Propiedades intensivas y extensivas de la materia

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En la ciencia, se entiende por materia todo aquello que posea masa y que ocupe un lugar en el espacio. La materia se puede presentar en muchas formas distintas en el universo y cada una de esas formas es caracterizada por un conjunto de propiedades.

Las propiedades de la materia se definen entonces como todas aquellas características de un cuerpo o sustancia provista de masa que podamos medir de alguna manea u observar bajo un conjunto determinado de condiciones. Este es un concepto bastante amplio que involucra un gran número de propiedades distintas, lo que hace que sea necesario dividirlas o clasificarlas de algún modo.

La forma más sencilla de dividir o clasificar las propiedades de la materia es en función de su dependencia con el tamaño o extensión del cuerpo o sustancia al que se refieren. En este sentido, las propiedades se pueden dividir en:

  • Propiedades extensivas
  • Propiedades intensivas

A continuación, veremos qué son cada uno de estos tipos de propiedades, así como algunos ejemplos de las mismas.

Propiedades extensivas

Existe un conjunto de propiedades de la materia que varía en función del tamaño o extensión del cuerpo al que hace referencia; es decir, sus propiedades dependen de la cantidad de materia presente. A estas propiedades se les denomina propiedades extensivas.

Existe una gran cantidad de propiedades extensivas de la materia. Algunas son propiedades físicas, otras son químicas; algunas son cantidades vectoriales, mientras que otras son cantidades escalares. Sin embargo, independientemente de esto, las reconocemos porque generalmente aumentan a medida que aumenta el tamaño o la cantidad de materia presente.

Ejemplos de propiedades extensivas

A continuación presentamos una lista de las propiedades extensivas más comunes, así como algunos ejemplos de propiedades extensivas aplicadas a la termodinámica:

La masa (m)

La masa es una propiedad extensiva que mide directamente la cantidad de materia presente en un cuerpo. En física, se define como una medida de la inercia de un cuerpo, es decir, la tendencia a resistirse a un cambio de movimiento.

La masa como ejemplo de propiedades extensivas de la materia

Como propiedad de la materia, la masa se suele representar con la letra m minúscula. En el Sistema Internacional de unidades (SI), la masa se mide en kg, pero existen muchas otras unidades de masa incluyendo el gramo con todos sus múltiplos y submúltiplos, las libras y sus múltiplos, etc.

La masa es una propiedad intensiva, ya que mientras mayor sea el tamaño de un sistema, mayor es su masa.

El volumen

El volumen se entiende como la cantidad de espacio que ocupa un cuerpo. Esta propiedad nos da una idea del tamaño de los cuerpos y, como es de esperar, mientras más grande sea el sistema, mayor será su volumen.

El volumen como ejemplo de propiedades extensivas de la materia

El volumen se mide, en el SI, en unidades de metros cúbicos (m3). Además de estas unidades, el volumen se puede expresar en términos de cualquier unidad de longitud elevada al cubo.

Peso

Muchas veces confundido con la masa y estrechamente relacionado con la misma, el peso no es más que la fuerza con la que el planeta tierra atrae a los objetos hacia su centro. Por la segunda ley de Newton, el peso es directamente proporcional a la masa y, por ende, a la cantidad de materia, por lo que se trata de una propiedad extensiva. Además, al ser una fuerza, el peso también es una propiedad vectorial, aunque en la mayoría de los casos se utiliza solo su valor numérico.

A diferencia de la masa, las unidades del peso son unidades de fuerza tales como el Newton (Nw), la dina (dyn) y el kilogramo-fuerza, entre otras.

El calor

El calor es la cantidad de energía térmica que se le debe suministrar a un sistema para aumentar su temperatura, o la cantidad de energía térmica que debe liberar para enfriarse. Esta cantidad evidentemente depende de la cantidad de materia, por lo que se trata de una propiedad extensiva.

Por ejemplo, no es lo mismo calentar 200 g de agua presentes en un vaso que calentar 5 l.

Absorbancia

La absorbancia es una medida de la cantidad de luz de determinada longitud de onda (entiéndase color) que puede absorber una muestra de una sustancia o de una mezcla de ellas. Se trata de una cantidad o propiedad extensiva, ya que mientras mayor sea la cantidad de materia que la luz deba atravesar, mayor será la cantidad de luz absorbida, es decir, mayor será su absorbancia.

Resistencia eléctrica

La resistencia eléctrica es una propiedad física que mide la oposición que ofrece un material al flujo de corriente eléctrica a través del mismo. Esta propiedad posee una relación particular con la extensión del sistema, ya que aumenta a medida que aumenta la longitud de un conductor, pero disminuye al aumentar el área de la sección transversal del mismo.

En cualquier caso, al depender de las dimensiones o extensión del sistema, se trata de una propiedad extensiva.

Conductancia eléctrica

La conductancia eléctrica es la propiedad inversa a la resistencia. Esta mide la facilidad con la que un material puede conducir la electricidad y se relaciona con la extensión del conductor de manera contraria a la resistencia, aumentando con el área de la sección transversal del conductor, pero disminuyendo con la longitud del mismo.

Propiedades intensivas

Las propiedades intensivas son lo contrario a las extensivas. Es decir, son aquellas propiedades que no dependen de la cantidad de materia, sino únicamente de su composición. Estas propiedades son muy útiles para caracterizar el material del que está compuesto un objeto.

