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Estados de Agregación.  Sólido, Líquido, Gaseoso y Plasma. FÁCIL.

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Los estados de la materia son las diversas formas en que se presenta la materia en el universo. Se conocen también como estados de agregación de la materia, ya que las partículas se agregan o agrupan de maneras diferentes en cada estado.

Se puede considerar que existen cuatro estados físicos y fundamentales de la materia, tomando en cuenta aquellas formas de agregación que se presentan bajo condiciones naturales. Los estados fundamentales de la materia son:

Estado sólido.

Estado líquido.

Estado gaseoso.

Estado plasmático.

Sin embargo, los estudios sobre los estados de agregación de la materia se han extendido en la actualidad. Además de aquellos que se presentan naturalmente, hoy se estudian aquellos que se presentan en condiciones extremas, inducidas en laboratorio. De este grupo, los científicos han comprobado la existencia de tres nuevos estados: el condensado de Bose-Einstein (BEC); el condensado de Fermi y el supersólido.

Las características de los estados de la materia dependen de la fuerza de atracción entre las partículas y su movilidad. La temperatura y/o la presión son los factores que afectan cómo se agrupan dichas partículas y cómo interactúan entre sí.

Cuando hay alteraciones sensibles en las variables de temperatura y/o presión, se producen cambios de un estado de la materia al otro. Estos cambios son solidificación, vaporización, fusión, sublimación, sublimación inversa, ionización y desionización.

A continuación, presentamos un cuadro comparativo con las principales características y diferencias que existen entre los estados fundamentales de la materia:

Estado sólido

El estado sólido es aquel que percibimos como materia fija, la cual se resiste a los cambios de forma y volumen. En la materia en estado sólido, las partículas tienen mayor atracción entre ellas, lo que reduce su movimiento y las posibilidades de interacción.

Algunos ejemplos de materia en estado sólido: rocas, madera, utensilios de metal, vidrio, hielo, grafito, ropa y granos de café.

Las características del estado sólido son:

La fuerza de atracción entre las partículas individuales es mayor que la energía que causa separación.

Es el estado en el que se necesita mayor cantidad de fuerza externa para separar las partículas.

Las partículas se encierran en su posición limitando su energía vibracional.

Mantiene su forma y volumen.

Estado líquido

El estado líquido corresponde a los fluidos cuyo volumen es constante, pero se adapta a la forma de su contenedor. Pueden tener un nivel de viscosidad variable, dependiendo de los elementos en los que se compone el líquido.

Algunos ejemplos de materia en estado líquido son: agua, bebidas refrigerantes, lava, mercurio a temperatura ambiente, aceite y saliva.

Las características del estado líquido son:

Las partículas se atraen entre sí, pero la distancia es mayor que en los sólidos.

Las partículas son más dinámicas que los sólidos, pero más estables que los gases.

Tiene un volumen constante.

Su forma es indefinida. Por ende, el líquido toma la forma de su contenedor.

Estado gaseoso

El estado gaseoso corresponde a los gases. Técnicamente se define como el agrupamiento de partículas con poca atracción entre sí que, al chocar unas con otras, se expanden en el espacio.

Algunos ejemplos de materia en estado gaseoso son: vapor de agua, oxígeno (O ₂), helio (He), el aroma de los perfumes, humo, el aire atmosférico y gas natural.

Las características del estado gaseoso son:

La concentración de partículas en un mismo espacio es menor que la de los sólidos y los líquidos.

Las partículas tienen poca atracción entre sí.

Las partículas se encuentran en expansión, por lo cual son más dinámicas que los sólidos y los gases.

No tiene forma ni volumen definido.

Estado plasmático

El estado plasmático es un estado semejante al gaseoso, pero posee partículas cargadas eléctricamente, es decir, ionizadas. Se trata, pues, de gases calientes.

La materia en estado plasmático es muy común en el espacio sideral y constituye, de hecho, el 99% de su materia observable. Sin embargo, el estado plasmático también se reproduce naturalmente en algunos fenómenos terrestres. Asimismo, se puede producir artificialmente para diversos usos.

Por ejemplo, hay plasma en el sol, las estrellas y las nebulosas. También está presente en las auroras polares, en los rayos y en el llamado Fuego de San Telmo. En cuanto a su producción artificial, algunos ejemplos son los televisores de plasma, los tubos fluorescentes y las lámparas de plasma.

Las características del estado plasmático son:

Carece de forma y volumen definidos.

Sus partículas están ionizadas.

Carece de equilibrio electromagnético.

Es buen conductor eléctrico.

Forma filamentos, capas y rayos cuando se expone a un campo magnético.

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Nuevos estados de la materia

En la actualidad, las investigaciones científicas han hallado nuevos estados de agregación de la materia mediante procedimientos artificiales. Los más conocidos están basados en la temperatura. Estos son el condensado de Bose-Einstein, el condensado fermiónico y el estado supersólido.

