Estados de la Materia, Ebullición y Calor: Propiedades y Mecanismos

Estados de la Materia: Sólido, Líquido y Gas

SÓLIDO: densidad alta; fluidez: no; dilatación: poca (enlace químico o iónico, direcciones privilegiadas, las partículas vibran alrededor de la posición de equilibrio. Al aumentar la temperatura aumenta la vibración, lo que produce conducción del calor y la dilatación.)

LÍQUIDO: densidad bastante alta; fluidez: sí; dilatación: mucha (unidas por la fuerza de cohesión, que las obliga a estar juntas, pero permite el movimiento)

GAS: densidad muy baja; fluidez: sí; dilatación: muchísima (invisibles, se reparten uniformemente, espacio vacío entre las partículas, sólo interaccionan. La rapidez es directamente proporcional a la temperatura, al aumentar la temperatura aumenta la presión y el volumen, lo que produce dilatación)

Ebullición del Agua

Ebullición del Agua Pura

Ley experimental: Cuando el agua no hierve, la temperatura del líquido es directamente proporcional al tiempo de calentamiento. Cuando hierve, la temperatura se mantiene constante.

Un líquido se evapora totalmente al cabo de un cierto tiempo. El proceso de la evaporación tiene lugar a través de toda la superficie libre del líquido. Las partículas que forman el líquido pueden escapar de las fuerzas que las mantienen unidas a la fase líquida y pasar a la fase vapor.

• Algunas partículas de la superficie del líquido tienen más velocidad que otras, el líquido no se evapora de golpe.
• El fenómeno de la evaporación sólo tiene lugar en la superficie del líquido. Sucede a cualquier temperatura, pero es más intensa si la temperatura aumenta.

Recipiente cerrado: la cantidad de partículas que salen del líquido se iguala a las que caen hacia el líquido desde la fase vapor.

Cuando se llega a este equilibrio, se produce la presión de vapor (choque entre las partículas contra las paredes).

Recipiente abierto: la ebullición se produce de forma tumultuosa en toda la masa líquida.

La ebullición se produce cuando la presión del vapor del agua iguala la presión existente sobre el líquido.

Ebullición del Agua Salada

Ley experimental: Cuando no hierve, la temperatura del líquido es directamente proporcional al tiempo de calentamiento. Cuando el líquido hierve, la temperatura no se mantiene constante.

• El líquido hierve cuando su presión de vapor iguala la presión exterior.
• Se produce a una temperatura más alta (aproximadamente 102°C).
• La adición de sal disminuye la presión de vapor de la solución, ya que las partículas de sal sustituyen a las partículas de agua. Esto reduce el número de partículas de agua en la superficie libre del líquido, disminuyendo la presión de vapor y requiriendo una temperatura más alta para alcanzar la ebullición.
• La congelación del agua salada se produce a una temperatura menor que la del agua pura.

Calor

Se define como la energía en tránsito debido a una diferencia de temperatura; energía en tránsito entre dos cuerpos, provocado por una diferencia de temperaturas; no se puede almacenar; fluye del cuerpo que está a mayor temperatura al que está a menor temperatura.

Mecanismos de Transferencia de Calor

• Conducción: El calor se transmite si los objetos están a temperaturas diferentes. Implica transporte de energía, pero no de materia.
• Convección: Se transmite mediante un líquido o un gas. Implica transporte de energía y materia.
• Radiación: El calor se transmite a distancia sin que haya contacto entre cuerpos, mediante radiaciones electromagnéticas.

Ondas

• Mecánicas: Necesitan un medio material para propagarse (ejemplo: sonido).
• Electromagnéticas: No necesitan un medio material para propagarse (ejemplo: luz, calor).

Onda Sonora

El sonido no se puede propagar en el vacío. Las ondas sonoras se propagan en todas direcciones. El sonido se produce con las vibraciones que hacen los cuerpos. La rapidez de propagación del sonido varía según el medio. Necesitamos un receptor que vibre en el interior de nuestro oído. Para que se forme una onda sonora, debe haber un objeto en vibración.