Propiedades intensivas derivadas de propiedades extensivas

Muchas de las propiedades intensivas provienen de alguna propiedad extensiva que se normaliza dividiendo entre la cantidad de materia (entre la masa o los moles, por ejemplo), mientras que otras son propiedades intensivas a título propio y no se derivan de ninguna propiedad extensiva.

Aquellas propiedades intensivas que se calculan como una propiedad extensiva dividida entre la masa se suelen denominar de la misma manera que la propiedad extensiva añadiéndole la palabra “específico” o “específica” al final. Así, la propiedad intensiva calculada como el volumen dividido entre la masa se denomina volumen específico, el calor dividido entre la masa se denomina calor específico y así sucesivamente.

Por otro lado, algunas propiedades extensivas se pueden transformar en propiedades intensivas dividiéndolas entre el número de moles. En estos casos, las propiedades extensivas se transforman en cantidades molares, como por ejemplo el volumen molar, la capacidad calórica molar, la entalpía molar de reacción, etc.

Ejemplos de propiedades intensivas

La temperatura

La temperatura es una medida de la agitación térmica de los átomos y moléculas que conforman a la materia. Se trata de una propiedad intensiva, ya que, si un cuerpo está en equilibrio térmico, su temperatura será la misma en cualquier punto sin importar el tamaño del sistema.

La temperatura como ejemplo de propiedades intensivas de la materia

Por ejemplo, si una piscina llena de agua se encuentra a una temperatura de 20 °C y extraemos un vaso lleno de esta agua, la temperatura del agua en el vaso será la misma que en toda la piscina, a pesar de estar formada por una cantidad de materia mucho menor.

La presión

La presión se define como la fuerza que se ejerce sobre la superficie de un cuerpo por unidad de área.

Esta es una propiedad intensiva, ya que, cuando un cuerpo es sometido a la presión de, por ejemplo, la atmósfera u otro fluido, la presión es la misma en cualquier punto sobre su superficie y la misma no cambia si aumentamos el tamaño del cuerpo o modificamos su área superficial.

La presión como ejemplo de propiedades intensivas de la materia

La presión se puede medir en distintas unidades tales como el pascal (Pa, que es la unidad en el sistema métrico), atmósferas, psi (libras por pulgada cuadrada, la unidad en el sistema imperial o inglés), milímetros de mercurio (mmHg), metros de agua (m H20), etc.

La densidad

La densidad mide la cantidad de masa de una sustancia que hay por unidad de volumen. Es un ejemplo típico de una propiedad intensiva que es característica de cada material. En muchas ocasiones, esta propiedad sirve para distinguir una sustancia de otra. Por ejemplo, en la antigüedad se utilizaba para distinguir metales preciosos de imitaciones baratas o para detectar piezas que no eran sólidas. La densidad se expresa en unidades de masa sobre volumen tales como g/mL, g/L, kg/m3, etc.

La conductividad eléctrica

Es la versión intensiva de la conductancia. Sin embargo, mientras que esta última mide qué tan bien un conductor de determinadas dimensiones conduce la electricidad, la conductividad mide qué tan bien conduce la electricidad un material, independientemente de su forma o dimensiones.

La resistividad eléctrica

Lo mismo que pasa con la conductividad y la conductancia, ocurre con la resistividad y la resistencia. La resistividad mide qué tanto se opone un material a la conducción de la corriente eléctrica a través del mismo.

El color, el olor y el sabor

Estas tres son propiedades cualitativas basadas en nuestros sentidos. El color es una propiedad intensiva, ya que el color de una sustancia no depende de la cantidad de la misma. Por ejemplo, la leche es blanca, independientemente de que tengamos 1 mililitro o un galón. No podemos decir que la leche sea más o menos blanca porque tengamos más o menos cantidad de leche. Algo similar sucede con el sabor y el olor. Por ejemplo, el agua de mar tiene el mismo sabor salado sin importar la cantidad de agua de mar que degustemos.

La concentración

La concentración es una propiedad intensiva que caracteriza a las disoluciones, ya que representa la proporción en la que se encuentran mezclados los componentes de las mismas, sin importar la cantidad total de disolución presente.

El volumen molar

Corresponde al volumen dividido entre el número de moles y representa el volumen que ocupa un mol de sustancia en un conjunto de condiciones dadas.

La absortividad molar

Corresponde a la forma intensiva de la absorbancia. Se refiere a la unidad de absorbancia por unidad de concentración por unidad de longitud del paso óptico de la luz. En otras palabras, es la absorbancia que tendría una disolución de concentración unitaria contenida en una celda óptica de longitud unitaria.

Referencias

Álvarez, D. O. (2021, 30 septiembre). Propiedades Intensivas y Extensivas. Ejemplos. https://www.ejemplos.co/20-ejemplos-de-propiedades-intensivas-y-extensivas/

Chang, R., Manzo, Á. R., López, P. S., & Herranz, Z. R. (2020). Química (10.a ed.). McGraw-Hill Education.

Padial, J. (2017, 30 octubre). ¿Qué son las propiedades intensivas y extensivas de la materia? Curiosoando. https://curiosoando.com/propiedades-intensivas-y-extensivas-de-la-materia

Propiedades intensivas y extensivas. (2021, 2 junio). Diferenciador. https://www.diferenciador.com/propiedades-intensivas-y-extensivas/

Propiedades Intensivas y Extensivas de la materia. (2014, 23 febrero). Química y algo más. https://quimicayalgomas.com/quimica-general/propiedades-intensivas-y-extensivas-de-la-materia/

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Israel Parada (Licentiate,Professor ULA)
(Licenciado en Química) - AUTOR. Profesor universitario de Química. Divulgador científico.

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