Tema 1
Verdadero o falso: En el estado sólido, las partículas se encuentran fuertemente unidas y con movimiento vibratorio.
Verdadero
El estado de la materia que tiene volumen definido pero forma indefinida es:
a) Sólido
b) Líquido
c) Gas
d) Plasma
b) Líquido. Tiene volumen definido y forma indefinida.
¿Qué tipo de fuerza intermolecular mantiene unidas a las moléculas de agua?
Enlaces de hidrógeno (principalmente), además de interacciones dipolo-dipolo y fuerzas de dispersión en menor medida.
Relaciona:
a) Energía solar
b) Energía hidráulica
c) Energía eólica
___ Proviene del movimiento del agua.
___ Proviene de la radiación del sol.
___ Proviene del movimiento del aire.
Energía hidráulica → proviene del movimiento del agua.
Energía solar → proviene de la radiación del sol.
Energía eólica → proviene del movimiento del aire.
El cambio de estado de sólido a líquido se llama:
a) Sublimación
b) Condensación
c) Fusión
d) Evaporación
c) Fusión. (sólido → líquido)
Explica con tus palabras por qué los líquidos tienen tensión superficial.
La tensión superficial aparece porque las moléculas de la superficie experimentan fuerzas netas hacia el interior (falta de vecinos por arriba), lo que causa que la superficie se comporte como una “piel” elástica.
Señala cuál de las siguientes sustancias tendría mayor punto de fusión y justifica:
a) NaCl (cloruro de sodio)
b) H₂O (agua)
NaCl tiene mayor punto de fusión — es una red iónica con fuertes fuerzas electrostáticas; el agua tiene enlaces hidrógeno pero la energía requerida para romper la red iónica de NaCl es mayor.
Verdadero o falso: La presión de vapor de un líquido aumenta cuando se eleva la temperatura.
Verdadero. La presión de vapor aumenta cuando sube la temperatura (más moléculas alcanzan la energía para escapar al gas).
¿Qué propiedad explica la capacidad del agua para disolver muchas sustancias polares?
La polaridad del agua y su capacidad para formar enlaces de hidrógeno (alto constante dieléctrica), lo que facilita separar iones y polarizar moléculas solubles.
El punto de ebullición del agua cambia con:
a) El color del recipiente
b) La presión atmosférica
c) La densidad del líquido
d) El calor latente
b) La presión atmosférica. El punto de ebullición depende de la presión externa.
Calcula la densidad de un objeto que tiene una masa de 50 g y un volumen de 20 cm³.
Densidad = masa / volumen = 50 g / 20 cm³ = 2.5 g·cm⁻³.
En una gráfica de calentamiento, ¿qué representa el tramo horizontal en el punto de fusión?
El tramo horizontal en el punto de fusión representa el aporte de energía que no eleva la temperatura, sino que se usa como calor latente para romper el arreglo sólido y cambiar de fase (energía de fusión).
Si el calor específico del aluminio es 0.9 J/g·°C, ¿cuánto calor se necesita para aumentar la temperatura de 200 g de aluminio en 10 °C?
Q = m·c·ΔT = 200 g · 0.9 J/g·°C · 10 °C = 1,800 J.
¿Qué energía renovable sería más adecuada para un país con muchos ríos caudalosos?
Energía hidráulica (hidroeléctrica) es la más adecuada para un país con ríos caudalosos.
Relaciona el cambio de estado con el término correcto:
a) Evaporación
b) Condensación
c) Sublimación
___ De gas a líquido
___ De sólido a gas
___ De líquido a gas
a) Evaporación → De líquido a gas.
b) Condensación → De gas a líquido.
c) Sublimación → De sólido a gas.
Explica por qué el agua hierve a una temperatura menor en la cima de una montaña.
Porque la presión atmosférica es menor en la cima de la montaña; menor presión externa implica menor presión de vapor necesaria para que el líquido hierva → el agua hierve a menor temperatura.
¿Cómo influyen las fuerzas de London en las propiedades físicas de los gases nobles?
Influencia de las fuerzas de London: Son débiles pero presentes; en gases nobles determinan sus puntos de ebullición (más polarizables → fuerzas de London mayores → puntos de ebullición más altos en noble gases más pesados).
Si dos líquidos tienen la misma masa y absorben la misma cantidad de calor, pero uno sube más de temperatura que el otro, ¿qué propiedad difiere entre ellos?
Su capacidad calorífica (calor específico) es la que difiere; el que sube más de temperatura tiene menor calor específico.
¿Por qué el hielo flota en el agua si ambos están formados por H₂O?
Porque el hielo forma una estructura ordenada con enlaces de hidrógeno que crea huecos (estructura cristalina menos densa), por eso su densidad es menor que la del agua líquida.
Analiza: Entre la energía solar, hidráulica y eólica, ¿cuál tiene mayor impacto ambiental positivo y por qué?
La solar suele tener mayor impacto ambiental positivo por su bajo uso de agua y emisiones casi nulas durante operación, y escalabilidad distribuida; la eólica también es muy favorable (uso de tierra y vida silvestre como retos), y la hidráulica puede generar gran cantidad de energía pero con impactos ecológicos y sociales (inundación de ecosistemas, desplazamientos). La “mejor” depende de contexto local (recursos, biodiversidad, costo y demanda).
Diseña un breve experimento casero para demostrar la tensión superficial del agua.
