Cambio de estado

En física y química se denomina cambio de estado a la evolución de la materia entre varios estados de agregación sin que ocurra un cambio en su composición. Los tres estados más estudiados y comunes en la tierra son el sólido, el líquido y el gaseoso; no obstante, el estado de agregación más común en nuestro universo es el plasma, material del que están compuestas las estrellas (si descartamos la materia oscura).

• La fusión es el cambio de estado de sólido a líquido.
  • Por el contrario la solidificación o congelación es el cambio inverso, de líquido a sólido.
• La vaporización es el cambio de estado de líquido a gas.
  • Contrariamente la licuación o condensación es el cambio inverso, de gas a líquido.
• La sublimación es el cambio de estado de sólido a gas.
  • El cambio inverso recibe el nombre de sublimación regresiva o cristalización.
• La ionización es el cambio de estado de un gas a plasma.
  • En caso contrario, se le llama deionización.

Teoría cinética molecular

Los dos parámetros de los que depende que una sustancia o mezcla se encuentre en un estado o en otro son: temperatura y presión. La temperatura es una medida de la energía cinética de las moléculas y átomos de un cuerpo. Un aumento de temperatura o una reducción de la presión favorecen la fusión, la evaporación y la sublimación, mientras que un descenso de temperatura o un aumento de presión favorecen los cambios opuestos.

Al calentar la sustancia la agitación de las partículas es mucho mayor, es decir, sube la temperatura. Hay que aclarar que la agitación no es la que provoca el calor, sino que la agitación es el propio calor. Si la sustancia es sólida y la agitación de sus partículas es suficiente, entonces la sustancia puede pasar de ser líquida a gaseosa, dependiendo del grado de agitación de las partículas, facilitando así la fusión, vaporización o sublimación de la sustancia.

Por el contario, al enfriar dicha sustancia la agitación de las partículas disminuye y permite realizar los cambios contrarios: solidificación, licuación o condensación, sublimación regresiva.[1]

En ninguno de los cambios de estado las partículas se quedan quietas. Cuando las partículas están en estado sólido, vibran; cuando reciben energía en forma de calor aumenta la energía de las vibraciones lo que se traduce como un aumento de temperatura. Llega un momento en el que la vibración es tan alta que vence las fuerzas que mantienen juntas a las partículas, y así se sucede el cambio de estado. De igual forma ocurre con el cambio de estado de líquido a gaseoso.

• El calor necesario para que se produzca el cambio de estado de una sustancia se llama calor latente (L)

Segun el cambio de estado que sufra la sustacia puede ser, calor latente de fusion (Lf), calor latente de vaporización (Lv) o calor latente de sublimación (Ls).

El calor latente depende de algunos datos:

- La masa (m) de dicha sustancia. - Cantidad de calor Q.

La formula es:

$Q=\ m*\ L\,$

Esta teoría describe el comportamiento y las propiedades de la materia siguiendo cuatro postulados:

La materia está constituida por partículas que pueden ser átomos ó moléculas cuyo tamaño y forma característicos permanecen el estado sólido, líquido ó gas. Estas partículas están en continuo movimiento aleatorio. En los sólidos y líquidos los movimientos están limitados por las fuerzas cohesivas, las cuales hay que vencer para fundir un sólido ó evaporar un líquido. La energía depende de la temperatura. A mayor temperatura más movimiento y mayor energía cinética. Las colisiones entre partículas son elásticas. En una colisión la energía cinética de una partícula se transfiere a otra sin pérdidas de la energía global. La teoria cinetico molecular nos describe el comportamiento y las propiedades de los gases de manera teórica. Se basa en las siguientes generalizaciones.

Todos los gases tienen átomos ó moléculas en continuo movimiento rápido, rectilíneo y aleatorio. Los átomos ó moléculas de los gases están muy separados entre sí, y no ejercen fuerzas sobre otros átomos ó moléculas salvo en las colisiones. Las colisiones entre ellos o con las paredes son igualmente elásticas. Los gases que cumplen estas condiciones se denominan ideales. En realidad estos gases no existen, pero los gases reales presentan un comportamiento similar a los ideales en condiciones de baja presión alta temperatura. En general los gases son fácilmente compresibles y se pueden licuar por enfriamiento ó compresión. Las propiedades y cantidades de los gases se explicar en términos de presión, volumen, temperatura y número de moléculas, estos cuatro son los parámetros usados para definir la situación de un gas.

R.CASTILLO 2010.

Véase también

• Estado de agregación de la materia
• Ecuación de estado
• Diagrama PVT