Unidad de Aprendizaje No 1. Materia y Energía

Unidad de Aprendizaje No. 1.
Materia y Energía
Definición de conceptos:
Materia: Todo aquello que tiene masa y ocupa un espacio.

Es de anotar que la materia se puede ver o no ver, tocar o no tocar, sigue siendo
materia. Ejemplo: aire, suelo, agua, gas natural, plantas, alimentos, etc.
Química: Rama de las ciencias que se encarga del estudio de la materia y los
cambios que experimenta.
Masa (m): Es la medida directa de la cantidad de materia de un objeto. La masa es
una propiedad constante.
Ejemplos: Un avión tiene una masa mas grande que una bicicleta. Un galón de agua
tiene más masa que un galón de gasolina. Un huevo de avestruz tiene una masa
mayor que un huevo de gallina.
La masa es una cantidad intrínseca, es decir que no depende de otros factores. Se
mide en una balanza en unidades de g (gramo), Kg (kilogramo), etc.
Figura 1. Algunos ejemplos de balanzas
Tarea: Consultar quién fue el inventor de la balanza y en qué época más o menos?.
La masa de un objeto también define o determina otras propiedades como: Inercia,

peso y densidad.
Inercia: Es la resistencia que opone un objeto a sufrir cualquier cambio en su estado
de movimiento. (según la mecánica Newtoniana la fuerza de inercia Fi = m•a). Por
lo tanto, a mayor masa, mayor inercia.
Peso (w): Es la fuerza con que la tierra atrae un cuerpo por acción de la fuerza de
la gravedad (g). Lo determina la masa del objeto, la masa de la tierra y la distancia
entre el objeto y el centro de gravedad de la tierra. A mayor atracción, mayor peso.
 w = m•g
El peso es una cantidad extrínseca, por lo tanto no es constante, es decir que
depende de factores externos como: altitud, distancia del objeto al centro de
gravedad de la tierra y de la masa del objeto. El peso se mide en un instrumento
llamado dinamómetro en unidades de Newton (N) = Kg.m/s2
Tarea: Consultar cómo es un dinamómetro y cómo funciona para medir el peso de
un objeto?.
Es de anotar que comúnmente se suele utilizar indistintamente los términos masa y
peso como si fueran palabras equivalentes.
Figura 2. Comparación entre masa y peso

Figura 3. Relación de masa y peso entre la tierra y la luna
Densidad: Es la cantidad de masa de una sustancia o materia contenida en un

volumen determinado. Dá una idea del grado de asociatividad de la materia.
La densidad se expresa en unidades de masa sobre unidades de volumen debido
a que:
Por lo tanto, una masa grande ocupando un volumen pequeño conduce a una
densidad grande, ya que según la ecuación anterior, la densidad es directamente
proporcional a la masa e inversamente proporcional al volumen.
Las unidades de masa pueden ser: g (gramo), Kg (kilogramo), mientras que las
unidades de volumen pueden ser: m3 (metro cúbico), L (litro), cm3 = mL (centímetro
cúbico = mililitro). Por lo cual las unidades de densidad pueden ser: g/mL, Kg/L, etc.
Tarea: (1) Calcular la densidad de una sustancia líquida cuya masa es de 2.5g y
ocupa un volumen de 4 mL. (2) Calcular la masa en (g) de un cuerpo cuya densidad
es 0.5Kg/cm3 y su volumen es 0.3 L.
Estados de agregación de la materia: Están relacionados con el grado de asociación
u organización de las partículas que la componen.
En general existen 3 estados principales:
(a) Sólido: Estado en que las partículas tienen mayor grado de asociación u
organización. Las partículas se encuentran en mayor proximidad unas de otras y
movimientos muy limitados. Ejemplos: Oro, piedra, madera, carbón, etc.
(b) Líquido: En este estado hay un grado intermedio de organización de las
partículas y un movimiento mayor que en el sólido. Ejemplos: agua, gasolina,
alcohol, etc.
(c) Gaseoso: Es el estado de máximo desorden, mayor movimiento y separación
de las partículas. Ejemplos: aire, gas natural, helio, etc.
Cambios de estado de la materia: Son aquellos efectos sobre su apariencia física

que experimenta la materia por acción del aumento o disminución de la temperatura,
pero que no incluyen modificaciones en su composición.
Figura 4. Diagrama de cambios de estado de la materia

