5.3.12

ESTADOS DE LA MATERIA

Los tres estados físicos del agua son vapor de agua, agua líquida y hielo. No podemos ver el vapor de agua. Lo que vemos cuando miramos vapor o nubes son pequeñas gotitas de agua líquida dispersas en la atmósfera.


Los estados difieren en algunas de sus propiedades observables.

Las propiedades de los estados pueden entenderse en el nivel molecular.

Como se ve en la figura siguiente.


Todas las sustancias pueden existir, al menos en principio, sólido, líquido y gaseoso.


Estados de la materia, en física clásica, las tres formas que puede tomar la materia: sólido, líquido o gas. El plasma, un conjunto de partículas gaseosas eléctricamente cargadas, con cantidades aproximadamente iguales de iones positivos y negativos, se considera a veces un cuarto estado de la materia. 

 
Los ESTADOS GASEOSOS: las moléculas están muy dispersas y se mueven libremente, no ofrecen ninguna resistencia a los cambios de forma y muy poca a los cambios de volumen. Como resultado, un gas no confinado tiende a difundirse indefinidamente, aumentando su volumen y disminuyendo su densidad.

Los gases, igual que los líquidos, no tienen forma fija pero, a diferencia de éstos, su volumen tampoco es fijo. También son fluidos, como los líquidos.


Un GAS (también llamado vapor) no tiene volumen ni formas fijos; más bien, se ajusta al volumen y la forma del recipiente que lo contiene. Podemos comprimir un gas de modo que ocupe un volumen más pequeño, o expandirlo para ocupar uno mayor.


Los gases difieren de los sólidos y de los  líquidos en la distancia de separación entre las moléculas.


En un GAS, las moléculas están separadas por distancias que son grandes en comparación con el tamaño de las moléculas, y se mueven a alta velocidad, chocando repetidamente entre sí y con las paredes del recipiente.


En los gases, las fuerzas que mantienen unidas las partículas son muy pequeñas. En un gas el número de partículas por unidad de volumen es también muy pequeño.

Las partículas se mueven de forma desordenada, con choques entre ellas y con las paredes del recipiente que los contiene.

Esto explica las propiedades de expansibilidad y compresibilidad que presentan los gases: sus partículas se mueven libremente, de modo que ocupan todo el espacio disponible. La compresibilidad tiene un límite, si se reduce mucho el volumen en que se encuentra confinado un gas éste pasará a estado líquido.

Al aumentar la temperatura las partículas se mueven más deprisa y chocan con más energía contra las paredes del recipiente, por lo que aumenta la presión.




Los ESTADOS LÍQUIDOS: la materia cede a las fuerzas tendentes a cambiar su forma porque sus moléculas pueden moverse libremente unas respecto de otras. Los líquidos, sin embargo, presentan una atracción molecular suficiente para resistirse a las fuerzas que tienden a cambiar su volumen. 


Los líquidos, al igual que los sólidos, tienen volumen constante. En los líquidos las partículas están unidas por unas fuerzas de atracción menores que en los sólidos, por esta razón las partículas de un líquido pueden trasladarse con libertad.

El número de partículas por unidad de volumen es muy alto, por ello son muy frecuentes las colisiones y fricciones entre ellas.

Así se explica que los líquidos no tengan forma fija y adopten la forma del recipiente que los contiene. También se explican propiedades como la fluidez o la viscosidad.

En los líquidos el movimiento es desordenado, pero existen asociaciones de varias partículas que, como si fueran una, se mueven al unísono. Al aumentar la temperatura aumenta la movilidad de las partículas (su energía).



Un LÍQUIDO tiene un volumen definido independiente del recipiente pero no tiene forma específica; asume la forma de la porción del recipiente que ocupa.

Las moléculas en un LÍQUIDO, están unidas, pero no en una posición tan rígida, y se pueden mover libremente entre ellas, por ello los líquidos fluyen fácilmente. 



Los ESTADOS SÓLIDOS: se caracterizan por su resistencia a cualquier cambio de forma, resistencia que se debe a la fuerte atracción entre las moléculas que los constituyen. 



Un SÓLIDO tiene forma y volumen definidos;  es rígido. Ni los líquidos ni los sólidos pueden comprimirse de forma apreciable.

En un SÓLIDO, las moléculas se mantienen fuertemente unidas en forma organizada, con poca libertad de movimiento. 


Los sólidos se caracterizan por tener forma y volumen constantes. Esto se debe a que las partículas que los forman están unidas por unas fuerzas de atracción grandes de modo que ocupan posiciones casi fijas.

En el estado sólido las partículas solamente pueden moverse vibrando u oscilando alrededor de posiciones fijas, pero no pueden moverse trasladándose libremente a lo largo del sólido.