Sin embargo, se siguen estudiando otras teorías sobre posibles estados de la materia, como la molécula de Rydberg, el estado de Quantum Hall, la materia fotónica y el dropleton.

Condensado de Bose-Einstein (BEC)

El estado conocido como condensado de Bose-Einstein (BEC por sus siglas en inglés) se produce cuando determinados gases son sometidos a temperaturas cercanas al cero absoluto (-273.15°C). Llegado a este punto, alcanzan tal densidad y punto de congelación que los átomos no se pueden mover.

Se trata de un estado de la materia que se logró artificialmente en el año 1995. Desde entonces, también es conocido como el quinto estado de la materia.

Un ejemplo del BEC son los materiales con superconductividad, es decir, que pueden transmitir electricidad sin ejercer resistencia alguna y sin perder energía.

Las características del estado condensado de Bose-Einstein son:

Sus partículas son bosones.

Es observable solo a nivel subatómico.

Presenta superconductividad (resistencia eléctrica nula).

Su estado de energía mínimo se conoce como estado fundamental.

Profundiza en: Estado consensado de Bose-Einstein

Condensado de Fermi

El condensado de Fermi o condensado fermiónico es aquel donde la materia es superfluida, es decir, que no tiene ningún grado de viscosidad. El comportamiento del estado fermiónico es semejante a una onda más que a una partícula. Se relaciona con el estado de Bose-Einstein.

Las características del condensando fermiónico son:

Sus partículas son fermiones (y no bosones).

Se produce en temperaturas cercanas al cero absoluto.

Su estabilidad perdura muy poco tiempo.

Supersólido

El supersólido es un estado en el que la materia se ordena en el espacio con las propiedades de un superfluido. Solo en 2017 se encontraron pruebas claras de su existencia. Todavía se encuentra en investigación, lo mismo que otros estados hipotéticos.

Cambios de estados de la materia

Los cambios de estados de la materia son procesos que permiten que la estructura espacial de la materia cambie de un estado a otro. Dependen de las variaciones en las condiciones ambientales como la temperatura y/o la presión.

Tomando en cuenta los estados fundamentales de materia, los cambios de estado de la materia son: solidificación, vaporización, fusión, sublimación, sublimación inversa, ionización y desionización.

Fusión o derretimiento. Es el cambio del estado sólido al estado líquido. Se produce cuando el sólido se expone a temperaturas más elevadas que su punto de fusión. Ocurre porque las altas temperaturas a las que se somete el sólido hace que las partículas se separen más y se muevan con más facilidad.

Solidificación. La solidificación es el cambio del estado líquido al estado sólido. Cuando la temperatura de un líquido desciende, las partículas comienzan a aproximarse entre sí y se reduce el movimiento entre ellas. Al llegar al punto de congelación, se convierten en materia sólida.

Vaporización. La vaporización es el cambio del estado líquido al estado gaseoso. Ocurre cuando se eleva la temperatura hasta llegar al punto de ebullición, rompiendo la atracción entre las partículas. Esto ocasiona su separación y el aumento de su movimiento, dando lugar a un gas.

Condensación. La condensación es el cambio del estado gaseoso al estado líquido. Al bajar la temperatura y/o subir la presión, las partículas del gas pierden alguna movilidad y se aproximan entre sí. Esta aproximación explica el paso del gas al líquido.

Sublimación. La sublimación es el cambio del estado sólido al estado gaseoso sin pasar por el estado líquido. Se produce, por ejemplo, en las esferas de naftalina. Estas esferas que se usan para alejar las polillas de los armarios tienen la propiedad de evaporarse con el tiempo, sin entrar en un estado líquido.

Sublimación inversa. Se llama sublimación inversa, sublimación regresiva, deposición o cristalización al cambio del estado gaseoso al sólido de manera directa. Lo que ocurre aquí es que un gas se solidifica de forma inmediata, sin entrar en un estado líquido.

Ionización. La ionización es el cambio de gas a plasma, el cual se produce cuando las partículas del gas son cargadas eléctricamente. Esto es posible cuando se calienta un gas.

Desionización. La desionización consiste en el paso del estado plasmático al estado gaseoso. Se trata, pues, del proceso contrario a la ionización.

A continuación, presentamos una tabla que resume los cambios de la materia y expone un ejemplo por cada uno.

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Cómo citar: (16/11/2023). "Estados de la Materia". En: Significados.com. Disponible en: https://www.significados.com/estados-de-la-materia/ Consultado:

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Estados de la Materia: cuáles son, qué son y características

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Los estados de la materia son las diversas formas en que se presenta la materia en el universo. Se conocen también como estados de agregación de la materia,...

