5.
Los cambios de estado.
El
agua que está en nuestros grifos o en nuestros ríos se encuentra
habitualmente en estado líquido, pero también se puede encontrar en
otros estados.
El
estado físico en el que se presenta un cuerpo o un sistema material
depende de las condiciones en que se encuentre. Podemos conseguir que
un cuero cambie de estado calentándolo o enfriándolo.
5.1.
De sólido a líquido y viceversa.
El
cambio de estado de sólido a líquido se llama fusión, y el cambio
de estado inverso, solidificación. Para una sustancia pura ambos
cambios se producen a la misma temperatura, denominada temperatura o
punto de fusión.
5.2.
De líquido a gas y viceversa.
El
cambio de estado de líquido a gas se llama vaporización. Cuando
tiene lugar en toda la masa del líquido, hablamos de ebullición.
El cambio de estado inverso, de gas a
líquido, se llama condensación. Para una sustancia pura ambos
cambios se producen a la misma temperatura, denominada temperatura o
punto de ebullición.
Diferencia entre ebullición y
evaporación.
En ambos casos la materia cambia de
estado líquido a gas.
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Evaporación
|
Ebullición
|
|
Tiene lugar solo en la superficie
del líquido y a cualquier temperatura. Se aumenta la
evaporación:
|
Se producen en toda la masa del
líquido y solo a una temperatura: la temperatura de
ebullición.
|
5.3.
De sólido a gas y viceversa.
El cambio de estado de sólido a gas
se llama sublimación.
El cambio de estado inverso, de gas a
sólido, se denomina sublimación regresiva.
6.
La teoría cinética y los cambios de estado.
La
teoría cinética también explica por qué suceden los cambios de
estado. Analiza el siguiente vídeo.
|
Estado de la sustancia |
Explicación de la teoría cinética |
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Sólido
|
Las partículas tienen un movimiento de vibración muy
limitado. El calor que se le comunica aumenta su vibración y, por
tanto, aumenta la temperatura del sólido. |
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De sólido a líquido.
|
Todo el calor que se comunica a la sustancia se invierte en
vencer las fuerzas que unen las partículas del sólido y
reducirlas a las fuerzas más débiles que se dan entre las
partículas de líquido. Mientras se produce el cambio de estado,
la temperatura permanece constante. |
|
Líquido
|
El calor que comunicamos al líquido se invierte en aumentar el
movimiento de vibración de las partículas, lo que hace que se
eleve la temperatura. |
|
De líquido a gas.
|
Todo el calor que se comunica a la sustancia se invierte en
vencer las fuerzas que mantienen unidas las partículas en el
líquido. Mientras se produce el cambio de estado, la temperatura
permanece constante. |
|
Gas
|
El calor comunicado al gas se invierte en elevar la velocidad
de las partículas y, en consecuencia, aumenta la temperatura de
la sustancia. |
6.1.
Cambios de estado bajo ciertas condiciones.
La temperatura a la cual una
determinada sustancia experimenta un cambio de estado no es siempre
la misma; depende de las condiciones en las que se encuentre.
|
Presión, p = 1 atm
|
Presión, p > 1 atm
|
Presión, p< 1 atm
|
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A la presión de 1 atmósfera, el agua hierve a
100 ºC. A esa temperatura, las partículas del líquido tienen
energía suficiente para liberarse de las vecinas y pasar a fase
gas.
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A una presión superior a 1 atm, el agua hierve
por encima de 100 ºC. La mayor presión exterior hace que las
partículas necesiten más energía para liberarse de las vecinas
y pasar a fase gas.
|
A una presión inferior a 1 atmósfera, el agua
hierve por debajo de 100ºC. Como la presión exterior es menor,
las partículas necesitan menos energía para liberarse de las
vecinas y pasar a fase gas.
|
|
En un recipiente
abierto o con tapa normal, el agua hierve a 100ºC. Mientras
hierve, el agua se evapora.
|
Las ollas a presión tiene una tapa de cierre
hermético, lo que hace que la presión en su interior llegue a
ser de unas 2 atm. El agua hierve cerca de 130ºC. Por eso los
alimentos se cocinan en menos tiempo y con menos agua, ya que se
reduce la evaporación.
|
En lo alto del Everest la presión atmosférica
es solo un tercio de una atmósfera. Allí el agua hierve a 90
ºC, por lo que muchos alimentos no se llegan a cocinar. El agua
se convierte en vapor ante de que lo hagan.
|
6.2.
Los estados del agua y la meteorología.
|
Nubes
|
El aire contiene
vapor de agua que procede de la evaporación de los mares, ríos,
lagos, plantas y demás seres vivos. El vapor de agua asciende en
la atmósfera hasta llegar a zonas donde la temperatura es baja.
Entonces se condensa y origina las nubes, formadas por gotas de
agua muy pequeñas o cristales de hielo.
|
Cuando la atmósfera está muy
húmeda y baja la temperatura, las gotas de agua que originan las
nubes se hacen más grandes y caen en forma de lluvia.
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Lluvia
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Está formada por nubes muy bajas
que se originan cerca del suelo. Es frecuente que haya niebla
cerca de ríos o lagos, donde la evaporación es abundante.
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Niebla
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Si la humedad de la atmósfera no
es alta, la temperatura puede bajar sin que llueva. Si baja mucho,
el agua de las nubes se congela y caen pequeños cristales de
hielo que se pueden agrupar formando copos de nieve.
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Nieve
|
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Hielo
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Cuando hay mucha humedad y la
temperatura baja de 0ºC, se puede congelar la superficie de agua
y formar capas de hielo. En algunos lugares se ven lagos,
estanques o fuentes helados en invierno.
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Granizo
|
Es una precipitación de bolas de
hielo. Se forma cuando las gotas de agua congeladas son
arrastradas de nuevo al interior de la nube por vientos
ascendentes. Allí se unen a otras partículas de agua que hacen
crecer a la partícula de granizo hasta que cae.
|
|
En noches de cielo despejado en
las que la temperatura del suelo llega a 0ºC, la humedad del
ambiente se condensa en las superficies sólidas formando gotas de
agua; es el rocío.
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Rocío
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En noches de cielo despejado en
las que la temperatura del suelo baja de 0ºC la humedad del
ambiente se condensa y se congela sobre las superficies sólidas
formando escarcha. Podemos ver una capa blanca de escarcha en las
plantas.
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Escarcha
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Estela blanca de los aviones
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Se ve cuando los aviones vuelan a
gran altura y velocidad. Al quemarse el combustible del avión, se
desprenden gases, uno de ellos es vapor de agua. A diez mil metros
de altura, la temperatura atmosférica es de unos – 50 ºC. Esto
hace que el vapor de agua cristalice rápidamente. Esos cristales
de hielo forman la estela del avión
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Vapor de la respiración (vaho).
|
Todos los seres vivos expulsan
vapor de agua con los gases de la respiración. Si ese vapor de
agua se enfría rápidamente, se condensa formando una especie de
nube que llamamos vaho.
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