• Cambios de estado; interpretación de gráfica de presión-temperatura.
El estado de las sustancias es la forma en que ellas se presentan en la naturaleza o en un momento determinado.
Las moléculas de los materiales se pueden encontrar en los siguientes estados:
ESTADO SÓLIDO
Las moléculas están muy próximas entre sí manteniéndose relativamente rígidas, por lo que los cuerpos tienen definida tanto su forma como su volumen.
ESTADO LÍQUIDO
Las moléculas se encuentran más separadas que en los sólidos, permitiendo mayor movilidad entre ellas sin tanta rigidez. Esto hace que el líquido carezca de forma, adaptándose a la forma del recipiente que lo contiene, aunque se sigue manteniendo un volumen definido.
ESTADO GASEOSO
Las moléculas se encuentran totalmente dispersas e independientes unas de las otras, sin atracciones entre ellas, por lo que carecen de forma y volumen definidos, adaptándose siempre a la forma y volumen del recipiente que los contiene.
Existe un cuarto estado de la materia llamado PLASMA, el cual sólo se produce en condiciones extremas de presión y temperatura en el interior de las estrellas. En este estado, la materia está tan aprisionada que los electrones, protones y neutrones de los átomos, se salen de sus órbitas o posiciones normales para mezclarse juntos directamente como una gran "sopa" de partículas. Este es un estado excepcional que sólo es de interés para la física atómica.
Aprende más viendo videos: Cambios de Estado.
Un cambio de estado ocurre sólo cuando las condiciones de temperatura y presión que rodean a la sustancia son las apropiadas. Estos cambios reciben nombres especiales para designar el traspaso de un estado al otro:
- Los cambios de Fusión, Evaporación y Sublimación se llaman PROGRESIVOS, porque ocurren sólo cuando se le suministra calor desde el exterior a la sustancia, es decir, sube su temperatura.
- Los cambios de Solidificación, Condensación y Sublimación Regresiva se llaman REGRESIVOS, porque ocurren sólo cuando la sustancia desprende calor hacia el exterior, es decir, baja su temperatura.
LEYES DE LOS CAMBIOS DE ESTADO
- Todas las sustancias tienen un valor determinado de temperatura para fundirse y evaporarse. Estos valores se llaman punto de fusión y punto de ebullición, respectivamente.
- Durante un cambio de estado, el cuerpo absorbe o desprende una cierta cantidad de calor que depende de su masa.
- Durante un cambio de estado, la temperatura del cuerpo permanece constante hasta que haya cambiado por completo.
NOTA: Cuando se mencionan los puntos de fusión y ebullición de una sustancia, se entiende que son valores dados cuando la sustancia se encuentra a una presión externa de 1 atmósfera (760 mmHg). Sin embargo, estos valores no son fijos y cambian según la presión como se muestra a continuación:
CURVAS DE ENFRIAMIENTO Y CALENTAMIENTO
Una curva de calentamiento es un diagrama donde se aprecia el incremento de temperatura de una sustancia a medida que pasa el tiempo. En ella se observan intervalos de gráfica donde se distinguen cada cambio de estado progresivo. También existe la curva de enfriamiento, que es igual a la primera pero se aprecian descensos de temperatura y los respectivos cambios regresivos:
Dar click sobre la gráfica para ampliarla
CARACTERÍSTICAS DE LA GRÁFICA
Los intervalos horizontales de la gráfica confirman la tercera ley de los cambios de estado, ya que se mantiene constante la temperatura de la sustancia en los puntos de fusión y ebullición. En los intervalos diagonales, la forma de la gráfica indica que el incremento de la temperatura es gradual con el paso del tiempo.
DIAGRAMA DE FASES
El estado de una sustancia se define por dos variables externas del ambiente en el que se encuentra: la TEMPERATURA y la PRESIÓN. Esta última es tan importante como la primera porque puede modificar notablemente el valor de los puntos de fusión y ebullición de una sustancia. Para establecer la relación que existe entre estas dos variables en una sustancia, se traza un Diagrama de Fases, que es una gráfica de Presión Vs Temperatura, la cual permite determinar los estados sólidos, líquido y gaseoso
en determinadas condiciones así como los cambios de estado entre ellos.
De la anterior gráfica y análisis se deduce que:
Mientras más baja sea la presión ejercida sobre el líquido, menor será el punto de ebullición
las variaciones de temperatura entre ellos:
Gráfica de calentamiento de una sustancia inicialmente sólida que se funde a 17 ºC y entra en ebullición a 115 ºC.
Gráfica de enfriamiento de un gas que condensa a 78 ºC y se congela a -15 ºC.
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