Clasificación de la materia:
Propiedades físicas y químicas de la materia: Son cualidades propias de la materia

útiles para su descripción.
(i) Propiedades físicas: Son aquellas que se pueden medir y observar sin que
cambie la composición o identidad de la sustancia.
Ejemplos: Olor, sabor, color, p.f., p. eb., densidad, índice de refracción, solubilidad,
tiempo de retención, rotación específica, etc.
Las propiedades medibles pueden ser intensivas (no dependen de la cantidad de
sustancia) o extensivas (dependen de la cantidad de sustancia).
(ii) Propiedades químicas: Implican un cambio en la composición de la sustancia,

mediada por una reacción química.
Ejemplo: Procesos de oxidación, procesos de reducción, combustión, acidéz,
basicidad, etc.
Energía: Es la capacidad que se tiene (hombre, máquina, etc.) para realizar un
trabajo.
Existen diversas formas de energía: Eléctrica, química, mecánica, radiante (luz),

potencial, atómica, traslacional, vibracional, rotacional, térmica, etc.
En particular, la energía calórica la cual se transfiere de un objeto a otro cuando hay
diferencias de temperatura entre ellos, se puede determinar en términos del valor
de la temperatura final.
El calor se transmite del objeto más caliente al objeto más frio hasta llegar a una
temperatura final de equilibrio.
Tarea: Consultar los modos como se transmite el calor
Unidades de energía: Como la energía está relacionada con el trabajo las unidades
son, entre otras:
- Para el sistema internacional (SI) = joule o julio (J) = 1 Newton x m
- Para el sistema CGS = Ergio  1 Ergio = 1.0 x 10-7 J
- Para el sistema técnico = Kilográmetro
- Otra unidad es la caloría (cal)  1 cal = 4.18 J
Escalas de temperatura: La temperatura está relacionada con la energía cinética

(movimiento) de las partículas que conforman la materia. Hay diversas escalas para
reportar la temperatura de un cuerpo o del medio. Son escalas arbitrarias las cuales
asumen ciertos parámetros, de las cuales la más importante es la escala Kelvin (K)
o escala absoluta aceptada por el sistema internacional de medidas (SI). También
existe la escala Celsius o centígrada (C) y la Fahrenheit (F), entre otras.
La temperatura se mide en un instrumento llamado termómetro.
Figura 5. Algunos termómetros de uso común
Comparación entre las tres escalas de temperatura:
Tomado de: https://ciencias-quimica-y-biologia.webnode.es/news/escalas-de-temperatura/

El cero absoluto: Es la temperatura más baja que teóricamente se puede alcanzar.
A esta temperatura existiría el “reposo absoluto” de la materia.
- La escala celcius es la más común en laboratorios, en la industria y socialmente
más usada.
- La escala Fahrenheit es la más usada en USA
Tarea: Consultar otras escalas de temperatura y sus valores de punto de ebullición

del agua, punto de fusión del agua, temperatura corporal y cero absoluto.
Equivalencias entre las tres escalas de temperatura:
Tarea: (a) El helio (He) tiene un punto de ebullición de -452 oF. Cuál será su
temperatura en oC?, en oK?. (b) Una reacción procede a 75 oC. Cuál será su valor
en oK?, en oF?.

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Materia: Todo aquello que tiene masa y ocupa un espacio.

Figura 1. Algunos ejemplos de balanzas

La masa de un objeto también define o determina otras propiedades como: Inercia,

Figura 2. Comparación entre masa y peso

Densidad: Es la cantidad de masa de una sustancia o materia contenida en un

Cambios de estado de la materia: Son aquellos efectos sobre su apariencia física

Figura 4. Diagrama de cambios de estado de la materia

Propiedades físicas y químicas de la materia: Son cualidades propias de la materia

(ii) Propiedades químicas: Implican un cambio en la composición de la sustancia,

Existen diversas formas de energía: Eléctrica, química, mecánica, radiante (luz),

Tarea: Consultar los modos como se transmite el calor

Escalas de temperatura: La temperatura está relacionada con la energía cinética

Figura 5. Algunos termómetros de uso común

Comparación entre las tres escalas de temperatura:

Tomado de: https://ciencias-quimica-y-biologia.webnode.es/news/escalas-de-temperatura/

Tarea: Consultar otras escalas de temperatura y sus valores de punto de ebullición

Equivalencias entre las tres escalas de temperatura:

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