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- Web: definición + explicación de cómo se producen 

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- Web: definición + explicación de cómo se producen 

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La materia puede llegar a ser encontrada en diferentes formas o fases, éstas se conocen con el nombre de estados de agregación de la materia y están expuestas a la vez a varios tipos de cambios que pueden presentarse de forma natural o humana. Encontramos tres diferentes estados de agregación, el líquido, el gaseoso y el sólido. Cuando éstos están expuestos a ciertos procesos, se produce un cambio de estado, pero no sufren ningún tipo de modificación en su composición.

Definición de cambio de estado

En el campo de la y la es común escuchar la palabra cambio de estado. Ésta se refiere a los diferentes cambios en la evolución que puede llegar a sufrir la materia en sus estados de agregación (físico, líquido o sólido) pero sin que se presente ningún tipo de cambio en su composición química, en otras palabras, es un cambio que se presenta en las características físicas de un determinado elemento.

Cuándo se produce un cambio de estado

Por lo general, los cambios de estado de la materia se producen cuando se presenta un aumento o una disminución importante en la temperatura a la que el elemento se encuentra expuesto. En este punto es importante entender y conocer el término calor latente el cual se refiere al calor que se necesita para poder llegar a provocar un cambio en el estado completo de un elemento. Todos los calores latentes de las sustancias o elementos son un parámetro característico de cada sustancia y su valor siempre va a depender de la presión.

Existen varios tipos de cambios de estado que pueden llegar a presentarse. Debido al aumento en la temperatura se pueden producir los siguientes:

Fusión: consiste en el paso que se da en una sustancia que pasa de un estado sólido a uno líquido. La temperatura que se presenta para que la fusión pueda generarse se conoce con el nombre de punto de fusión. En este proceso, existe un momento en el que, luego de calentar un determinado sólido, éste termina transformándose en líquido. Todas las sustancias tienen su punto de fusión determinado.

Vaporización: el término se refiere al cambio que se da del estado líquido al gaseoso. La vaporización puede producirse por medio de dos proceso distintos, la ebullición y la evaporación. La evaporación se da en la superficie de los líquidos y la ebullición es un proceso que se da en todo el líquido. La temperatura en la cual se puede producir este cambio se conoce con el nombre de punto de ebullición.

Sublimación: en este cambio de estado se presente el paso del estado sólido al estado gaseoso, sin que se tenga que pasar por el estado líquido durante el proceso.

Cuando disminuye la temperatura considerablemente, se pueden presentar los siguientes tipos de cambios de estado:

Solidificación: la solidificación es el paso de un líquido a sólido por medio del enfriamiento. Este tipo de proceso es considerado exotérmico y el punto en el que puede llegar a presentarse se conoce con el nombre de punto de solidificación o congelamiento.

Condensación: la condensación es un cambio que se da en los elementos cuando éstos pasan de un estado gaseoso a uno líquido. La temperatura en la que este fenómeno puede presentarse se conoce con el nombre de punto de condensación.

Sublimación inversa: es el cambio de la materia que está en estado gaseoso cuando logra pasar al estado sólido sin tener que pasar primero por el estado líquido. Es conocida también con el nombre de cristalización inversa.

Aplicaciones

Son muchas las aplicaciones en las que se pueden utilizar los cambios de estados. Algunos ejemplos se mencionan a continuación:

Trabajos en los laboratorios para diferentes aplicaciones industriales por medio del proceso de destilación, el cual necesita de la condensación.

Por medio de la fusión y de la solidificación se pueden fabricar diferentes tipos de objetos cuando se funden los materiales de los cuales están hechos y se vierten en un molde determinado.

La evaporación del agua es utilizada para realizar la extracción de sal en las salinas.

Para la obtención de cobre por medio de fundición y para posteriormente fundirlo.

Son usados por las industrias metalúrgicas para derretir metales y lograr diferentes aleaciones.

En procesos de soldaduras que usan un metal a altas temperaturas que les permite unir otras piezas de metal.

Fabricación de materiales de construcción como por ejemplo, los ladrillos y bloques de cemento.

Importancia

Los cambios de estado de la materia son importantes porque hacen posible el separar y unir diferentes tipos de sustancias. Resultan además fundamentales para poder comprender y realizar el transporte de algunos fluidos, pues gracias a los cambios de estado es posible almacenar algunos compuestos o elementos y con ello, facilitar su transporte. Son también importantes para el campo de la industria y muchos de estos procesos resultan ser parte fundamental de los seres vivos y de todo lo que les rodea.

Algunos de los cambios de estado de la materia incluso son tilizados en la vida cotidiana, éstos los podemos observar por ejemplo cuando congelamos agua o cuando hervimos algún líquido. Son comunes e importante en prácticamente todas las actividades diarias.

Ejemplos de cambio de estado

Cambio de estado del agua

El agua tiene la gran capacidad de poder cambiar de un estado a otro simplemente con la variación de la temperatura a la cual se encuentra expuesto. Además, puede hacer sus cambios de estado por medio de diferentes métodos, como por ejemplo:

Evaporación: cuando el agua pasa del estado líquido al gaseoso en el momento en el que su temperatura se aumenta a los 100°C.

