedas dentro.

Tareas:

1. Calcula la masa total de la hucha para cada uno de esos casos y construye la tabla de datos completa, indicando claramente en las cabeceras el nombre de la magnitud, su símbolo y su unidad entre paréntesis. (1,5 ptos)

2. Indica cuál es la variable independiente y cuál la variable dependiente de este experimento. (0,5 ptos)

Ejercicio 3: Análisis de gráficas a partir de una tabla dada (2 puntos)

La siguiente tabla muestra la velocidad a la que circula un ciclista en una pista de entrenamiento recta durante los primeros minutos de su sesión:

Tiempo (t en min)	Velocidad (v en km/h)
0	0
1	10
2	20
3	30
4	40

A partir de los datos de la tabla, responde razonadamente a las siguientes cuestiones:

• a) Si tuvieras que representar estos datos en unos ejes cartesianos, ¿qué magnitud colocarías en el eje horizontal (X) y cuál en el eje vertical (Y)? (0,5 ptos)

• b) ¿Qué tipo de relación observas entre ambas variables (creciente, decreciente o constante)? Explica por qué. (0,75 ptos)

• c) Según la tendencia de los datos, ¿a qué velocidad irá el ciclista a los 5 minutos? (0,75 ptos)

Ejercicio 4: Elaboración de tabla y gráfica (Caso 1: Un coche teledirigido) (2,25 puntos)

Un coche teledirigido se mueve en línea recta a una velocidad constante. Se comprueba que el coche recorre 4 metros cada segundo. Sabiendo que parte desde el origen (0 m en el instante t = 0 s):

Tareas:

1. Calcula la posición del coche para los segundos 1, 2 y 3, y construye la tabla de datos con sus magnitudes, símbolos y unidades. (1,25 ptos)

2. Dibuja la gráfica correspondiente en unos ejes cartesianos, situando el tiempo en el eje X y la posición en el eje Y. (1 pto)

(Espacio reservado para la gráfica)

Ejercicio 5: Elaboración de tabla y gráfica (Caso 2: Carga de un patinete eléctrico) (2,25 puntos)

Un patinete eléctrico se conecta a la red eléctrica para cargarse. Cada minuto que pasa, el porcentaje de batería almacenada aumenta de forma constante un 4%. Justo en el momento de conectarlo (minuto 0), el patinete ya tenía un 20% de batería acumulada.

Tareas:

1. Calcula el porcentaje de batería para los minutos 1, 2, 3 y 4, y organiza toda la información en una tabla de datos estructurada correctamente con sus magnitudes, símbolos y unidades. (1,25 ptos)

2. Representa los datos gráficamente en un plano cartesiano, indicando claramente las variables en los ejes (X e Y) y poniendo un título adecuado a la gráfica. (1 pto)

(Espacio reservado para la gráfica)

EJERCICIOS ADICIONALES DE RECUPERACIÓN / REFUERZO: CAMBIO DE UNIDADES

Ejercicio R1: Conversión directa de unidades (Masa, Longitud y Superficie)

Realiza los siguientes cambios de unidades mostrando obligatoriamente el procedimiento mediante factores de conversión:

• a) Longitud: Convierte 3.500 mm a metros (m).

• b) Masa: Convierte 2.400 g a kilogramos (kg).

• c) Superficie: Convierte 4,5 m² a decímetros cuadrados (dm²).

• d) Longitud: Convierte 0,08 km a decímetros (dm).