Sistemas materiales y sus propiedades

1. ¿Qué son un sistema material y su entorno?

• Un sistema material, es una porción del universo que se toma para estudiar.
  
• El mismo puede tener límites reales o imaginarios.
  
• Los sistemas están constituidos por materia. La materia es lo que constituye todos los cuerpos del universo.
  
• Se denomina entorno a todo lo que rodea al sistema, también se le llama ambiente. Es con quien el sistema podrá o no intercambiar energía y/o materia.
  
• Los sistemas materiales pueden realizar intercambios de energía y/o materia con su entorno.
  
• Los sistemas se pueden clasificar en naturales y artificiales. 
  

Las células y la biósfera son ejemplos de sistemas naturales, son sistemas artificiales por ejemplo una hoja de cartulina y una lamparita encendida.

En la imagen podemos observar un sistema formado por el vaso de Bohemia, la arena el agua y el aceite.

El entorno es todo aquello que rodea el vaso.

Los límites entre el entorno y el sistema son reales ya que el vaso separa al sistema del ambiente.

El sistema es artificial, ya que el vaso de bohemia ha sido creado por el hombre.

2. Propiedades de los sistemas materiales

En esta parte aprenderás las distintas propiedades de los sistemas materiales, qué son y por qué es útil saber sobre ellas. También podrás clasificarlas según dos criterios diferentes.

El término “propiedad”, según el diccionario de la Real Academia Española, tiene muchos significados, en nuestro caso el significado que nos interesa es: atributo o cualidad de alguien o algo.

El estudio de las propiedades, es decir, de las cualidades y características de los materiales es esencial para la ciencia, ya que a partir de las mismas podremos saber con qué fin se puede utilizar dicho material y lograr alguna aplicación que permita mejorar la calidad de vida de las personas.

El volumen, la masa, la densidad, la temperatura, etc, son propiedades de un sistema material, es decir son aquellas cualidades que me permiten describirlo.

2.1. Primera clasificación de las Propiedades de los sistemas materiales

Las propiedades se pueden clasificar de varias formas, utilizando distintos criterios.

2.2. Ejemplos de Propiedades Extensivas

Tomamos la siguiente piedra y le medimos su masa con una balanza. El valor de masa que registra la misma es 457,0 g

Si cortamos la piedra en dos partes y le medimos la masa a cada una de las partes, se obtiene:

El trozo de la derecha tiene una masa de 259,0 g y el de la izquierda 198,0 g.

Podemos observar que la masa de cada uno de los trozos pequeños es menor que la masa original de la piedra. Es decir que el valor de la masa cambia al considerar una mayor o menor parte del sistema, por lo tanto la masa es una PROPIEDAD EXTENSIVA.

Con el volumen ocurre lo mismo, el volumen inicial de la piedra es mayor que cualquiera de los dos trozos resultantes, por ello el volumen también es una propiedad extensiva.

Como es un sólido irregular se puede medir su volumen por desplazamiento de agua, como puedes observar en la siguiente imagen:

2.3. Ejemplos de Propiedades Intensivas:

Ejemplo 1:

Se tiene un líquido y se coloca una parte en un balón y otra en un probeta. Se mide la temperatura de la porción del líquido que se encuentra en el balón y la porción que se encuentra en la probeta.

La temperatura del líquido en el balón y la temperatura del líquido en la probeta es la misma.
La temperatura del sistema no depende de la cantidad de materia, por lo tanto la TEMPERATURA es una propiedad INTENSIVA.
Por otro lado, el valor de la temperatura del líquido no permite identificar de qué sustancia se trata, por lo tanto decimos que la temperatura es una propiedad intensiva GENERAL.

Ejemplo 2:

La densidad de un material es una propiedad que relaciona la masa del mismo con su volumen como estudiaste en el curso de Ciencias Físicas de Primer Año.

Al medir la masa de un trozo de cobre cuyo volumen es 12,0 cm³ registramos un valor de 106,8 g. Si dividimos exactamente a la mitad el trozo de cobre su volumen es de 6,0 cm³ y el valor de su masa es de 53,4 g. 

Calculamos la densidad:

Para el caso del trozo original la densidad tiene un valor:

Para la mitad del trozo de cobre original la densidad tiene un valor:

El valor de la densidad del cobre no cambia al cambiar la cantidad de cobre considerada.

