Cuando los cubos de hielo se derriten en agua o el líquido se convierte en vapor, es posible que hayas visto cambios en los estados de la materia, pero ¿alguna vez te has preguntado por qué las sustancias cambian de forma? Cuando la materia pierde o gana energía, cambia su condición. Cuando una sustancia gana energía, sus moléculas o átomos se mueven más rápido, y la energía cinética adicional empuja a las partículas a una distancia suficiente entre sí para que su forma cambie. Típicamente, esta energía se llama energía térmica o calor. Veamos la ciencia que respalda los estados cambiantes de la materia en esta publicación.
Cambio de estado
Un cambio físico en un asunto se conoce como un cambio de condición. Son alteraciones reversibles que no implican modificación alguna en la composición química de la materia. La deposición, fusión, sublimación, congelación, vaporización y condensación son ejemplos de transiciones de estado. Las modificaciones se muestran en el siguiente diagrama.
¿Qué causa los cambios de fase?
El cambio de fase ocurre cuando cambia la presión o la temperatura de un sistema. El contacto entre las partículas aumenta a medida que aumenta la presión o la temperatura. De manera similar, cuando la temperatura desciende, a los átomos y moléculas les resulta más sencillo formar una estructura más dura.
1. Cambio de fase entre sólidos y líquidos
En una bandeja, ¿cómo formarías cubitos de hielo? Para empezar, la bandeja se llena con agua de un grifo. Luego, la bandeja se colocaría en el compartimiento del congelador del refrigerador. El congelador está realmente helado. ¿Qué es lo siguiente?
- Congelación: El calor se transfiere de la bandeja más caliente al aire más frío del congelador. El agua caliente en el congelador pierde calor con el aire frío. Esta transferencia de calor continúa hasta que las partículas pierden toda su energía para moverse entre sí. Se ven obligados a permanecer en lugares fijos debido a la fuerza de atracción entre ellos. El agua (líquido) se transforma en hielo (sólido) de esta manera. Por lo tanto, la congelación es el proceso de transformación del agua en sólido. El punto de congelación es la temperatura a la que ocurre la transformación.
- Derretimiento: los cubos de hielo absorberían energía del aire más cálido que los rodea si se sacaran del congelador y se colocaran en un área cálida. La energía absorbida los ayudaría a lidiar con la fuerza de atracción que los unía, permitiéndoles liberarse de su agarre como de hielo. La fusión es la transformación de un estado sólido a líquido. El punto de fusión es la temperatura a la que un sólido se transforma en líquido.
2. Cambio de fase entre gases y líquidos
El agua se calienta cuando llena una olla con agua fría del grifo y la calienta en una estufa caliente. La energía térmica fluye desde la estufa hasta la olla, donde es absorbida por el agua. ¿Qué pasará con el agua después de eso?
- Vaporización: si el agua se calienta lo suficiente, comenzará a hervir. En el agua hirviendo se forman burbujas de vapor de agua. Esto ocurre cuando las partículas de agua líquida obtienen suficiente energía para vencer la fuerza de atracción entre ellas y pasar a una forma gaseosa. Las burbujas suben por el agua y salen como vapor, que se escapa de la olla. La vaporización es el proceso mediante el cual un líquido hierve y se transforma en gas. El punto de ebullición de un líquido es la temperatura a la que hierve.
- Condensación: el espejo tiende a empañarse cuando te duchas con agua caliente en un baño cerrado. Quizás se pregunte por qué ocurre esto. A medida que el agua caliente de la ducha se evapora, se enfría y pierde energía cuando entra en contacto con superficies más frías, como el espejo. La energía requerida por las partículas de agua más frías para vencer las fuerzas de atracción entre ellas ya no está disponible. Se agrupan y crean gotas de agua líquida. La condensación es el proceso mediante el cual el gas se transforma en líquido.
3. Cambio de fase entre gases y sólidos
Los sólidos que se transforman en gas primero deben pasar por una condición líquida. Los sólidos pueden, por otro lado, transformarse de sólido a gas sin pasar por el estado líquido. El cambio opuesto también puede ocurrir. Los gases a veces pueden convertirse directamente en sólidos.
