CARACTERÍSTICAS DE LOS ESTADOS FÍSICOS Y SUS CAMBIOS.
En física y química se observa que, para cualquier sustancia o elemento material, modificando sus condiciones de temperatura o presión, pueden obtenerse distintos estados o fases, denominados estados de agregación de la materia, en relación con las fuerzas de unión de las partículas (moléculas, átomos o iones) que la constituyen. Todos los estados de agregación poseen propiedades y características diferentes, los más conocidos y observables cotidianamente son cuatro, las llamadas fases sólida, líquida, gaseosa y plasmática.
Sólido
Los objetos en estado sólido se presentan como cuerpos de forma definida; sus átomos a menudo se entrelazan formando estructuras estrechas definidas, lo que les confiere la capacidad de soportar fuerzas sin deformación aparente. Son calificados generalmente como duros y resistentes, y en ellos las fuerzas de atracción son mayores que las de repulsión. En los sólidos cristalinos, la presencia de espacios intermoleculares pequeños da paso a la intervención de las fuerzas de enlace, que ubican a las celdillas en formas geométricas. En los amorfos o vítreos, por el contrario, las partículas que los constituyen carecen de una estructura ordenada.
Las sustancias en estado sólido suelen presentar algunas de las siguientes características:
Cohesión elevada.
Tienen una forma definida y memoria de forma, presentando fuerzas elásticas restitutivas si se deforman fuera de su configuración original.
A efectos prácticos son Incompresibles.
Resistencia a la fragmentación.
Fluidez muy baja o nula.
Algunos de ellos se subliman.
Líquido
Si se incrementa la temperatura, el sólido va perdiendo forma hasta desaparecer la estructura cristalina, alcanzando el estado líquido. Característica principal: la capacidad de fluir y adaptarse a la forma del recipiente que lo contiene. En este caso, aún existe cierta unión entre los átomos del cuerpo, aunque mucho menos intensa que en los sólidos. El estado líquido presenta las siguientes características:
Cohesión menor.
Movimiento energía cinética.
Son fluidos, no poseen forma definida, ni memoria de forma por lo que toman la forma de la superficie o el recipiente que lo contiene.
En el frío se contrae (exceptuando el agua).
Posee fluidez a través de pequeños orificios.
Puede presentar difusión.
Son poco compresibles.
Gas
Incrementando aún más la temperatura, se alcanza el estado gaseoso. Las moléculas del gas se encuentran prácticamente libres, de modo que son capaces de distribuirse por todo el espacio en el cual son contenidos.
El estado gaseoso presenta las siguientes características:
Cohesión casi nula.
No tienen forma definida.
Su volumen es variable.
Plasma
El plasma es un gas ionizado, es decir que los átomos que lo componen se han separado de algunos de sus electrones. De esta forma el plasma es un estado parecido al gas pero compuesto por aniones y cationes (iones con carga negativa y positiva, respectivamente), separados entre sí y libres, por eso es un excelente conductor. Un ejemplo muy claro es el Sol.
En la baja Atmósfera terrestre, cualquier átomo que pierde un electrón (cuando es alcanzado por una partícula cósmica rápida) se dice que está ionizado. Pero a altas temperaturas es muy diferente. Cuanto más caliente está el gas, más rápido se mueven sus moléculas y átomos, (ley de los gases ideales) y a muy altas temperaturas las colisiones entre estos átomos, moviéndose muy rápido, son suficientemente violentas para liberar los electrones. En la atmósfera solar, una gran parte de los átomos están permanentemente «ionizados» por estas colisiones y el gas se comporta como un plasma.
A diferencia de los gases fríos (por ejemplo, el aire a temperatura ambiente), los plasmas conducen la electricidad y son fuertemente influidos por los campos magnéticos. La lámpara fluorescente, contiene plasma (su componente principal es vapor de mercurio) que calienta y agita la electricidad, mediante la línea de fuerza a la que está conectada la lámpara. La línea, positivo eléctricamente un extremo y negativo, causa que los iones positivos se aceleren hacia el extremo negativo, y que los electrones negativos vayan hacia el extremo positivo. Las partículas aceleradas ganan energía, colisionan con los átomos, expulsan electrones adicionales y mantienen el plasma, aunque se recombinen partículas. Las colisiones también hacen que los átomos emitan luz y esta forma de luz es más eficiente que las lámparas tradicionales. Los letreros de neón y las luces urbanas funcionan por un principio similar y también se usaron en electrónicas.
magen del comportamiento de las partículas en los diferentes estados de agregación
Cambios físicos de la materia |
Todos los días ocurren cambios en la materia que nos rodea. Algunos hacen cambiar el aspecto, la forma, el estado. A estos cambios los llamaremos cambios físicos de la materia.
Entre los cambios físicos más importantes tenemos los cambios de estado, que son aquellos que se producen por acción del calor.
Podemos distinguir dos tipos de cambios de estado según sea la influencia del calor: cambios progresivos y cambios regresivos.
Cambios progresivos son los que se producen al aplicar calor.
Estos son: sublimación progresiva, fusión y evaporación.
Sublimación progresiva.
Es la transformación directa, sin pasar por otro estado intermedio, de una materia en estado sólido a estado gaseoso al aplicarle calor.
Ejemplo:
Hielo (agua en estado sólido) + temperatura = vapor (agua en estado gaseoso)
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Fusión.
Es la transformación de un sólido en líquido al aplicarle calor.
Es importante hacer la diferencia con el punto de fusión, que es la temperatura a la cual ocurre la fusión. Esta temperatura es específica para cada sustancia que se funde.
Ejemplos:
Cobre sólido + temperatura = cobre líquido.
Cubo de hielo (sólido) + temperatura = agua (líquida).