Condensación: se da cuando el agua se transforma del estado gaseoso al líquido cuando se produce una pérdida de calor. Lo podemos observar cuando luego de una ducha, el vapor de agua se condensa en el espejo del baño por la superficie de ésta se encuentra más fría.

Congelación: el paso del agua del estado líquido al sólido cuando la temperatura desciende por debajo de los 0° C.

Derretimiento: es un proceso en el cual el agua pasa del estado sólido al líquido en el momento en el que se le agrega calor al hielo.

Sublimación: es un proceso por el cual el agua puede pasar del estado gaseoso al sólido. Es lo que conocemos comúnmente como vapor de agua y para que se presente, la temperatura y la presión del agua deben ser específicas.

Cambio de estado del chocolate

El chocolate puede también sufrir varios tipos de cambios en el estado de la materia. Por ejemplo, cuando se caliente a los 68° C puede alcanzar una fase cristalina permitiendo que el chocolate se haga líquido sin que se cambien sus componentes. El chocolate puede también enfriarse hasta el punto de alcanzar el congelamiento y si se le aplica calor suficiente, puede llegar a derretirse con facilidad, incluso, luego de enfriarse, volverá por sí solo a su fase sólida.

Escrito por Gabriela Briceño V.

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Cambio de estado | Qué es, definición, cuándo se produce, tipos, ejemplos

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El cambio de estado es un tipo de evolución que sufre una sustancia en los estados de agregación pero sin que se registre ningún tipo de modificación en cuanto a su composición. Es un cambio que se da entonces solamente en las características físicas de los elementos.

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El estado de la materia se modifica como consecuencia de cambios en la presión y en la temperatura. Un sólido se transforma en líquido en el proceso de fusión; y en gas, a través de la sublimación. De la misma manera, un líquido pasa al estado sólido en la solidificación, y al gaseoso, mediante la evaporación o ebullición.

Finalmente, un gas se convierte en sólido como consecuencia de la sublimación regresiva, o en líquido, por la licuación o condensación. Todas estas transformaciones resultan de las variaciones en el grado de cohesión de las moléculas, provocadas por aumento o disminución del calor y/o la presión.

La transición de un estado de la materia a otro se llama cambio de estado. Este cambio se realiza bajo el efecto de un cambio en volumen, temperatura y/o presión. Los tres estados más comunes y más estudiados son el sólido, el líquido y el gaseoso; también esta el plasma que consiste en un gas de iones.

Tenemos que los factores que intervienen en los cambios de estado son: temperatura, presión y volumen.

Normalmente hablamos de seis (6) cambios de estado, pero al incluir al plasma podemos hablar de ocho (8) cambios de estado. Aquí nombramos los principales cambios de estado de la materia.

En física y metalurgia, la fusión es el paso del estado solido a estado líquido. Un ejemplo de fusión es el agua cuyo punto de fusión mayor a 0° C, es la temperatura en que se derrite el agua.

Ejemplo: El cambio de estado del agua de hielo a líquido.

Es el paso de liquido a solido mediante congelación. Esto se puede hacer enfriando (el caso más común), aumentando la presión, por cristalización, por catálisis o por una combinación de estos fenómenos. La congelación puede también permitir la solidificación de ciertos líquidos (el agua por ejemplo).

Así que, el cambio en la materia de líquido a sólido se da principalmente por congelación o enfriamiento.

La solidificación del agua está a una temperatura de 0° C

Es el paso de un cuerpo del estado líquido al estado gaseoso. Esta es una transición de fase del primer tipo. Dependiendo de las condiciones de realización, puede tomar la forma de evaporación o ebullición.

Así se conoce el cambio de estado de líquido a gaseoso. Uno de los cambios de estado en el agua, cuando se evapora por el calor.

La condensación es el fenómeno de la física de cambio de estado del material de un estado de gas a un estado condensado ( sólido o líquido ). La transición del estado gaseoso al estado líquido también se llama licuefacción. Es el proceso inverso de la vaporización,

En la física, la sublimación es el paso directo de un cuerpo del estado sólido al estado gaseoso, sin pasar por el estado líquido. En consecuencia, esta transformación se realiza sin pasar por una etapa de fusión (de sólido a líquido), ni una etapa de vaporización (de líquido a gas). El proceso inverso se llama deposición sólida o condensación o sublimación inversa.

Por ejemplo la nieve y el hielo pueden sublimar lentamente a temperaturas por debajo de la temperatura de fusión (0° C). Es por ello que la nieve del invierno puede desaparecer poco a poco, incluso si la temperatura no supere los 0° C.

La deposición es la transición de fase en la que el gas se transforma en sólido sin pasar por la fase líquida. La deposición es un proceso termodinámico. El reverso de la deposición es la sublimación y, por lo tanto, a veces la deposición se denomina desublimación o Sublimación inversa.