Por otro lado, también es posible identificar al cobre por su densidad, debido a que se disponen de tablas de densidades para las diferentes sustancias, si consultamos dichas tablas vemos que la densidad del cobre es igual al resultado obtenido.

Por lo tanto, si no supiéramos de qué sustancia se trata, determinando su densidad podríamos averiguarlo, con la ayuda de las tablas de densidad mencionadas anteriormente.

Podemos decir entonces que la DENSIDAD es una propiedad INTENSIVA CARACTERÍSTICA.

2.4. Segunda clasificación de las Propiedades de los sistemas materiales

3. Clasificación de sistemas materiales

Aclaración: se define una fase como cualquier porción del sistema en la que cada propiedad intensiva tiene un único valor. Son propiedades intensivas por ejemplo: la temperatura, la densidad, etc.

4. Actividad

Completa la siguiente tabla utilizando los criterios de clasificación vistos en el marco teórico tal como se ha realizado en la primera fila.

5. Créditos

Bibliografía consultada/Sitios:

• Saravia, G; Segurola, B; Franco, M. y Nassi, M. (2010). Todo se transforma. Química- 3º Año CB. Montevideo, Uruguay: Contexto.
  
• Segurola, B; Saravia, G; Szwarcfiter, M; Amoedo, A. y Uzal, C. (2010). Ciencias Físicas 2. Montevideo, Uruguay: Contexto.
• Ferreira, D. y Menéndez, M. (2012). Ciencias Físicas 2º. Montevideo, Uruguay: Textos del Sur.

• ¿Qué son un sistema material y su entorno?: https://image.shutterstock.com/z/stock-photo-heterogeneous-mixture-water-oil-and-sand-178604435.jpg
  
• Propiedades de los sistemas materiales: http://www.inquiryinaction.org/img/content/chapter7/7.5/dropper_of_yellow_water.jpg
  
• Primera clasificación de las Propiedades de los sistemas materiales: https://www.goconqr.com/es-UY/p/4794081
  
• Ejemplos de propiedades extensivas: http://balanzasperu.com/Balanza-de-laboratorio.html
  
• Ejemplos de propiedades extensivas: http://matindus.blogspot.com.uy/
  
• Ejemplos de propiedades extensivas: http://2.bp.blogspot.com/_nYeGQIw0m5Q/TO6pUxtmieI/AAAAAAAAAAo/KaeMv9GWSew/s1600/sdg.bmp
  
• Ejemplos de propiedades intensivas: https://alejandrobecerraecci.files.wordpress.com/2014/09/tabla-de-densidades.gif
  
• Segunda clasificación de las Propiedades de los sistemas materiales: https://www.goconqr.com/es-UY/p/4794742
  
• Clasificación de los sistemas materiales: https://www.goconqr.com/es-UY/p/4741637
  
• Clasificación de los sistemas materiales: https://es.pinterest.com/pin/247838785722526989/
  
• Clasificación de los sistemas materiales: http://www.freepik.es/foto-gratis/lata-de-aluminio-5_17766.htm
  
• Clasificación de los sistemas materiales: http://deporcamping.com/wp-content/uploads/2013/09/conservadora_spinit_oasis_34_litros.jpg
  
• Clasificación de los sistemas materiales: https://previews.123rf.com/images/olivierl/olivierl1002/olivierl100200039/6381575-Matraces-Erlenmeyer-devidrio-surtidos-y-vaso-de-precipitados-llenos-de-l-quido-para-un-experimento--Foto-de-archivo.jpg
  
• Clasificación de los sistemas materiales: https://farm1.staticflickr.com/634/21901012099_33316f0f4f_o.jpg
  
• Actividad: http://www.diariociudadano.com.mx/anuncian-expo-cafe-y-chocolate-en-centro-historico/
  
• Actividad: http://cientificosens1.blogspot.com.uy/2013/10/sistemas-homogeneos-y-heterogeneos.html
  
• Actividad: http://www.lacor.es/catalogo/termos/4838/ver-producto/termo-para-alimentos-solidos/1061/
  

Autoría del Módulo: Profesores Anarella Gatto, Sebastián Mendieta y Silvia Pedreira.

agatto@uruguayeduca.edu.uy

spedreira@uruguayeduca.edu.uy

Junio de 2017.