Una propiedad intensiva es una propiedad física que nos permite identificar una sustancia sin importar la cantidad de sustancia que poseemos. La principal característica de las propiedades intensivas es que tienen el mismo valor en cualquier parte del sistema que se mida.
Por ejemplo, si medimos la temperatura del agua en una botella o en un vaso en la misma habitación será la misma, aunque sean diferentes cantidades.
Ejemplos de propiedades intensivas
Densidad: es la cantidad de masa que se encuentra en un espacio determinado. Se mide en kilogramos por metro cúbico kg/m3. Por ejemplo, la densidad del hierro es 7800 kg/m3.
Temperatura: es la medida de la energía interna de un cuerpo. Se mide en grados Celsius, (ºC), grados Fahrenheit (ºF) o kelvin (K).
Punto de fusión: es la temperatura a la cual una sustancia en estado sólido pasa al estado líquido, y viceversa. Por ejemplo, el aluminio se funde a 660ºC, sean 20 gramos o 100 gramos del metal.
Punto de ebullición: es la temperatura a la cual una sustancia en estado líquido pasa al estado gaseoso. Por ejemplo, el alcohol se evapora a los 78 ºC.
Gravedad específica: es la relación de la densidad de un material con respecto a la densidad del agua. También se le conoce como densidad relativa, porque compara cuán denso es algo con relación al agua. Por ejemplo, la densidad relativa del aluminio es 2,7.
Conductancia: es la propiedad de los materiales para describir la facilidad de conducir la electricidad. Se mide en siemens (S).
Resistividad: es la propiedad de un material para resistir el flujo de electricidad. Depende del material, pero no de su cantidad. Se mide en ohms metro (Ω). Por ejemplo, la resistividad del cobre es menor (1,72 x 10-8 Ω.m) que la madera (108 Ω.m), por eso el cobre es mejor conductor que la madera.
Conductividad térmica: es la propiedad que tiene un material para conducir el calor. Se mide en watt por metro kelvin (W/m.K). Por ejemplo, la conductividad térmica del plomo es menor que la del cobre, lo que significa que el cobre es mejor conductor del calor.
Viscosidad: es una propiedad de los fluidos que se manifiesta como la resistencia a fluir. Se mide en Newton segundo por metro cuadrado (N.s/m2. Por ejemplo, la glicerina tiene una viscosidad mayor que el agua, así sea un litro de glicerina o un mililitro.
Calor específico: es la cantidad de energía que se necesita para subir 1 °C de temperatura de un kilogramo de una sustancia. Se mide como Joules por kilogramo por grado celsius, J/(kg °C). Por ejemplo, el calor específico del agua es 4186 J/(kg°C) y el del oro es 129 J/(kg°C).
Extensivas
En cambio, cuando se habla de propiedades extensivas se hace referencia a aquellas que sí dependen de la cantidad de materia que un cuerpo tiene, es decir, que son propiedades aditivas, cuyo valor total depende de la acumulación de los valores parciales de las partes de la materia. Por ejemplo, el peso de un cuerpo dependerá de qué tanta materia se esté pesando, ya que no pesan lo mismo una barrita de plomo que un grano de plomo.
Es importante recordar que toda materia está dotada de propiedades tanto intensivas como extensivas, ya que no son mutuamente excluyentes, simplemente reflejan perspectivas distintas de la materia.
¿Cuáles son las propiedades intensivas de la materia?
La materia cambia de estado al pasar por su punto de fusión y de ebullición
Propiedades intensivas como el punto de fusión no varían con la cantidad de materia.
Las propiedades intensivas de la materia son aquellas que no varían según la cantidad de materia observada. Pueden clasificarse en dos grupos: propiedades características (que permiten distinguir una sustancia de otra a partir de su valor) y propiedades generales (que son comunes a distintas sustancias).
Las principales propiedades intensivas de la materia son:
La densidad. Es la relación entre la masa de un cuerpo y el volumen que ocupa, es decir, qué tan estrecha es la disposición de sus partículas, de modo que en un mismo espacio pueda existir más o menos materia. Esta relación se expresa generalmente en kilogramos por metro cúbico (kg/m3) o gramos por centímetro cúbico (g/cm3). Por ejemplo, una lámina de aluminio tiene una densidad de 2 g/cm3, exactamente la misma que tendría una gruesa barra de aluminio.