Experimento (tensión superficial):
Llena un plato con agua y espolvorea pimienta molida en la superficie.
Observa que la pimienta flota por la tensión superficial.
Coloca una gota de detergente en el centro; la pimienta se alejará porque el detergente reduce la tensión superficial local y provoca flujo hacia afuera.
Conclusión: la superficie se comporta como una membrana y el jabón la rompe.
Explica cómo las propiedades del agua (capacidad calorífica y calor de vaporización) regulan la temperatura de la Tierra.
El agua tiene alto calor específico (absorbe/cedee mucha energía con poco cambio de T) y alto calor de vaporización (evaporación remueve mucha energía). Juntas, estas propiedades amortiguan las variaciones de temperatura diurnas y estacionales y permiten la regulación térmica de océanos y atmósfera.
Propón una forma en que la energía eólica podría complementar la energía solar en una ciudad costera.
Integrar parques eólicos que produzcan electricidad nocturna o días nublados, complementando paneles solares diurnos; usar baterías o hidrógeno como almacenamiento; ubicar turbinas en zonas costeras donde los vientos son constantes para cubrir demandas cuando la radiación baja.
Si un líquido tiene alta presión de vapor a temperatura ambiente, ¿qué puedes concluir sobre sus fuerzas intermoleculares?
Alta presión de vapor a T ambiente indica fuerzas intermoleculares débiles (las moléculas escapan con facilidad).
Plantea un problema de densidad con unidades distintas (g/cm³ a kg/m³) y resuélvelo.
Enunciado: Un cubo tiene lado 10.0 cm y su masa es 640 g. Calcula su densidad en g/cm³ y en kg/m³.
Volumen: V=10.03=1000 cm3.V = 10.0^3 = 1000\ cm^3.V=10.03=1000 cm3.
Densidad en g/cm³: ρ=m/V=640 g/1000 cm3=0.64 g\cm−3.\rho = m/V = 640\ {g} / 1000\ {cm}^3 = 0.64\ \text{g·cm}^{-3}.ρ=m/V=640 g/1000 cm3=0.64 g\cm−3.
Conversión a kg/m³: 1 g/cm³ = 1000 kg/m³ ⇒ 0.64 g\cdotpcm−3=0.64×1000=640 kg\cdotpm−3.0.64\ {g·cm}^{-3} = 0.64 \1000 = 640\ {kg·m}^{-3}.0.64 g\cdotpcm−3=0.64×1000=640 kg\cm−3.
Respuesta: 0.64 g/cm³ = 640 kg/m³.
Evalúa la siguiente afirmación: “El agua es el disolvente universal porque puede disolver todas las sustancias conocidas”. ¿Es cierta o falsa? Justifica.
Falsa. “Disolvente universal” es una hipérbole: el agua disuelve muchas sustancias polares e iónicas gracias a su polaridad y enlaces H, pero no disuelve bien sustancias no polares (aceites, grasas) ni todos los compuestos—hay excepciones claras.
Discute las ventajas y desventajas del uso de energía hidráulica frente a la solar en términos de impacto ambiental y costo.
Hidráulica: +generación estable y grande, buen almacenamiento (embalses). −Impacto ecológico y social alto por inundación de hábitats y desplazamiento de comunidades, dependencia de disponibilidad hídrica.
Solar: +baja emisión durante operación, escalable y distribuible, menor impacto hídrico. −Intermitencia (día/nublado) y necesidad de materiales/tierras; costos de almacenamiento para continuidad.
Balance: Hidráulica es eficiente y firme pero con mayor costo ambiental; solar es más amigable localmente pero necesita integración con almacenamiento y redes.
Si el calor latente de fusión del agua es 334 J/g, ¿qué cantidad de energía se necesita para fundir 200 g de hielo a 0 °C?
Energía para fundir 200 g de hielo: Q=m⋅Lf=200 g⋅334 J\cdotpg−1=66,800 J.Q = m \cdot L_f = 200\ {g} \cdot 334\ \{J·g}^{-1} = 66,800\ \{J}.Q=m⋅Lf=200 g⋅334 J\cdotpg−1=66,800 J.
Compara las propiedades del estado sólido y líquido, y explica por qué los sólidos no fluyen pero los líquidos sí.
Sólido: Partículas en posiciones fijas (ordenadas), fuerzas intermoleculares fuertes, volumen y forma definidos → no fluyen.
Líquido: Partículas más cercanas que en gas pero con capacidad de moverse/ deslizarse unas sobre otras, fuerzas intermoleculares moderadas, volumen definido pero forma variable → fluyen.
Por qué no fluyen los sólidos: las partículas no pueden reorganizarse libremente porque están en una red rígida con energía de enlace mayor que la energía térmica disponible.
Imagina un planeta donde el agua tuviera un calor específico muy bajo. ¿Cómo cambiaría la vida en ese planeta en comparación con la Tierra?
Si el agua tuviera calor específico muy bajo (hipótesis): las temperaturas cambiarían rápida y ampliamente con pequeñas variaciones de energía. Resultados esperados: océanos y atmósfera con menor capacidad amortiguadora → climas extremos más frecuentes y severos; organismos necesitarían mecanismos fisiológicos mucho más robustos para tolerar oscilaciones térmicas rápidas; ciclo hidrológico y estabilidad ecológica cambiarían drásticamente. En suma: vida y clima mucho más volátiles — difícil de sostener complejidad biológica como la de la Tierra.