Propriedades extensas: recursos e exemplos - Ciência - 2023

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As propriedades extensas são aqueles que dependem do tamanho ou porção do assunto que está sendo considerado. Enquanto isso, as propriedades intensivas são independentes do tamanho da matéria; portanto, eles não mudam quando você adiciona material.

Entre as propriedades extensivas mais emblemáticas estão a massa e o volume, pois quando se modifica a quantidade de material a ser considerada, eles variam. Como outras propriedades físicas, eles podem ser analisados sem uma mudança química.

A medição de uma propriedade física pode mudar o arranjo da matéria em uma amostra, mas não a estrutura de suas moléculas.

Da mesma forma, grandes quantidades são aditivas, ou seja, podem ser adicionadas. Se for considerado um sistema físico formado por várias partes, o valor de uma quantidade extensa no sistema será a soma do valor da quantidade extensiva nas diferentes partes dele.

Exemplos de propriedades extensas são: peso, força, comprimento, volume, massa, calor, potência, resistência elétrica, inércia, energia potencial, energia cinética, energia interna, entalpia, Energia livre de Gibbs, entropia, capacidade de calor de volume constante ou capacidade de calor de pressão constante.

Observe que propriedades extensas são comumente usadas em estudos termodinâmicos. No entanto, ao determinar a identidade de uma substância, eles não são muito úteis, uma vez que 1g de X não é fisicamente diferente de 1g de Y. Para diferenciá-los, é necessário confiar nas propriedades intensivas de X e Y.

Características de propriedades extensas

São aditivos

Uma propriedade extensiva é aditiva às suas partes ou subsistemas. Um sistema ou material pode ser dividido em subsistemas ou partes e a extensa propriedade considerada pode ser medida em cada uma das entidades indicadas.

O valor da propriedade extensiva do sistema ou material completo é a soma do valor da propriedade extensiva das peças.

No entanto, Redlich destacou que a atribuição de uma propriedade como intensiva ou extensiva pode depender da forma como os subsistemas estão organizados e se há interação entre eles.

Portanto, indicar o valor de uma propriedade extensiva de um sistema como a soma do valor da propriedade extensiva nos subsistemas pode ser uma simplificação.

Relação matemática entre eles

Variáveis como comprimento, volume e massa são exemplos de quantidades fundamentais, que são propriedades extensas. Os montantes deduzidos são variáveis expressas como uma combinação dos montantes deduzidos.

Se uma quantidade fundamental, como a massa de um soluto em uma solução, for dividida por outra quantidade fundamental, como o volume da solução, obtém-se uma quantidade deduzida: a concentração, que é uma propriedade intensiva.

Em geral, dividir uma propriedade extensa por outra propriedade extensa resulta em uma propriedade intensiva. Considerando que se uma propriedade extensa é multiplicada por uma propriedade extensa, uma propriedade extensa é obtida.

É o caso da energia potencial, que é uma propriedade extensiva, é o produto da multiplicação de três propriedades extensivas: massa, gravidade (força) e altura.

Uma propriedade extensa é uma propriedade que muda conforme a quantidade de matéria muda. Se a matéria for adicionada, haverá um aumento em duas propriedades extensas, como massa e volume.

Exemplos

Massa

É uma propriedade extensa que mede a quantidade de matéria em uma amostra de qualquer material. Quanto maior a massa, maior será a força necessária para colocá-lo em movimento.

Do ponto de vista molecular, quanto maior a massa, maior o aglomerado de partículas experimentado pelas forças físicas.

Massa e peso

A massa de um corpo é a mesma em qualquer lugar da Terra; enquanto seu peso é uma medida da força da gravidade e varia com a distância do centro da Terra. Como a massa de um corpo não varia com sua posição, a massa é uma propriedade extensiva mais fundamental do que seu peso.

A unidade fundamental de massa no sistema SI é o quilograma (kg). O quilograma é definido como a massa de um cilindro de platina-irídio armazenado em um cofre em Sèvres, perto de Paris.

1000 g = 1 kg

1000 mg = 1 g

1000000 μg = 1 g

comprimento

É uma propriedade extensa que se define como a dimensão de uma linha ou de um corpo considerando sua extensão em linha reta.

O comprimento também é definido como a magnitude física que permite marcar a distância que separa dois pontos no espaço, que pode ser medida, segundo o Sistema Internacional, com a unidade metro.

Volume

É uma propriedade extensa que indica o espaço que um corpo ou material ocupa. No sistema métrico, os volumes são geralmente medidos em litros ou mililitros.

