jueves, 19 de abril de 2012

Cambio de estado


Cambios de estado.

Cambio de estado es el proceso mediante el cual las sustancias pasan de un estado de agregación a otro sin modificar su composición. El estado físico depende de las fuerzas de cohesión que mantienen unidas a las partículas. La modificación de la temperatura o de la presión modificará dichas fuerzas de cohesión pudiendo provocar un cambio de estado.

    El paso de un estado de agregación más ordenado a otro más desordenado (donde las partículas se mueven con más libertad entre sí) se denomina cambio de estado progresivo. Cambios de estado progresivos son:

-         El paso de sólido a líquido que se llama fusión. Ejemplo el hielo a agua líquida se funde.

-         El paso de líquido a gas que se llama vaporización o ebullicioón Ejemplo el agua líquida pasa a vapor de agua: evaporándose lentamente (secándose un recipiente o una superficie con agua) o al entrar en ebullición el líquido (hierve).

-         El paso de sólido a gas que se llama sublimación. Ejemplo el azufre o el yodo sólidos al calentarlos pasan directamente a gas.

    El paso de un estado de agregación más desordenado a otro más ordenado se denomina cambio de estado regresivo. Cambios de estado regresivos son:

-         El paso de gas a líquido que se llama condensación. Ejemplo en los días fríos de invierno el vapor de agua de la atmósfera se condensa en los cristales de la ventana que se encuentran fríos o en el espejo del cuarto de baño.

-         El paso de líquido a sólido que se llama solidificación. Ejemplo el agua de una cubitera dentro del congelador se solidifica formando cubitos de hielo.

-         El paso de gas a sólido que se denomina solidificación regresiva.

Diferencias entre evaporación y ebullición.

  El cambio de estado de líquido a gas se denomina vaporización. La vaporización puede tener lugar de dos formas:

-         A cualquier temperatura, el líquido pasa lentamente a estado gaseoso, el proceso se denomina evaporación. El paso es lento porque son las partículas que se encuentran en la superficie del líquido en contacto con la atmósfera las que se van escapando de la atracción de las demás partículas cuando adquieren suficiente energía para liberarse. Partículas del líquido que se encuentran en el interior no podrán recorrer demasiado antes de ser capturadas de nuevo por las partículas que la rodean.

-         A una determinada temperatura determinada se produce el paso de líquido a gas en todo el volumen del líquido el proceso se denomina ebullición. Cualquier partícula del interior o de la superficie adquiere suficiente energía para escapar de sus vecinas, la energía se la proporciona la fuente calorífica que le ha llevado a dicha temperatura.

    Por tanto, el cambio de estado denominado vaporización se puede producir de alguna de estas formas:

-         Por evaporación que tiene lugar en la superficie del líquido, es lenta y  a cualquier temperatura, aunque aumenta la evaporación con la temperatura. Un ejemplo lo tenemos con el agua que se extiende por el suelo o la ropa mojada tendida, el proceso de secado es una evaporación del agua líquida. El agua contenida en un vaso también termina por desaparecer (se evapora), aunque la evaporación será mayor si aumentamos la superficie de contacto entre el agua y la atmósfera (por ejemplo echando el contenido del vaso en un plato).

-         Por ebullición que tiene lugar a una determinada temperatura (temperatura de ebullición), es tumultuosa y tiene lugar en cualquier parte del líquido (superficie o interior). El ejemplo lo tenemos en el agua, a medida que la calentamos la evaporación aumenta y llega un momento en el que salen burbujas de vapor de agua de cualquier parte del líquido y de forma tumultuosa (desordenadamente).