Un ejemplo de Sublimación inversa es el proceso por el cual, en el aire subcongelado, el vapor de agua cambia directamente a hielo sin convertirse primero en líquido. Así es como se forma la escarcha y la escarcha en el suelo u otras superficies.

La ionización es la acción que se va a quitar o añadir cargas a un átomo o una molécula . El átomo, o la molécula, que pierde o gana cargas ya no es eléctricamente neutro. Entonces se llama ion . Puede ser debido a:

- Causas físicas como un alto nivel de potencial eléctrico, la presencia de radiación o una temperatura alta;

- Causas químicas, como la disolución en un solvente polar; o para

- La estructura misma de la materia: en sales fundidas y líquidos iónicos, o en estructuras cristalinas en las que los átomos ya no pueden unirse de manera única a una molécula específica.

Las aplicaciones son numerosas:

1. Descontaminación de alimentos

2. Modificaciones plásticas

3. Esterilización de dispositivos médicos

4. Estudio de materiales

5. Propulsión espacial, etc.

Es el cambio de un plasma a gas.

La aplicación más conocida es para el El agua desionizada, conocida como agua desmineralizada, es agua a la que se le han eliminado casi todos sus iones minerales, como cationes como sodio, calcio, hierro y cobre y aniones como cloruro y sulfato.

Los sólidos, cuyas moléculas están muy cohesionadas, tienen una forma propia. Los líquidos toman la forma del recipiente que los contiene, al igual que los gases, si éstos se encuentran en recipientes cerrados. En caso de encontrarse libres, los gases se dispersan en todas direcciones.

En estado sólido, las partículas (átomos, moléculas o iones) están unidas entre sí por enlaces químicos que fijan sus posiciones relativas. Las fuerzas entre las partículas son tan fuertes que las partículas no pueden moverse libremente sino que solo pueden vibrar.

A nivel macroscopico tiene un volumen limpio (es muy difícil de comprimir, su volumen depende casi solo de la temperatura por efecto de expansión térmica, generalmente bajo); además Tiene una forma limpia (pero puede deformarse bajo tensión, dependiendo de su elasticidad y ductilidad).

El estado líquido es un estado fluido, es decir, perfectamente deformable. En el estado líquido, las partículas están unidas débilmente: a diferencia del estado sólido, pueden moverse espontáneamente entre sí (deformabilidad) pero, a diferencia del estado gaseoso, no son independientes (incompresibilidad). También podemos decir que su energía térmica es suficiente para permitirles moverse pero no escapar.

A nivel macroscópico, un líquido:

- Tiene un volumen limpio;
- No tiene su propia forma: toma la forma del contenedor que lo contiene;
- Tiene una superficie libre en reposo plano y horizontal (en un campo de gravedad uniforme).

Un cuerpo en estado gaseoso consta solo de átomos y moléculas. Al igual que el estado líquido, el estado gaseoso es un estado fluido. En el estado gaseoso, las partículas están unidas muy débilmente, casi independientes (se consideran independientes en el modelo de gas perfecto, que describe el comportamiento de los gases de baja presión).

En la escala macroscópica, un gas:

- No tiene forma o volumen adecuado;
- Tiende a ocupar todo el volumen disponible.

En el estado de plasma, las partículas se separan de sus electrones, se llama sopa de quark cuando el estado de plasma se extiende a lo largo de una larga distancia.

A escala macroscópica, un plasma:

- No tiene forma limpia, no tiene volumen limpio y no tiene energía estable medible en un volumen;
- Tiene una forma fluídica mucho más diferente de la de un sólido, un líquido o un gas, el plasma es más raro en el suelo terrestre que las otras tres formas por sus temperaturas muy altas;
- Es un gas altamente ionizado, que cambia el estado de un fluido de plasma de material gaseoso.

Sí. El estado coloidal y el plasmático (los mas conocidos), que tienen un gran interés teórico y práctico por sus aplicaciones en la industria y en la obtención de energía. Aunque en la actualidad es díficil hablar de seis estados de la materia u ocho estados de la materia, ya que existen múltiples estados exóticos que solo son factibles para ciertos materiales bajo ciertas condiciones como:

Cuasi-cristal: Un cuasi-cristal es un sólido que tiene un espectro de difracción esencialmente discreto pero cuya estructura no es periódica.
El estado supercrítico (indistinción líquido-gas obtenida al aumentar la presión);
El estado superconductor a muy baja temperatura;
El estado mesomorfo de los cristales líquidos, intermedio entre líquido y sólido;
El condensado de Bose-Einstein (condensación bosones en el nivel de energía más bajo), por ejemplo: el superfluido condensado o de rubidio (ver átomos de enfriamiento por láser );
Estados ferromagnéticos y antiferromagnéticos; El estado supersólido cuya existencia es controvertida;
El metal de Jahn-Teller (estado en el que un material es a la vez aislante y superconductor);
El estado hiperuniforme desordenado, que se comporta como el estado cristalino y líquido de la materia, mostrando orden a grandes distancias y desorden a distancias cortas.