1 litro é igual a 1.000 cm³. 1 ml é 1cm³. No Sistema Internacional, a unidade fundamental é o metro cúbico, e o decímetro cúbico substitui a Unidade Métrica o litro; isto é, um dm³ é igual a 1 L.

Força

É a capacidade de realizar trabalho físico ou movimento, bem como o poder de sustentar um corpo ou resistir a um empurrão. Essa extensa propriedade tem efeitos claros para grandes quantidades de moléculas, uma vez que, considerando as moléculas individuais, elas nunca ficam paradas; eles sempre se movem e vibram.

Existem dois tipos de forças: as que atuam em contato e as que atuam à distância.

O Newton é a unidade de força, definida como a força aplicada a um corpo com massa de 1 quilograma, comunicando uma aceleração de 1 metro por segundo ao quadrado.

Energia

É a capacidade da matéria de produzir trabalho na forma de movimento, luz, calor, etc. Energia mecânica é a combinação de energia cinética e energia potencial.

Na mecânica clássica, diz-se que um corpo funciona quando altera o estado de movimento de um corpo.

Moléculas ou qualquer tipo de partícula sempre possuem níveis de energia associados e são capazes de realizar trabalho com os estímulos apropriados.

Energia cinética

É a energia associada ao movimento de um objeto ou partícula. As partículas, embora sejam muito pequenas e, portanto, tenham pouca massa, viajam a velocidades que beiram a da luz. Como depende da massa (1 / 2mV²), é considerada uma propriedade extensa.

A energia cinética de um sistema em qualquer instante do tempo é a simples soma das energias cinéticas de todas as massas presentes no sistema, incluindo a energia cinética rotacional.

Um exemplo é o sistema solar. Em seu centro de massa, o Sol está quase estacionário, mas os planetas e planetóides estão em movimento ao seu redor. Esse sistema serviu de inspiração para o modelo planetário de Bohr, no qual o núcleo representava o sol e os elétrons, os planetas.

Energia potencial

Independentemente da força que o origina, a energia potencial que um sistema físico possui representa a energia armazenada em virtude de sua posição. Dentro de um sistema químico, cada molécula possui sua própria energia potencial, por isso é necessário considerar um valor médio.

A noção de energia potencial está relacionada às forças que atuam sobre o sistema para movê-lo de uma posição a outra no espaço.

Um exemplo de energia potencial está no fato de que um cubo de gelo atinge o solo com menos energia em comparação com um bloco sólido de gelo; Além disso, a força do impacto também depende da altura onde os corpos são lançados (distância).

Energia potencial elástica

Conforme uma mola é esticada, observa-se que mais esforço é necessário para aumentar o grau de estiramento da mola. Isso ocorre porque uma força é gerada dentro da mola que se opõe à deformação da mola e tende a devolvê-la à sua forma original.

Diz-se que a energia potencial (energia potencial elástica) se acumula na primavera.

Quente

O calor é uma forma de energia que sempre flui espontaneamente de corpos com maior teor calórico para corpos com menor teor calórico; isto é, do mais quente ao mais frio.

O calor não é uma entidade como tal, o que existe é a transferência de calor, de locais com temperaturas mais elevadas para locais com temperaturas mais baixas.

As moléculas que compõem um sistema vibram, giram e se movem, causando uma energia cinética média. A temperatura é proporcional à velocidade média das moléculas em movimento.

A quantidade de calor transferida é geralmente expressa em Joule e também em calorias. Existe uma equivalência entre as duas unidades. Uma caloria equivale a 4.184 Joule.

O calor é uma propriedade extensa. No entanto, o calor específico é uma propriedade intensiva, definida como a quantidade de calor necessária para elevar a temperatura de 1 grama da substância em um grau Celsius.

Assim, o calor específico varia para cada substância. E qual é a conseqüência? Na quantidade de energia e tempo que leva para o mesmo volume de duas substâncias ser aquecido.

Assuntos de interesse

Propriedades qualitativas.

Propriedades quantitativas.

Propriedades gerais.

Propriedades da matéria.

Referências

Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (15 de outubro de 2018). A diferença entre propriedades intensivas e extensas. Recuperado de: Thoughtco.com
Agência de Educação do Texas (TEA). (2018). Propriedades da matéria. Recuperado de: texasgateway.org
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Fundação CK-12. (19 de julho de 2016). Propriedades extensas e intensivas. Chemistry LibreTexts. Recuperado de: chem.libretexts.org
Os editores da Encyclopaedia Britannica. (10 de julho de 2017). Energia cinética. Encyclopædia Britannica. Recuperado de: britannica.com