 

Diagrama completo  de un cambio de estado















Gráfico de ebullición con representación corpuscular

jueves, 5 de abril de 2012

Estados de la materia


Modelo corpuscular


Modelos  de la estructura corpuscular de la materia:

   Concepto de modelo:

Según el diccionario de la RAE, el significado del término modelo es: “Representación en pequeño de alguna cosa”. En un significado más amplio un modelo científico es una idealización de la realidad utilizada para plantear un problema, de manera simplificada.  Es una representación conceptual o física a escala de un proceso o sistema (fenómeno), con el fin de analizar su naturaleza, desarrollar o comprobar hipótesis o supuestos y permitir una mejor comprensión del fenómeno real al cual el modelo representa.
Un modelo debe ser capaz de explicar la realidad, (si no es así se desecha y se crea otro).


   Un modelo de gas:
                                                                                                                                    
Los cuerpos que se encuentran en estado gaseoso tienen muy baja densidad, son fácilmente compresibles y carecen de forma y de volumen propio. Por lo que el modelo de un gas debe poder explicar todas estas propiedades.
Los gases, al igual que cualquier otro cuerpo, están formados por pequeñas partículas (corpúsculos). Para poder dar cuenta de las propiedades de los gases, supondremos que estas partículas están muy separadas entre sí y moviéndose continuamente; esto explicaría:
*       La baja densidad, ya que ésta es consecuencia directa de la gran separación entre las partículas de un gas.
*       La fácil compresibilidad también se explica por la gran cantidad de espacio vacío que se genera por la gran separación de las partículas de gas.
*      Los gases se adaptan inmediatamente a la forma del recipiente que los contiene, no tienen forma propia; la calve de ello reside en el movimiento. Como las partículas están en constante movimiento, no tienen dificultad para llenar el recipiente que los contiene, cualquiera sea su forma. Ello explica, entonces, la carencia de forma y de volumen propios.
   Un modelo de un sólido:
 
Un modelo que represente a un sólido debe explicar: la elevada densidad, la dificilísima  compresión y que poseen forma y volumen propios.
Para poder explicar las propiedades de los sólidos, supondremos que sus partículas están muy juntas entre sí y mantienen posiciones fijas en la estructura del sólido, esto explicaría:
*      La alta densidad: es debida a la pequeña distancia que separa a cada partícula. A diferencia de los gases, la cantidad de partículas por unidad de volumen es muy elevada.
*      Los sólidos no necesitan un recipiente que los contenga, tienen forma relativamente estable y su volumen es constante. Esto se debe a que en los sólidos cada partícula ocupa un lugar definido y que las distancias entre ellas se mantienen casi invariables. Dicho de otra manera las partículas de los  sólidos forman una estructura rígida.
*      La casi incompresibilidad se debe a que no existe casi espacio vacío ente las partículas que forman al  un sólido.
   Modelo de un líquido:
 
El modelo de un líquido debe explicar: que la densidad de un líquido es mayor que la de un gas, pero menor que la de un sólido; que los líquidos son difíciles de comprimir y que se adaptan a la forma del recipiente que los contiene.
Para poder explicar las propiedades de los líquidos, supondremos que sus partículas están a escasa distancia unas de otras pero no mantienen posiciones fijas; por lo que tienen movilidad, esto explicaría:
*      La distancia entre las partículas sigue siendo pequeña, lo cual explica que tienen una densidad considerable, mayor que la de los gases pero menor que la de los sólidos. Puesto que hay más partículas por unidad de volumen que en el caso de los gases; pero ese valor es menor al de la cantidad de partículas por unidad de volumen en un sólido.
*      Son difíciles de comprimir porque tienen poco espacio vacío entre las partículas.
*      El no poseer forma propia se debe a que las partículas de un sólido no mantienen posiciones fijas, sino que se desplazan con cierta libertad, adaptándose al recipiente que las contiene.

La figura a continuación compara los tres modelos descritos anteriormente:





 






Actividad:
Escribe un cuento de ciencia ficción con el siguiente argumento: “Gracias a un procedimiento secreto, se logra disminuir el tamaño de un científico hasta que es capaz de distinguir las partículas una a una. El científico realiza un interesante viaje al interior de un vaso que contiene un refresco gasificado con cubos de hielo