Intensywne i ekstensywne własności materii

W nauce materia jest rozumiana jako wszystko, co ma masę i zajmuje miejsce w przestrzeni. Materia może występować we wszechświecie w wielu różnych formach, a każda z tych form charakteryzuje się zestawem właściwości.

Właściwości materii są zatem definiowane jako wszystkie cechy ciała lub substancji wyposażonej w masę, którą możemy w jakiś sposób zmierzyć lub zaobserwować w określonych warunkach. Jest to dość szerokie pojęcie obejmujące dużą liczbę różnych właściwości, co powoduje konieczność ich podziału lub klasyfikacji.

Najprostszy sposób podziału lub klasyfikacji właściwości materii opiera się na ich zależności od wielkości lub rozciągłości ciała lub substancji, do której się odnoszą. W tym sensie właściwości można podzielić na:

• rozległe właściwości
• intensywne właściwości

Następnie zobaczymy, czym jest każdy z tych typów właściwości, a także kilka ich przykładów.

rozległe właściwości

Istnieje zestaw właściwości materii, który zmienia się w zależności od rozmiaru lub rozszerzenia ciała, do którego się odnosi; to znaczy, jego właściwości zależą od ilości obecnej materii. Właściwości te nazywane są właściwościami ekstensywnymi.

Istnieje wiele rozległych właściwości materii. Niektóre to właściwości fizyczne, inne chemiczne; niektóre są wielkościami wektorowymi, podczas gdy inne są wielkościami skalarnymi. Niezależnie od tego jednak rozpoznajemy je, ponieważ na ogół zwiększają się wraz ze wzrostem rozmiaru lub ilości obecnej materii.

Przykłady właściwości rozległych

Oto lista najpowszechniejszych właściwości ekstensywnych, a także kilka przykładów właściwości ekstensywnych stosowanych w termodynamice:

Masa (m)

Masa jest obszerną właściwością, która bezpośrednio mierzy ilość materii obecnej w ciele . W fizyce jest definiowana jako miara bezwładności ciała, czyli tendencji do przeciwstawiania się zmianie ruchu.

Jako właściwość materii, masa jest często reprezentowana przez małą literę m. W Międzynarodowym Układzie Jednostek (SI) masa jest mierzona w kg, ale istnieje wiele innych jednostek masy, w tym gram ze wszystkimi jego wielokrotnościami i podwielokrotnościami, funty i ich wielokrotności itp.

Masa jest właściwością intensywną, ponieważ im większy rozmiar systemu, tym większa jest jego masa.

Objętość

Objętość jest rozumiana jako ilość miejsca zajmowanego przez ciało. Ta właściwość daje nam wyobrażenie o wielkości ciał i, zgodnie z oczekiwaniami, im większy system, tym większa jest jego objętość.

Objętość jest mierzona w układzie SI w metrach sześciennych (m ³ ). Oprócz tych jednostek objętość można wyrazić w dowolnej sześciennej jednostce długości.

Waga

Często mylony z masą i ściśle z nią związany, ciężar to nic innego jak siła, z jaką planeta Ziemia przyciąga obiekty do swojego środka. Zgodnie z drugim prawem Newtona ciężar jest wprost proporcjonalny do masy, a zatem do ilości materii, więc jest to właściwość rozległa. Ponadto, będąc siłą, ciężar jest również właściwością wektorową, chociaż w większości przypadków używana jest tylko jego wartość liczbowa.

W przeciwieństwie do masy, jednostkami masy są jednostki siły, takie jak między innymi Newton (Nw), dyna (dyn) i kilogram-siła.

ciepło

Ciepło to ilość energii cieplnej, którą należy dostarczyć do układu, aby zwiększyć jego temperaturę, lub ilość energii cieplnej, która musi zostać uwolniona, aby się ochłodzić. Ta ilość oczywiście zależy od ilości materii, więc jest to właściwość rozległa.

Na przykład podgrzanie 200 g wody znajdującej się w szklance to nie to samo, co podgrzanie 5 l.

absorbancja

Absorbancja jest miarą ilości światła o określonej długości fali (rozumianej jako barwa), jaką może pochłonąć próbka substancji lub mieszanina substancji . Jest to obszerna wielkość lub właściwość, ponieważ im większa ilość materii, przez którą światło musi przejść, tym większa ilość światła jest pochłaniana, czyli tym większa jest jego absorpcja.

Opór elektryczny

Opór elektryczny jest właściwością fizyczną, która mierzy opór stawiany przez materiał przepływowi przez niego prądu elektrycznego. Ta właściwość ma szczególny związek z rozszerzeniem systemu, ponieważ zwiększa się wraz ze wzrostem długości przewodu, ale maleje wraz ze wzrostem pola przekroju poprzecznego przewodu.

W każdym razie, ponieważ zależy to od wymiarów lub rozszerzenia systemu, jest to właściwość rozległa.

przewodnictwo elektryczne

Przewodnictwo elektryczne jest odwrotną właściwością oporu. Mierzy to łatwość, z jaką materiał może przewodzić elektryczność i jest powiązana z długością przewodu w sposób przeciwny do oporu, zwiększając się wraz z polem przekroju poprzecznego przewodu, ale zmniejszając się wraz z długością przewodu.

intensywne właściwości

Właściwości intensywne są przeciwieństwem właściwości ekstensywnych. Oznacza to, że są to właściwości, które nie zależą od ilości materii, ale tylko od jej składu. Te właściwości są bardzo przydatne do scharakteryzowania materiału, z którego wykonany jest przedmiot.