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¿Por qué se producen los cambios de estado de la materia? | LosPorques.com

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El estado de la materia se modifica como consecuencia de cambios en la presión y en la temperatura. Un sólido se transforma en líquido en el proceso de fusión; y en gas, a través de la sublimación. De la misma manera, un líquido pasa al estado sólido en la solidificación, y al gaseoso, mediante la evaporación o ebullición.

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Los CAMBIOS DE ESTADO DE LA MATERIA explicados (con ejemplos)⚛️

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- Web: Procesos en los cambios de estado 

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- Web: Procesos en los cambios de estado 

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¿Cuáles son los cambios de estado de la materia?: Los cambios de estado de la materia se refieren a las transformaciones que sufre la materia de un estado al...

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- Video: Proceso de los cambios de la materia 

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- Video: Proceso de los cambios de la materia 

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Los cambios en los estados de la materia - Fusión, Vaporización, Condensación y Solidificación

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PROCESO
Es una transformacin termodinmica que experimenta un sistema cuando pasa
de un estado de equilibrio inicial 1, caracterizado por unos determinados valores de las
propiedades termodinmicas, a otro estado de equilibrio final 2, caracterizado por otros
valores diferentes.
Cuando ocurre una compresin o una expansin, interesa tener en cuenta los
diversos estados intermedios en los que sucesivamente se encuentra el sistema desde
que abandona el estado inicial hasta que alcanza el estado final. Esta sucesin de
estados intermedios es lo que se conoce en termodinmica como trayectoria del proceso.

CAMBIO DE ESTADO
El cambio de estado ocurre siempre que el sistema interacciona con otro sistema
o con el medio exterior. Esta interaccin puede ser trmica (calor) o puede ser mecnica
(trabajo). Se dice que el sistema ha cambiado de estado tan solo porque una de sus
propiedades cambie.

CAMBIO DE ESTADO CUASIESTTICO

Es aquel en el que el estado del sistema se desva del equilibrio solamente en
cantidades infinitesimales a lo largo de todo el proceso y los parmetros que caracterizan
al sistema varan de modo infinitesimalmente lento, de forma tal que el sistema siempre
se encontrar en algn estado de equilibrio. Ejemplo: consideremos la presin P 1 que
ejerce un gas sobre la cara interna de un pistn sin rozamiento y sea P 2 la que se ejerce
sobre su cara externa. Haciendo equilibrio de fuerzas horizontales se tiene que las dos
presiones son iguales debido a que las reas son las mismas y no existe fuerza de roce. Si
las dos presiones son iguales el pistn estar en equilibrio mientras que si P 1 es
infinitesimalmente superior a P2 el gas sufre una pequea expansin, alcanzando un
nuevo estado de equilibrio cuando ambas presiones se igualan.

Fig. 2.6 Cambio de estado cuasiesttico para un sistema

CAMBIO DE ESTADO NO-ESTTICO

Es el que se realiza a travs de estados en los que no existe equilibrio. Cuando
ocurre este cambio de estado, el sistema que se encontraba en equilibrio, evoluciona
hacia estados en los cuales el sistema ya no podr venir determinado por las propiedades
termodinmicas, ya que no se encontrar en estado de equilibrio. Considerando como
ejemplo el sistema de la Figura 2.7. El sistema est formado por dos balones de vidrio
conectados a travs de una vlvula. Uno de ellos contiene un gas a la presin P 1 y
volumen especfico v1 mientras que el otro se encuentra vaco. Al abrir la vlvula el gas
fluye rpidamente hacia el baln vaco hasta alcanzar el equilibrio, siendo la presin y el
volumen especfico P1 y v1respectivamente. Es imposible definir estados de equilibrio
entre el estado 1 y el estado 2 por lo que tampoco se puede trazar la trayectoria del
proceso.

Fig. 2.7 Cambio de estado no-esttico para un sistema.

PROCESO ISOMTRICO O ISOCRICO

Cuando el volumen del sistema permanece constante. Fig. 2.8

a)

b)

Fig. 2.8. Proceso a volumen constante a) Sustancia Pura. b) Gas Ideal.

