Propriétés étendues: caractéristiques et exemples

Les propriétés étendues sont celles qui dépendent de la taille ou de la portion de matière considérée. Pendant ce temps, les propriétés intensives sont indépendantes de la taille de la matière; par conséquent, ils ne changent pas lors de l'ajout de matériau.

Parmi les propriétés extensives les plus emblématiques sont la masse et le volume, car la quantité de matériau à considérer change, ils varient. Comme d’autres propriétés physiques, elles peuvent être analysées sans modification chimique.

La mesure d'une propriété physique peut modifier la disposition de la matière dans un échantillon, mais pas la structure de ses molécules.

En outre, les grandeurs sont additives, c'est-à-dire qu'elles peuvent être ajoutées. Si un système physique composé de plusieurs parties est considéré, la valeur d'une magnitude étendue dans le système sera la somme de la valeur de la magnitude étendue dans les différentes parties de celui-ci.

Ce sont des exemples de propriétés étendues: poids, force, longueur, volume, masse, chaleur, puissance, résistance électrique, inertie, énergie potentielle, énergie cinétique, énergie interne, enthalpie, Énergie libre de Gibbs, entropie, la capacité calorique à volume constant ou la capacité calorique à pression constante.

Notez que des propriétés étendues sont couramment utilisées dans les études thermodynamiques. Cependant, pour déterminer l'identité d'une substance, ils ne sont pas très utiles, car 1g de X n'est pas physiquement différent de 1g de Y. Pour les différencier, il est nécessaire de s'appuyer sur les propriétés intensives de X et de Y.

Caractéristiques des propriétés étendues

Ils sont additifs

Une propriété étendue est additive pour ses parties ou sous-systèmes. Un système ou un matériau peut être divisé en sous-systèmes ou en parties et la propriété étendue considérée peut être mesurée dans chacune des entités mentionnées.

La valeur de la propriété étendue du système ou du matériau complet est la somme de la valeur de la propriété étendue des parties.

Cependant, Redlich a souligné que l'attribution d'une propriété aussi intensive ou extensive peut dépendre de la manière dont les sous-systèmes sont organisés et de la possibilité d'une interaction entre eux.

Par conséquent, la valeur d'une propriété étendue d'un système en tant que somme de la valeur de la propriété étendue dans les sous-systèmes peut constituer une simplification.

Relation mathématique entre eux

Les variables telles que longueur, volume et masse sont des exemples de grandeurs fondamentales, qui sont des propriétés étendues. Les montants déduits sont des variables exprimées comme une combinaison de montants déduits.

Si vous divisez une quantité fondamentale comme la masse d'un soluté en solution entre une autre quantité fondamentale, comme le volume de la solution, vous obtenez un montant déduit: la concentration, qui est une propriété intensive.

En général, si une propriété étendue est divisée en une autre propriété extensive, une propriété intensive est obtenue. Alors que si une propriété étendue est multipliée par une propriété étendue, une propriété étendue est obtenue.

C'est le cas de l'énergie potentielle qui est une propriété étendue, c'est le produit de la multiplication de trois propriétés étendues: masse, gravité (force) et hauteur.

Une propriété étendue est une propriété qui change en même temps que la quantité de matière. Si de la matière est ajoutée, il y a augmentation de deux propriétés étendues telles que la masse et le volume.

Des exemples

Messe

Il s’agit d’une propriété étendue qui mesure la quantité de matière dans un échantillon de tout matériau. Plus la masse est importante, plus la force nécessaire pour le mettre en mouvement est importante.

Du point de vue moléculaire, plus la masse est grande, plus l'accumulation de particules que subissent les forces physiques est importante.

Masse et poids

La masse d'un corps est la même partout sur Terre. tandis que son poids, est une mesure de la force de gravité et varie avec la distance au centre de la Terre. Comme la masse d'un corps ne varie pas avec sa position, la masse est une propriété étendue plus fondamentale que son poids.

L'unité fondamentale de la masse dans le système SI est le kilogramme (kg). Le kilogramme est défini comme la masse d'un cylindre de platine iridié stocké dans une voûte de Sèvres, près de Paris.

1000 g = 1 kg

1000 mg = 1 g

1000000 μg = 1 g

Longueur

Il s'agit d'une propriété étendue définie comme la dimension d'une ligne ou d'un corps considérant son extension en ligne droite.

La longueur est également définie comme la grandeur physique qui permet de marquer la distance séparant deux points de l'espace, qui peut être mesurée, selon le système international, avec l'unité de mesure.