El calor acelera el movimiento de las partículas del hielo, se derrite y se convierte en agua líquida.
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Evaporación.
Es la transformación de las partículas de superficie de un líquido, en gas, por la acción del calor.
Este cambio ocurre en forma normal, a temperatura ambiente, en algunas sustancias líquidas como agua, alcohol y otras.
Ejemplo. Cuando te lavas las manos y las pones bajo la máquina que tira aire caliente, éstas se secan.
Sin embargo si le aplicamos mayor temperatura la evaporación se transforma enebullición.
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Ebullición.
Es la transformación de todas las partículas del líquido en gas por la acción del calor aplicado.
En este caso también hay una temperatura especial para cada sustancia a la cual se produce la ebullición y la conocemos como punto de ebullición.
Ejemplos: El agua tiene su punto de ebullición a los 100º C, alcohol a los 78º C. (el término hervir es una forma común de referirse a la ebullición).
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Cambios regresivos
Estos cambios se producen por el enfriamiento de los cuerpos y también distinguimos tres tipos que son: sublimación regresiva, solidificación, condensación.
Sublimación regresiva.
Es el cambio de una sustancia de estado gaseoso a estado sólido, sin pasar por el estado líquido.
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Solidificación.
Es el paso de una sustancia en estado líquido a sólido.
Este cambio lo podemos verificar al poner en el congelador un vaso con agua, o los típicos cubitos de hielo.
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Condensación.
Es el cambio de estado de una sustancia en estado gaseoso a estado líquido.
Ejemplo: El vapor de agua al chocar con una superficie fría, se transforma en líquido. En invierno los vidrios de las micros se empañan y luego le corren "gotitas"; es el vapor de agua que se ha condensado. En el baño de la casa cuando nos duchamos con agua muy caliente y se empaña el espejo, luego le corren las "gotitas " de agua.
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Ejemplos
"El roce de los esquíes produce fusión de la nieve, formando una capa de agua que favorece el deslizamiento"
"Si el agua no se evaporara, no tendríamos lluvias".
"Los distintos subproductos que se obtienen del petróleo, se logran gracias a la separación de ellos mediante el punto de ebullición."
¿Por qué será que en las calles hay una franja más oscura en el pavimento, cada cierto trecho? ¿Por qué los rieles de la línea
de tren tienen una pequeña separación?
Los cambios de volumen se refieren a los cambios que sufre la materia en relación al espacio que ocupan.
Por ejemplo, un cuerpo aumenta su volumen si aumenta el espacio que ocupa y, por el contrario, si reduce su volumen significa que disminuye el espacio que ocupa.
Los cambios de volumen son dos: contracción y dilatación.
Contracción.
Es la disminución de volumen que sufre un cuerpo al enfriarse.
Por ejemplo, los zapatos te quedan más "sueltos " en invierno; al poner un globo inflado en un tiesto con agua fría disminuye su tamaño.
La contracción se entiende porque al enfriarse los cuerpos, las partículas están más cercanas unas de otras, disminuye su movimiento y como consecuencia disminuye su volumen.
¿Qué ocurre cuando pones un termómetro en agua con hielo?
Dilatación.
Es el aumento de volumen que experimentan los cuerpos al contacto con la temperatura.
Por ejemplo, el Mercurio del termómetro se dilata con facilidad y por eso es capaz subir por un capilar pequeño e indicar el alza de temperatura.
Este fenómeno no afecta sólo a los líquidos o sólidos también a los gases. Al recibir un aumento de calor, las partículas se separan entre sí, permitiendo que el gas se torne más liviano y se eleve. Ejemplo de esto es lo que hace posible que los "globos aerostáticos" se puedan elevar y desplazar.
Pero toda regla tiene su excepción y es el agua en este caso quién confirma la regla, porque al calentarse entre los 0º C y los 4º C, se contrae y al enfriarse se dilata. Se conoce este fenómeno como la dilatación anómala del agua.
cambios de los estados físicos:
ciclo del agua
¿Qué es el ciclo del agua o ciclo hidrológico?
Es el cambio del agua en los tres estados físicos en la naturaleza. El agua de océanos y lagos se evapora, el vapor sube a la atmósfera y se condensa en diminutas gota de agua, dando origen a las nubes. cuando esas pequeñas gotas se unen, forman otras mas grandes que caen en forma de lluvia; pero si la temperatura es muy baja se solidifican y caen como nieve o granizo.
Las fases del ciclo del agua
Se puede decir que el ciclo del agua consta de un total de 6 fases, las cuales veremos a continuación:
1) Evaporación: el agua que se encuentra en la superficie (océanos, ríos, capa superior del suelo, plantas, etc.) se evapora. Al transformarse en vapor, su peso disminuye y logra subir hasta la atmósfera. Esta parte del proceso prácticamente no puede ser vista.
2) Condensación: el agua (vapor) que sube hasta la atmósfera se condensa, formando así las nubes, las cuales están formadas por cientos de miles de gotas.
3) Precipitación: las gotas se condensan y se unen para formar gotas mayores, las cuales caen hacia la superficie. Generalmente caen en forma de lluvia, aunque también puede caer nieve o granizo.
4) Infiltración: el agua que cae llega hasta el suelo y penetra en él a través de sus poros, pasando a ser subterránea. Una parte del agua caída es utilizada directamente por las plantas o a veces por las personas.
5) Escorrentía: el agua se desliza a través de la superficie, pero bajo el suelo. La forma de desplazamiento depende del tipo de suelo.
6) Circulación subterránea: el agua se sigue desplazando bajo la tierra y es absorbida por las raíces de la vegetación o va a parar a distintas masas de aguas como mares o ríos, reiniciando el ciclo.
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