PROCESO ISOBRICO
Cuando transcurre a presin constante. Fig. 2.9

a)

b)

Fig. 2.9. Proceso a presin constante. a) Sustancia Pura. b) Gas Idea

PROCESO ISOTRMICO
Cuando el proceso tiene lugar a temperatura constante. Fig. 2.10

a)

b)

Fig. 2.10 Proceso a temperatura constante. a) Sustancia Pura. b) Gas Ideal

PROCESO ADIABTICO
Cuando no hay transferencia de calor durante el proceso. Q=0

CICLO TERMODINMICO
Un sistema realiza un ciclo cuando experimenta una serie consecutiva de
procesos volviendo a su estado de partida. Figura 2.11

Fig. 2.11 Ciclo Termodinmico

PROCESO REVERSIBLE
Cuando un proceso puede tener lugar en sentido inverso a aquel en el que se ha
desarrollado y puede llegar a restaurar por completo el estado inicial y las cantidades
energticas transferidas se trata de un proceso reversible. El proceso reversible adems
de involucrar un cambio de estado cuasiesttico, es necesario que est libre de
rozamientos en cualquier instante del proceso. En la Figura 2.12 es muestra la
compresin de un gas en un arreglo cilindro mbolo sin rozamiento. Si despus de
comprimir el gas por efecto del peso, el pistn vuelve a su posicin original sin alterar las
cantidades energticas, el proceso es reversible.

Fig. 2.12 Sistema que realiza un proceso reversible.

PROCESO IRREVERSIBLE

Si un sistema en el que ha tenido lugar un proceso no puede ser llevado a su

estado inicial sin provocar variaciones en el espacio exterior al sistema, el proceso se
denomina irreversible. Todos los procesos naturales son irreversibles es decir una vez
desarrollado un proceso natural, es imposible restablecer el estado inicial sin provocar
variaciones en el medio exterior del sistema o en otros sistemas.

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PROCESOEs una transformacin termodinmica que experimenta un sistema cuando pasade un estado de equilibrio inicial 1, caracterizado por unos determinados valores de laspropiedades termodinmicas, a otro estado de equilibrio final 2, caracterizado por otrosvalores diferentes.Cuando ocurre una compresin o una expansin, interesa tener en cuenta losdiversos estados intermedios en los que sucesivamente se encuentra el sistema desdeque abandona el estado inicial hasta que alcanza el estado final.

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Cuando tus ventanas y paredes lloran: cómo prevenir las humedades ...

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Title: Ebullición: concepto, tipos y ejemplos

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- Diagrama sobre los estados de la materia

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- Diagrama sobre los estados de la materia

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ESTADOS DE AGREGACION DE LA MATERIA - WEB ITIF - CENTROBIOLOGIA

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Gráficas de calentamiento y enfriamiento

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Una curva de calentamiento es la representación gráfica de cómo varía la temperatura de una muestra en función del tiempo, manteniendo la presión constante y agregando calor uniformemente, es decir, a tasa constante.

Para construir una gráfica de este tipo, se van tomando parejas de valores de temperatura y tiempo, que posteriormente se grafican colocando la temperatura en el eje vertical (ordenadas) y el tiempo en el eje horizontal (abscisas).

Luego se ajusta la curva más apropiada a estos puntos experimentales y finalmente se obtiene una gráfica de la temperatura T como función del tiempo t: T (t).

¿En qué consiste la curva de calentamiento?

A medida que se calienta, una sustancia va atravesando sucesivamente diversos estados: de ser sólido puede pasar a vapor, casi siempre pasando por el estado líquido. A estos procesos se los denomina cambios de estado, en los cuales la muestra va incrementando su energía interna mientras se le agrega calor, tal como señala la teoría cinético molecular.

Al añadir calor a una muestra existen dos posibilidades:

- La sustancia aumenta su temperatura, en vista de que sus partículas se agitan con mayor intensidad.

- El material está pasando por un cambio de fase, en el cual la temperatura se mantiene constante. Añadir calor tiene el efecto de debilitar en cierta medida las fuerzas que mantienen cohesionadas a las partículas, por esto es fácil pasar de hielo a agua líquida, por ejemplo.

En la figura 2 se muestran los cuatro estados de la materia: sólido, líquido, gas y plasma, y los nombres de los procesos que permiten la transición entre unos y otros. Las flechas indican el sentido del proceso.

-Cambios de estado en una sustancia

Comenzando por una muestra en estado sólido, al fundirse pasa al estado líquido, al vaporizarse pasa a convertirse en gas y mediante la ionización se convierte en plasma.

Puede que el sólido se convierta directamente en gas mediante el proceso conocido como sublimación. Hay sustancias que subliman fácilmente a temperatura ambiente. El más conocido es el CO ₂ o hielo seco, así como también el naftaleno y el yodo.

Mientras la muestra atraviesa un cambio de estado, la temperatura se mantiene constante hasta llegar al nuevo estado. Esto significa que si por ejemplo se tiene una porción de agua líquida que ha llegado a su punto de ebullición, su temperatura se mantiene constante hasta que todo el agua se haya convertido en vapor.

Por tal razón se espera que la curva de calentamiento esté compuesta de una combinación de tramos crecientes y tramos horizontales, donde estos últimos corresponden a los cambios fase. En la figura 3 se muestra una de estas curvas para una sustancia dada.