Volume

C'est une propriété étendue qui indique l'espace occupé par un corps ou un matériau. Dans le système métrique, les volumes sont généralement mesurés en litres ou en millilitres.

1 litre équivaut à 1 000 cm3. 1 ml est 1cm3. Dans le système international, l'unité fondamentale est le mètre cube et le décimètre cube remplace l'unité de mesure métrique; c'est-à-dire qu'un dm3 est égal à 1 L.

La force

C'est la capacité d'effectuer un travail physique ou un mouvement, ainsi que le pouvoir de tenir un corps ou de résister à une poussée. Cette propriété étendue a des effets clairs pour de grandes quantités de molécules, puisqu’en considérant des molécules individuelles, elles ne sont jamais au repos; ils bougent et vibrent toujours.

Il existe deux types de forces: celles qui agissent en contact et celles qui agissent à distance.

Le Newton est l’unité de force, définie comme la force qui s’applique à un corps d’une masse de 1 kilogramme, communique une accélération de 1 mètre par seconde au carré.

Énergie

C'est la capacité de la matière à produire un travail sous forme de mouvement, de lumière, de chaleur, etc. L'énergie mécanique est la combinaison de l'énergie cinétique et de l'énergie potentielle.

En mécanique classique, on dit qu'un corps fonctionne lorsqu'il modifie l'état de mouvement d'un corps.

Les molécules ou tous types de particules ont toujours des niveaux d'énergie associés et sont capables de travailler avec les stimuli appropriés.

Énergie cinétique

C'est l'énergie associée au mouvement d'un objet ou d'une particule. Les particules, bien que très petites et donc peu massives, se déplacent à des vitesses proches de celles de la lumière. Comme cela dépend de la masse (1 / 2mV2), il est considéré comme une propriété étendue.

L'énergie cinétique d'un système à un instant donné est la somme simple des énergies cinétiques de toutes les masses présentes dans le système, y compris l'énergie cinétique de la rotation.

Un exemple est le système solaire. En son centre de la masse, le soleil est presque immobile, mais les planètes et les planétoïdes se déplacent autour de lui. Ce système a inspiré le modèle planétaire de Bohr, dans lequel le noyau représentait le soleil et les électrons, les planètes.

Énergie potentielle

Quelle que soit la force qui en est à l'origine, l'énergie potentielle que possède un système physique représente l'énergie stockée en raison de sa position. Dans un système chimique, chaque molécule a sa propre énergie potentielle, il est donc nécessaire de prendre en compte une valeur moyenne.

La notion d'énergie potentielle est liée aux forces qui agissent sur le système pour le déplacer d'une position à une autre de l'espace.

Un exemple d'énergie potentielle est le fait qu'un glaçon frappe le sol avec moins d'énergie par rapport à un bloc de glace solide; De plus, la force de l'impact dépend également de la hauteur à laquelle les corps sont projetés (distance).

Énergie potentielle élastique

Lorsqu’un ressort est étiré, on constate qu’un effort plus important est nécessaire pour augmenter le degré d’étirement du printemps. Cela est dû au fait qu’au sein du ressort, une force est générée qui s’oppose à la déformation du ressort et tend à le ramener à sa forme initiale.

On dit qu'une énergie potentielle (l'énergie élastique potentielle) s'accumule au printemps.

La chaleur

La chaleur est une forme d'énergie qui coule toujours spontanément des corps à plus haut contenu calorique vers les corps à plus bas contenu calorique; c'est-à-dire du plus chaud au plus froid.

La chaleur n’est pas une entité en tant que telle; ce qui existe, c’est le transfert de chaleur, des sites à haute température aux sites à basse température.

Les molécules qui constituent un système vibrent, tournent et bougent, générant une énergie cinétique moyenne. La température est proportionnelle à la vitesse moyenne des molécules en mouvement.

La quantité de chaleur transférée est généralement exprimée en Joule, mais également en calories. Il y a une équivalence entre les deux unités. Une calorie est égale à 4, 184 Joules.

La chaleur est une propriété étendue. Cependant, la chaleur spécifique est une propriété intensive, définie comme la quantité de chaleur nécessaire pour élever la température d'un gramme de substance d'un degré Celsius.

Ainsi, la chaleur spécifique varie pour chaque substance. Et quelle est la conséquence? En quantité d’énergie et en temps, il faut chauffer le même volume de deux substances.