Las partículas en el estado sólido propiamente dicho, se disponen de forma ordenada, con una regularidad espacial geométrica, que da lugar a diversas estructuras cristalinas.
Al aumentar la temperatura aumenta la vibración de las partículas.






Los tres estados de la materia pueden ser convertibles entre ellos sin que cambie la composición de la sustancia.




Un sólido (por ejemplo el hielo) se fundirá por calentamiento y formará un líquido (agua). (La temperatura a la cual sucede la transición se denomina punto de fusión). El calentamiento ulterior convertirá el líquido en gas. (Esta conversión se lleva a cabo en el punto de ebullición del  líquido.) Por otro lado, el enfriamiento de un gas lo condensará para formar un líquido. Cuando el líquido se enfría aún  más, se congelará y se formará un sólido.

CAMBIOS DE ESTADO: Es cuando un cuerpo, por acción del calor o del frío pasa de un estado a otro. En el caso del agua: cuando hace calor, el hielo se derrite y si calentamos agua líquida vemos que se evapora. El resto de las sustancias también puede cambiar de estado si se modifican las condiciones en que se encuentran. Además de la TEMPERATURA, también la PRESIÓN influye en el estado en que se encuentran las sustancias.


FUSIÓN: Si se calienta un sólido, llega un momento en que se transforma en líquido.


PUNTO DE FUSIÓN: Es la temperatura que debe alcanzar una sustancia sólida para fundirse. Cada sustancia posee un punto de fusión característico. Por ejemplo, el punto de fusión del agua pura es 0 °C a la presión atmosférica normal.


VAPORIZACIÓN: Si calentamos un líquido, se transforma en gas.


EBULLICIÓN: Es cuando la vaporización tiene lugar en toda la masa de líquido, formándose burbujas de vapor en su interior.


 PUNTO DE EBULLICIÓN: Es la temperatura de ebullición  característica de cada sustancia. El punto de ebullición del agua es 100 °C a la presión atmosférica normal.

 
La mayoría de las sustancias son sólidas a temperaturas bajas, líquidas a temperaturas medias y gaseosas a temperaturas altas, pero los estados no siempre están claramente diferenciados.

La temperatura en la que una sustancia pasa del estado sólido al líquido se denomina punto de FUSIÓN, y la temperatura a la que pasa del estado líquido al gaseoso PUNTO DE EBULLICIÓN. El rango de temperaturas de los puntos de fusión y ebullición es muy amplio. El helio permanece en estado gaseoso por encima de -269 ºC y el wolframio, hasta aproximadamente 3.370 ºC, es un sólido.




¿En cuántos estados existe la materia?

Respuesta: En un principio, todas las sustancias pueden existir en tres estados: sólido, líquido y gaseoso.

¿Cómo es posible la conversión  a los diferentes estados en la materia?
Respuesta: La conversión entre los estados puede realizarse cambiando la temperatura.

¿Pierde su composición la sustancia, si esta se convierte a otro estado?

Respuesta; Los tres estados de la materia pueden ser convertibles entre ellos sin que cambie la composición de la sustancia. Un sólido (por ejemplo el hielo) se fundirá por calentamiento y formará un líquido (agua).

¿Qué es un cambio de estado?

Respuesta: Un cambio de estado es el paso de un estado de agregación a otro en una sustancia como consecuencia de una modificación de la temperatura (o de presión).


¿Cuántos cambios de estados existen?

Respuesta: Existen varios cambios de estado, que son:
Fusión, Sodificación, Vaporización y Sublimación.


¿Qué es un estado de fusión de la materia?

Respuesta: - Fusión: Es el paso de una sustancia de sólido a líquido. La temperatura a la que esto ocurre se llama Temperatura de fusión o punto de fusión de esa sustancia.


¿Qué es un estado de solidificación de la materia?

Respuesta: - Solidificación: Es el cambio de estado de líquido a sólido. La temperatura a la que ocurre es la misma: el punto de fusión.

¿Qué es un estado de vaporización de la materia?

Respuesta:- Vaporización: Es el cambio de estado de líquido a gas. Se puede producir de 2 formas: evaporación y ebullición. La evaporación se produce sólo en la superficie del líquido y a  cualquier temperatura, se escapan las partículas más energéticas del líquido. Por el contrario, la ebullición se produce en todo el líquido y a una temperatura característica llama  temperatura o punto de ebullición. Por ejemplo, en el agua es de 100 ºC y se mantiene mientras hay agua pasando a vapor.


¿Qué es un estado de sublimación de la materia?
Respuesta:- Sublimación: Es el cambio de estado de sólido a gas (sin pasar por el estado líquido). Esto ocurre, por ejemplo, en sustancias como: alcanfor, naftalina, yodo, etc. Un buen ejemplo práctico serían los ambientadores sólidos o los antipolillas.


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