- Sublimación: La sublimación es el proceso de conversión de sólidos directamente en gases. Cuando los sólidos absorben suficiente energía, las fuerzas de atracción entre ellos se eliminan por completo. La sublimación ocurre cuando se calientan sólidos, como el hielo seco. No podemos olvidarnos de los ambientadores mientras hablamos de ejemplos de sublimación. Los ambientadores sólidos (como los que se usan en los iNoderos) se distinguen por ser exquisitos por naturaleza.
- Deposición: La deposición es un cambio de fase en el que un gas se convierte en sólido sin pasar primero por la fase líquida. La termodinámica gobierna el proceso de deposición. La sublimación es lo contrario de la deposición, por lo que la deposición también se conoce como desublimación. Por ejemplo, el vapor de agua en el aire se transforma en pequeños cristales de hielo cuando el aire cálido y húmedo dentro de una casa entra en contacto con el cristal de una ventana helada.
Conclusión
- Cada elemento existente experimenta una transición de estado, de la que debe ser consciente. Es simplemente una cuestión de cuánto calor se aplica al material.
- Todo en nuestro planeta se puede manipular para cambiar su condición si se proporciona suficiente calor. El punto es que no todas las sustancias deben tomar la ruta sólido-líquido-gas.
- Algunos compuestos pueden transitar espontáneamente de un estado sólido a un estado gaseoso sin pasar por una etapa líquida.
- La sublimación es el término para este proceso. El hielo seco, el elemento yodo y el carbón de alta calidad, que se quema y se sublima en vapor a altas temperaturas, son todos ejemplos de sublimación.
- En total, hasta ahora hemos sido testigos de seis cambios en los estados de la materia.
Problemas de muestra
Problema 1: ¿Qué se necesita para alterar el estado de la materia?
Responder:
Especifica la condición cambiante de una materia cuando le agregas o le quitas calor. Cuando aplicas calor a una sustancia, comienza a derretirse. Sin embargo, cuando se elimina el calor, comienza a solidificarse. El movimiento de las partículas provoca un cambio de estado cuando se añade o se quita calor de la sustancia. Los átomos en una sustancia siempre se mueven a varias velocidades. Ganan velocidad como resultado del calor.
Problema 2: Explique la oración «El estado líquido es una condición de transición entre los estados gaseoso y sólido».
Responder:
Un líquido tiene una fuerza de atracción menor que los sólidos pero una fuerza mayor que un gas. Un líquido tiene más espacios entre partículas que los sólidos y menos espacios entre partículas que un gas. Esto demuestra que los líquidos son un estado de transición entre los sólidos y los gases.
Problema 3: ¿Cuáles son los dos tipos de cambios que pueden ocurrir en una situación?
Responder:
Las alteraciones físicas y químicas son los cambios más comunes que sufre la materia. No hay cambio en la identidad de una materia después de la transformación física. Por otro lado, su forma, tamaño y estado varían. Sin embargo, si ocurre un cambio químico, no se puede revertir o solo es reversible bajo condiciones particulares.
Problema 4: ¿Cuál es el mecanismo a través del cual los gases se vuelven sólidos directamente?
Responder:
La deposición es el proceso a través del cual un estado gaseoso se transforma en un estado sólido sin pasar a un estado líquido.
Problema 5: ¿Cuántos estados diferentes de la materia hay?
Responder:
La materia es cualquier cosa en nuestro entorno que tiene su propia masa y ocupa una cierta cantidad de espacio. También se puede definir como objetos que podemos saborear, tocar u oler. Por ejemplo, una silla, aire, agua, oro, etc. Un átomo es la partícula más pequeña de la materia.
Hay cinco formas de materia que conocemos, de las cuales tres se encuentran en condiciones normales. Estos son:
- Sólido
- Líquido
- Gas
- Plasma
- bosé einstein
Sólido, líquido y gas son formas comunes de estas materias.