Właściwości intensywne wywodzące się z właściwości ekstensywnych

Wiele właściwości intensywnych pochodzi z pewnych właściwości ekstensywnych, które są znormalizowane przez podzielenie przez ilość materii (na przykład przez masę lub mole), podczas gdy inne są właściwościami intensywnymi same w sobie i nie wynikają z żadnej właściwości ekstensywnej.

Te właściwości intensywne, które są obliczane jako właściwość ekstensywna podzielona przez masę, są zwykle nazywane w taki sam sposób, jak właściwość ekstensywna, przez dodanie słowa „specyficzny” lub „specyficzny” na końcu. Zatem właściwość intensywna obliczona jako objętość podzielona przez masę nazywa się objętością właściwą, ciepło podzielone przez masę nazywa się ciepłem właściwym i tak dalej.

Z drugiej strony, niektóre właściwości ekstensywne można przekształcić we właściwości intensywne, dzieląc je przez liczbę moli. W takich przypadkach rozległe właściwości są przekształcane w wielkości molowe, takie jak objętość molowa, molowa pojemność cieplna, molowa entalpia reakcji itp.

Przykłady właściwości intensywnych

Temperatura

Temperatura jest miarą termicznego poruszenia atomów i cząsteczek tworzących materię. Jest to właściwość intensywna, ponieważ jeśli ciało jest w równowadze termicznej, jego temperatura będzie taka sama w każdym punkcie, niezależnie od wielkości układu.

Na przykład, jeśli basen wypełniony wodą ma temperaturę 20°C i wyciągniemy pełną szklankę tej wody, temperatura wody w szklance będzie taka sama jak w całym basenie, mimo że składa się z znacznie mniejszą ilość materii.

Presja

Ciśnienie definiuje się jako siłę wywieraną na powierzchnię ciała na jednostkę powierzchni.

Jest to właściwość intensywna, ponieważ gdy ciało podda się ciśnieniu np. atmosfery lub innego płynu, ciśnienie jest takie samo w każdym punkcie jego powierzchni i nie zmienia się, jeśli zwiększymy rozmiary ciała lub modyfikujemy jego powierzchnię.

Ciśnienie można mierzyć w różnych jednostkach, takich jak paski (Pa, jednostka systemu metrycznego), atmosfery, psi (funty na cal kwadratowy, jednostka w systemie imperialnym lub angielskim), milimetry słupa rtęci (mmHg), metry wody (m H ₂ 0) itp.

Gęstość

Gęstość mierzy ilość masy substancji przypadającą na jednostkę objętości. Jest to typowy przykład intensywnej właściwości charakterystycznej dla każdego materiału. W wielu przypadkach ta właściwość służy do odróżnienia jednej substancji od drugiej. Na przykład w starożytności używano go do odróżniania metali szlachetnych od tanich imitacji lub wykrywania kawałków, które nie były solidne. Gęstość jest wyrażana w jednostkach masy względem objętości, takich jak g/mL, g/L, kg/m ³ itd.

przewodnictwo elektryczne

Jest to intensywna wersja przewodnictwa. Jednak podczas gdy ta ostatnia mierzy, jak dobrze przewodnik o określonych wymiarach przewodzi elektryczność, przewodnictwo mierzy, jak dobrze przewodzi elektryczność materiał, niezależnie od jego kształtu lub wymiarów.

rezystancja

To samo, co dzieje się z przewodnictwem i przewodnictwem, dzieje się z rezystywnością i rezystancją. Rezystywność mierzy, jak bardzo materiał przeciwstawia się przewodzeniu przez niego prądu elektrycznego.

Kolor, zapach i smak

Te trzy są właściwościami jakościowymi opartymi na naszych zmysłach. Kolor jest właściwością intensywną, ponieważ kolor substancji nie zależy od jej ilości. Na przykład mleko jest białe, niezależnie od tego, czy mamy 1 mililitr, czy galon. Nie możemy powiedzieć, że mleko jest mniej lub bardziej białe, ponieważ mamy mniej lub więcej mleka. Coś podobnego dzieje się ze smakiem i zapachem. Na przykład woda morska smakuje tak samo słono, bez względu na to, ile wody morskiej spróbujemy.

Stężenie

Stężenie jest intensywną właściwością charakteryzującą roztwory, ponieważ reprezentuje proporcje, w jakich ich składniki są mieszane, niezależnie od całkowitej ilości obecnego roztworu.

objętość molowa

Odpowiada objętości podzielonej przez liczbę moli i reprezentuje objętość, jaką zajmuje mol substancji w zbiorze danych warunków.

absorpcja molowa

Odpowiada intensywnej formie chłonności. Odnosi się do jednostki absorbancji na jednostkę stężenia na jednostkę długości drogi optycznej światła. Innymi słowy, jest to absorbancja, jaką miałby roztwór o jednostkowym stężeniu zawarty w komórce optycznej o jednostkowej długości.

Bibliografia

Álvarez, DO (2021, 30 września). Właściwości intensywne i ekstensywne . Przykłady. https://www.ejemplos.co/20-ejemplos-de-propiedades-intensivas-y-extensivas/

Chang, R., Manzo, Á. R., Lopez, PS i Herranz, ZR (2020). Chemia ( ^wyd . 10). Edukacja McGraw-Hill.

Padial, J. (2017, 30 października). Jakie są właściwości intensywne i ekstensywne materii? ciekawski. https://curiosoando.com/propiedades-intensive-y-extensivas-de-la-materia

Intensywne i ekstensywne właściwości . (2021, 2 czerwca). Wyróżnik. https://www.diferenciador.com/propiedades-intensivas-y-extensivas/

Intensywne i ekstensywne właściwości materii . (2014, 23 lutego). Chemia i coś jeszcze. https://quimicayalgomas.com/quimica-general/propiedades-intensivas-y-extensivas-de-la-materia/