Interpretación de la curva de calentamiento

En los intervalos de crecimiento ab, cd y ef la sustancia se encuentra como sólido, líquido y gas respectivamente. En estas regiones la energía cinética se incrementa y con ella la temperatura.

Mientras que en bc está cambiando su estado de sólido a líquido, por lo tanto las dos fases coexisten. Así sucede en el tramo de, en que la muestra pasa de líquido a gas. Aquí está cambiando la energía potencial, y la temperatura permanece constante.

El procedimiento inverso también es posible, es decir, se puede enfriar la muestra para que adopte sucesivamente otros estados. En tal caso se habla de curva de enfriamiento.

Las curvas de calentamiento tienen el mismo aspecto general para todas las sustancias, aunque desde luego no los mismos valores numéricos. Algunas sustancias requieren más tiempo que otras en cambiar de estado, y funden y vaporizan a distintas temperaturas.

Estos puntos son conocidos respectivamente como punto de fusión y punto de ebullición, y son características propias de cada sustancia.

Por eso las curvas de calentamiento son muy útiles, puesto que indican el valor numérico de estas temperaturas para millones de sustancias que existen como sólidos y líquidos en el rango de temperaturas consideradas normales y a presión atmosférica.

¿Cómo se hace una curva de calentamiento?

En principio es muy sencillo: basta con colocar una muestra de sustancia en un recipiente provisto de un agitador, introducir un termómetro y calentar uniformemente.

Simultáneamente, al iniciar el procedimiento se activa un cronómetro y cada cierto tiempo se anotan las correspondientes parejas temperatura-tiempo.

La fuente de calor puede ser un mechero a gas, con buena velocidad de calentamiento, o bien una resistencia eléctrica que al calentarse emite calor, la cual puede conectarse a una fuente variable para conseguir distintas potencias.

Para mayor precisión hay dos técnicas muy utilizadas en el laboratorio de química:

- El análisis térmico diferencial.

- La calorimetría diferencial de barrido.

En ellas se compara la diferencia de temperatura entre la muestra bajo estudio y otra muestra de referencia con alta temperatura de fusión, casi siempre un óxido de aluminio. Con estos métodos se busca encontrar fácilmente los puntos de fusión y ebullición.

Considérese las curvas de calentamiento para el agua y para el hierro mostradas en la figura. La escala de tiempo no se muestra, sin embargo es inmediato distinguir las temperaturas de fusión para ambas sustancias que corresponden al punto B de cada gráfica: para el agua 0 º C, para el hierro 1500º C.

El agua es una sustancia universal y el rango de temperaturas necesario para ver sus cambios de estado es fácil de lograr en el laboratorio. Para el hierro se requieren temperaturas bastante más elevadas, pero tal como se indicó anteriormente, la forma de la gráfica no cambia sustancialmente.

Al calentar la muestra de hielo, de acuerdo a la gráfica nos encontramos en el punto A, a una temperatura por debajo de 0º C. Se observa que la temperatura aumenta a una tasa constante hasta llegar a 0º C.

Las moléculas de agua dentro del hielo vibran con mayor amplitud. Una vez que se llega a la temperatura de fusión (punto B), las moléculas ya pueden moverse unas delante de otras.

La energía que llega se invierte en disminuir la fuerza de atracción entre las moléculas, por eso la temperatura entre B y C permanece constante hasta todo el hielo se ha derretido.

Convirtiendo el agua en vapor

Una vez que el agua se encuentra totalmente en estado líquido, la vibración de las moléculas se incrementa de nuevo y la temperatura aumenta rápidamente entre C y D hasta el punto de ebullición en 100º C. Entre D y E la temperatura permanece en ese valor mientras la energía que llega se encarga de que toda el agua en el recipiente se vaya evaporando.

Si se logra contener todo el vapor de agua en un recipiente, puede seguirse calentando desde el punto E hasta el punto F, cuyo límite no se muestra en la gráfica.

Una muestra de hierro puede atravesar estos mismos cambios. Sin embargo, dada la naturaleza del material, los rangos de temperatura son muy diferentes.

1. Atkins, P. Principios de Química: Los Caminos del Descubrimiento. Editorial Médica Panamericana. 219-221.

2. Chung, P. Heating curves. Recobrado de: chem.libretexts.org.

3. Heating curves. Heat of Fusion and Vaporization. Recobrado de: wikipremed.com.

4. Hewitt, Paul. 2012. Conceptual Physical Science. 5 th . Ed. Pearson. 174- 180.

5. Universidad de Valladolid. Grado en Química, Recobrado de: alojamientos.uva.es.

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Curva de calentamiento: qué es, cómo se hace, ejemplos

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Una curva de calentamiento es la representación gráfica de cómo varía la temperatura de una muestra en función del tiempo, manteniendo la presión constante y agregando calor uniformemente, es decir, a tasa constante.

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Image: De todo para la Física y Química: Cambios de estado y curvas de ...