La viscosidad. Es la resistencia a fluir que presentan los líquidos y semisólidos, debido a la fuerza de atracción que ejercen entre sí sus partículas. Esta resistencia depende normalmente de la temperatura a la que esté el fluido (ya que al añadir energía, las partículas pueden desplazarse más), y se expresa generalmente en unidades de fuerza por unidades de segundo, sobre unidades de superficie, por ejemplo, newtons por segundo por metro cuadrado (N.s/m2). Por ejemplo, una gota de aceite para motores tiene una viscosidad a los 20 °C de 0.03 N.s/m2, la misma que tendría un litro de la misma sustancia.
El punto de ebullición. Es la franja de temperatura a la cual un líquido hierve o ebulle, o sea, comienza a convertirse en gas (vapor). Esta propiedad se expresa en grados de temperatura (Celsius, Fahrenheit u otros) y puede variar dependiendo de la presión a la que esté sometida la materia, pero no depende de la cantidad de esta última. Por ejemplo, tanto un litro de agua como una taza de agua hierven ambos a 100 °C, si bien cada uno tardará un tiempo distinto en alcanzar dicha temperatura.
El punto de fusión. Es la franja de temperatura a la cual un cuerpo sólido se derrite o se funde, es decir, pasa al estado líquido. Esta propiedad se expresa también en grados de temperatura (Celsius, Fahrenheit u otros) y puede variar dependiendo de la presión atmosférica a la que esté sometida la materia, pero no depende de la cantidad de esta última. Por ejemplo, un cubito de hielo y una tonelada de hielo se derriten, a presión estándar, ambos al superar los 0 °C.
La dureza. Es la resistencia que ejercen los materiales a la alteración física, como la penetración, la abrasión, el rayado, entre otras. Existen diferentes escalas empleadas en la industria para medir la dureza (por ejemplo, la escala de Mohs, que va del 1 al 10), pero siempre es una propiedad inherente a la naturaleza de la materia, o sea, a la disposición de sus partículas. Por ejemplo, el yeso (CaSO4.2H2O) tiene una dureza de 2 en la escala de Mohs, que permite rayar su superficie con la uña con relativa dificultad, sin importar si se trata de un kilo de yeso o de una tonelada.
La solubilidad. Es la capacidad que presenta una sustancia de disolverse en otra específica (un disolvente). No todas las sustancias se disuelven en todos los disolventes, pero esta relación depende de la naturaleza de la materia (su carácter polar o apolar, más específicamente), y no de la cantidad de materia a disolver. Sin embargo, debe existir siempre una relación adecuada entre la cantidad de sustancia a disolver y el disolvente, pues a partir de cierto margen este último ya no puede asimilar más cantidad de materia disuelta. Otros factores que inciden en la solubilidad son la presión y la temperatura. Por ejemplo, una cucharadita de sal puede disolverse en un vaso de agua, del mismo modo que un kilo de sal puede disolverse en una tonelada de agua.
La conductividad eléctrica. Es la capacidad de una sustancia de permitir el flujo de la energía eléctrica a través de sus partículas, lo cual depende de su estructura atómica y molecular. Los metales, por ejemplo, son buenos conductores de la corriente porque sus átomos tienen electrones móviles en su capa superficial, unidos entre sí con vínculos débiles. La conductividad es lo contrario de la resistencia, y depende de ciertos factores físicos de la materia, como la temperatura. Además, se suele expresar en siemens por metro (S/m). Así, por ejemplo, un metro de plata (Ag) y un kilómetro de plata tienen la misma conductividad eléctrica de 63 x 106 a una temperatura de 20 °C.
La presión. Es una magnitud física que puede entenderse como la fuerza que actúa por unidad de superficie, expresada en newtons por metro cuadrado (N.m2) unidad también llamada pascal (Pa). Por ejemplo, cuando hablamos de presión atmosférica, nos referimos a la fuerza que ejerce la atmósfera sobre la superficie terrestre (1 atm). Dicha presión puede variar dependiendo de la altitud a la que se encuentre la superficie, pero no depende de la cantidad de materia gaseosa ni de la superficie: una atmósfera presiona por igual a un centímetro de roca que a un kilómetro.
