Conceptos Fundamentales de Física y Química
Propiedades Coligativas
Las propiedades coligativas son aquellas propiedades de las disoluciones que dependen únicamente de la cantidad de soluto presente, sin importar su naturaleza. Cantidades iguales de solutos diferentes producen el mismo efecto. Incluyen:
- Descenso crioscópico: El soluto dificulta la solidificación, haciendo que la mezcla congele a menor temperatura que el disolvente puro. La variación de temperatura es proporcional a la molalidad de la disolución.
- Ascenso ebulloscópico: El soluto dificulta la ebullición, elevando la temperatura a la que la disolución hierve en comparación con el disolvente puro. La variación de temperatura es proporcional a la molalidad de la disolución.
- Presión osmótica: Es la presión necesaria para detener el flujo de disolvente a través de una membrana semipermeable que separa dos disoluciones de diferente concentración. El disolvente se mueve de la disolución más diluida a la más concentrada, ejerciendo presión sobre la membrana.
πV=nRT
Impulso y Cantidad de Movimiento
El impulso mide la relación entre la fuerza y el tiempo durante el que actúa: i = F*t (N.s).
La cantidad de movimiento mide la relación entre la masa de un cuerpo y su velocidad: P = m*V (kg m/s).
Un impulso aplicado sobre un cuerpo cambia su cantidad de movimiento, siendo dicho cambio igual al impulso realizado.
Desplazamiento y Trayectoria
Desplazamiento: Distancia en línea recta entre dos posiciones del movimiento en sentido de avance.
Trayectoria: Camino que sigue el objeto en su movimiento.
Principio de Conservación de la Cantidad de Movimiento
Si sobre un cuerpo no actúa ninguna fuerza o la resultante de las fuerzas que actúan es cero, la cantidad de movimiento permanece constante.
Fuerza de Rozamiento
Es la fuerza debida al contacto entre el cuerpo que se mueve y la superficie sobre la que se mueve. Siempre se opone al movimiento (frena). FR = μN, donde μ es el coeficiente de rozamiento (adimensional) y N es la fuerza normal (Newtons).
Fuerza Normal
Es la fuerza de reacción a las fuerzas de apoyo del cuerpo contra la superficie sobre la que se mueve. Se mide en Newtons.
Fuerza y Tipos de Fuerzas
Fuerza: Es todo aquello capaz de cambiar el movimiento de los cuerpos o de deformarlos. Se mide en Newtons.
Tipos de Fuerzas según su Actuación:
- Fuerzas de contacto: Necesitan estar en contacto con el objeto para actuar sobre él (ej: empujar algo con la mano).
- Fuerzas a distancia: Pueden actuar sobre un objeto sin necesidad de tocarlo (ej: la fuerza gravitatoria).
Tipos de Fuerzas según el Tiempo de Actuación:
- Instantáneas: Actúan solo en un instante (ej: un disparo).
- Continuas: Actúan durante un intervalo de tiempo medible (ej: mover una silla).
Leyes Ponderales
- Ley de los Volúmenes de Reacción (Gay-Lussac): La relación entre los volúmenes de los gases que reaccionan o se producen en una reacción química, medidos en las mismas condiciones de presión y temperatura, es una relación de números enteros sencillos.
- Ley de las Proporciones Múltiples (Dalton): Cuando dos elementos se combinan para formar varios compuestos distintos, una cantidad constante de uno de ellos se une con cantidades variables del otro, que forman entre sí una relación de números sencillos.
- Ley de las Proporciones Definidas (Proust): Cuando varios elementos se unen para formar una sustancia determinada, lo hacen siempre en una relación ponderal constante, independientemente del proceso seguido para su formación.
Teoría de Planck
La energía es discontinua y se propaga en pequeños fotones, siendo directamente proporcional a la frecuencia: E = hv.
Criterios de la Tabla Periódica
- Orden creciente de número atómico, con elementos de propiedades similares en vertical.
- Los elementos de un mismo periodo tienen el mismo número de capas electrónicas, que coincide con el número del periodo.
Conceptos de Velocidad y Aceleración
- Velocidad media: Cambio de posición en un intervalo de tiempo (m/s). V = Δv/Δt
- Velocidad instantánea: Valor de la velocidad en cada instante (m/s). V = dr/dt
- Aceleración media: Cambio de velocidad en un intervalo de tiempo (m/s²). A = Δv/Δt
- Aceleración instantánea: Cambio de velocidad en cada instante (m/s²)
Sistemas de Referencia
- Sistema de referencia: Sistema de ejes X, Y desde el que se mide el movimiento.
- Inercial: Sistema de referencia en reposo o con velocidad constante (sin aceleración). Se cumplen las leyes de Newton.
- No inercial: Sistema de referencia con aceleración. Requiere factores de corrección en las medidas.
Componentes Intrínsecas de la Aceleración
Son los componentes de la aceleración respecto a la trayectoria. La velocidad es un vector tangente a la trayectoria.
- Aceleración tangencial: Mide el cambio del módulo de la velocidad respecto al tiempo (acelera o frena).
- Aceleración normal: Mide el cambio de dirección de la velocidad respecto al tiempo (en giros).
Ambas se miden en m/s².
Espectro de Emisión y Absorción
El espectro de la luz es la descomposición de la luz en sus diferentes longitudes de onda.
- Espectro de absorción: Se hace pasar luz a través de la muestra, se descompone con un prisma y se recoge en una pantalla. Se observa el espectro continuo de la luz con rayas negras debidas a la energía absorbida por la muestra.
- Espectro de emisión: Se somete la muestra a calor o a una descarga eléctrica y la luz que emite se descompone con un prisma óptico y se recoge en una pantalla. Se observan rayas de color sobre fondo negro.
Conceptos de Cantidad de Sustancia
- Masa molar: Masa en gramos que corresponde a 1 mol de sustancia y coincide numéricamente con su masa molecular en Umas.
- Volumen molar: Volumen de un mol de sustancia en estado gaseoso, en condiciones normales.
- Molaridad: Moles de soluto por litro de disolución (mol/litro).
- Fracción molar: Relación de los moles de cada componente de la mezcla frente a los moles totales.
- Molalidad: Relación entre los moles de soluto y la masa en kg del disolvente (mol/kg).
- Mol: Unidad de la magnitud llamada cantidad de sustancia. Un mol supone coger en gramos la misma cantidad numéricamente que su masa molecular en Umas, conteniendo siempre 6.023 × 10²³ entidades.
Magnitudes Escalares y Vectoriales
- Magnitud escalar: Queda completamente determinada por un número y sus unidades (ej: tiempo, masa).
- Magnitud vectorial: Requiere, además de un valor numérico y sus unidades (módulo), la especificación de su dirección y sentido (ej: fuerza, desplazamiento, velocidad).
Vectores
Un vector es un segmento orientado.
Partes de un Vector:
- Módulo: Longitud del vector.
- Dirección: Inclinación del vector (horizontal, vertical, oblicua). Se calcula el ángulo con la horizontal.
- Sentido: Hacia donde apunta la flecha, indicado con signos.
- Punto de aplicación (Origen): Donde actúa.
- Componentes de un vector: Proyección del vector sobre cada uno de los ejes.