La temperatura. Es una magnitud física que expresa la cantidad de calor asimilada por un cuerpo, o sea, la cantidad de energía cinética que moviliza sus partículas. Dicha cantidad de energía se expresa en grados (Celsius, Fahrenheit, entre otros) y no depende de la cantidad de materia. Por ejemplo, el agua puede ser calentada a 70 °C independientemente de si se trata de un litro o un vaso.
La compresibilidad. Es la propiedad de la materia de disminuir su volumen cuando se halla sometida a una presión o compresión determinadas, sin variar el resto de sus propiedades. La compresibilidad se expresa también en pascales, igual que la presión, y no depende de la cantidad de materia, sino de la naturaleza de la sustancia y del estado físico que tiene: líquidos y gases pueden ser comprimidos, mientras que los sólidos son muy difíciles de comprimir. Por ejemplo, el agua tiene una compresibilidad de 45,8 pascales, independientemente de si se trata de un litro o de una piscina entera.
¿Cuáles son las propiedades extensivas de la materia?
Una pesa es sostenida por un cordel.
Propiedades extensivas como el peso y el volumen se modifican con la masa.
Las propiedades extensivas de la materia son aquellas que varían dependiendo de la cantidad de materia observada. Son propiedades aditivas, es decir, se pueden sumar sus valores conforme se acumula la materia: el peso total de una barra de bronce aumenta si se le suma otra barra idéntica. Asimismo, de la división de una propiedad extensiva y otra se obtiene normalmente una propiedad intensiva: por ejemplo, al dividir la masa y el volumen se obtiene la densidad.
Las principales propiedades extensivas de la materia son:
El peso (P). Es la relación de la fuerza de la gravedad que actúa sobre un objeto, o lo que es igual, la fuerza que ejerce un cuerpo sobre un punto de apoyo, por la acción de un campo gravitatorio sobre la masa del objeto. Esto significa que depende de la fuerza gravitacional y de la cantidad de materia (o sea, la masa). Además, como todas las fuerzas, el peso se representa como un vector y se expresa en newtons (N) o también en kilogramos-fuerza (kgf). Así, por ejemplo, si sumamos dos kilogramos de plomo, estaremos aumentando la cantidad de materia y también el peso resultante.
La longitud (L). Es una magnitud fundamental, que indica la distancia entre un punto y otro de una superficie o un objeto y lo expresa normalmente en metros (m), kilómetros (km) o centímetros (cm). Se trata de una dimensión lineal, que varía de acuerdo a la cantidad de materia observada: mientras más materia o más superficie, más grande será la longitud medida. Así, por ejemplo, un metro de terreno y un kilómetro de terreno son dos medidas distintas de longitud que expresan cantidades distintas de superficie.
El volumen (V). Es una magnitud escalar y tridimensional, que expresa la cantidad de espacio que un cuerpo ocupa. Para ello emplea la unidad del metro cúbico (m3) o del litro (l), este último para los líquidos. Así, 1 litro equivale a 0,001 metros cúbicos. Existen, sin embargo, otras unidades de volumen de uso común. De cualquier modo, el volumen depende de las proporciones del cuerpo, o sea, de su cantidad de materia. Por ejemplo, un litro de agua representa un volumen determinado que se duplicará si añadimos otro litro y se triplicará si añadimos otro más.
La masa (M). Es una propiedad general de la materia, intrínseca de los cuerpos, que hace referencia a la cantidad de materia de un cuerpo, medida por la inercia que presenta, es decir, la resistencia al desplazamiento o al movimiento. Expresada normalmente en kilogramos, la masa de un cuerpo refleja directamente la cantidad de materia que lo integra, de modo que mientras más masivo sea, más materia tendrá. Por ejemplo, la masa del planeta Tierra es de 5.972 x 1024 kg, mientras que la de la Luna es de 7,349 x 1022 kg, lo cual quiere decir que la Tierra es más masiva, o sea, contiene más materia.
La fuerza (F). Es una magnitud vectorial que expresa el empuje necesario para variar el movimiento de un cuerpo (moverlo, acelerarlo, enlentecerlo, etcétera) o para deformarlo. Expresado en newtons (N), es un concepto fundamental de la física, cuyos efectos sobre un cuerpo dependen en gran medida de la cantidad de materia de este. Así, para acelerar en 1 m/s un objeto de 1 kg de masa se requiere de una fuerza de 1 N, de modo que al aumentar la masa del objeto (a 100 kg, por ejemplo), se requerirá de un aumento proporcional en la fuerza.
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