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

Summary

El guion explora los cambios de estado o fase, fenómenos termodinámicos donde la materia experimenta cambios físicos reversibles. Se describen procesos endotérmicos y exotérmicos, y se ilustran con ejemplos como la fusión, vaporización, condensación, solidificación, sublimación y deposición. Se explica cómo la transferencia de calor y las interacciones entre la materia y la energía inducen un reordenamiento de las partículas, y se mencionan conceptos clave como la entalpía de fusión y vaporización, y se ejemplifica con casos como la formación de hielo y la sublimación del yodo.

Takeaways

• 🔥 El cambio de estado o fase es un fenómeno termodinámico donde la materia experimenta cambios físicos reversibles.
• 🌡️ Los cambios de estado son endotérmicos (absorción de calor) o exotérmicos (liberación de calor), según las flechas rojas o azules indican.
• 🧊 La fusión es el cambio de estado de la materia del sólido al líquido, requiriendo calor para que las partículas vibren con mayor fuerza.
• 💧 La vaporización es el cambio de estado de la materia del líquido al gas, donde el agua se dilata y aumenta su presión de vapor, formando burbujas.
• 🌬️ La condensación es el cambio de estado del gas al líquido, ocurre cuando el agua se enfría y libera calor al ambiente.
• ❄️ La solidificación es el cambio de estado del líquido al sólido, ocurre cuando el agua libera calor y se congela.
• 🌫️ La sublimación es el cambio de estado del sólido al gas sin pasar por la fase líquida, y es endotérmica.
• 🏔️ La deposición es el cambio de estado del gas al sólido sin formar una fase líquida, es un proceso exotérmico.
• 🌡️ La temperatura y la presión del entorno son factores clave en el cambio de estado de la materia.
• 🔄 Cada proceso de cambio de estado tiene un punto de equilibrio entre las fases, donde la materia puede absorber o liberar calor.
• 📊 Los procesos de cambio de estado se describen mediante diagramas p versus t, que ayudan a visualizar las posibles fases de la materia.

Q & A

¿Qué es un cambio de estado o fase en términos termodinámicos?

Un cambio de estado o fase es un fenómeno termodinámico en el que la materia experimenta cambios físicos reversibles, implicando la transferencia de calor entre la materia y su entorno o interacciones entre la materia y la energía que inducen un reordenamiento de las partículas.

¿Cuáles son los colores de las flechas que representan los procesos endotérmicos y exotérmicos en el script?

Los procesos endotérmicos, que implican la absorción de calor, están representados por flechas rojas, mientras que los procesos exotérmicos, que liberan calor, están representados por flechas azules.

¿Qué proceso ocurre cuando una sustancia pasa del estado sólido a líquido?

El proceso que ocurre cuando una sustancia pasa del estado sólido a líquido se llama fusión, y es un proceso endotérmico que requiere la absorción de calor para aumentar la temperatura y permitir que las partículas se muevan con mayor libertad.

¿Cuál es la energía necesaria para que una sustancia sólida se derrita?

La energía necesaria para que una sustancia sólida se derrita se conoce como la entalpía molar de fusión, que expresa la cantidad de calor que una mol de sustancia en estado sólido debe absorber para derretirse sin simplemente elevar su temperatura.

¿Qué proceso ocurre cuando se coloca nieve en una mano y se absorbe el calor corporal?

Cuando se coloca nieve en una mano, el calor corporal es suficiente para elevar la temperatura de la nieve por encima de los cero grados Celsius, y los cristales de hielo absorben el calor necesario para derretirse y adoptar una estructura más desordenada.

¿Qué es la vaporización y cómo se produce?

La vaporización es el cambio de estado de una sustancia del estado líquido al estado gaseoso. Se produce cuando un líquido absorbe calor, lo que aumenta su temperatura y su presión de vapor, permitiendo que las moléculas escapen de la superficie y formen burbujas gaseosas.

¿Cuál es la entalpía de vaporización y qué representa?

La entalpía de vaporización es la cantidad de calor que el agua líquida absorbe para que la presión de vapor de sus burbujas incipientes sea igual a la presión externa, lo que provoca el inicio de la ebullición y la transformación completa del líquido en un estado gaseoso.

¿Qué proceso ocurre cuando un gas se enfría y libera calor al entorno?

Cuando un gas se enfría y libera calor al entorno, se produce la condensación, un proceso exotérmico en el que las moléculas gaseosas de agua lentamente se desaceleran y empiezan a formar gotas de líquido debido a la disminución de su energía térmica.

¿Qué es la solidificación y cómo se produce?

La solidificación es el cambio de estado de una sustancia del estado líquido al estado sólido como resultado del enfriamiento. Las moléculas de agua pierden energía, sus interacciones intermoleculares se fortalecen y se organizan en cristales de hielo debido a los enlaces de hidrógeno.

¿Qué es la sublimación y cómo se diferencia de la evaporación?

La sublimación es el cambio de estado de una sustancia del estado sólido directamente al estado gaseoso, sin pasar por la fase líquida. Se diferencia de la evaporación en que no requiere la presencia de una fase líquida y ocurre cuando la presión de vapor del sólido es alta y sus fuerzas intermoleculares no son muy fuertes.

¿Qué es la deposición y cómo se relaciona con la sublimación?

La deposición es el cambio de estado de una sustancia del estado gaseoso directamente al estado sólido, sin la formación de una fase líquida. Es el proceso opuesto a la sublimación y ocurre cuando los vapores de una sustancia en contacto con una superficie fría liberan calor y se reorganizan en su forma sólida original.

Outlines

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🔥 Cambio de estado y termodinámica

El primer párrafo explica los cambios de estado o fase como un fenómeno termodinámico donde la materia experimenta cambios físicos reversibles. Se menciona que estos cambios involucran transferencia de calor entre la materia y su entorno, y se ilustran los cambios principales de estado para los tres estados de la materia: sólido, líquido y gas. Se describen los procesos endotérmicos (con absorción de calor) y exotérmicos (con liberación de calor), y se detallan procesos como la fusión (de sólido a líquido), la vaporización (de líquido a gas), y cómo estos procesos se pueden invertir a través de la condensación y la deposición. Se enfatiza que la fusión es un proceso endotérmico que requiere del calor del entorno para que los sólidos se derritan y se establezca un equilibrio entre las fases sólida y líquida, mientras que la vaporización es el cambio de estado de líquido a gas, que también es endotérmico y se da cuando la temperatura del líquido alcanza su punto de ebullición.

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💧 Condensación y Solidificación

El segundo párrafo se centra en los procesos de condensación y solidificación. La condensación se describe como el cambio de estado de la materia del gas a líquido, ocurriendo cuando el agua u otro líquido se enfría y libera calor al entorno, proceso exotérmico. Se explica que la condensación se da cuando los分子 de vapor de agua se ralentizan y forman gotas de agua, y se menciona el ejemplo de la condensación en los vidrios de una casa en clima frío. La solidificación, por otro lado, es el cambio de estado de líquido a sólido, y se describe cómo el agua se congela liberando la misma cantidad de calor que el hielo absorbe para derretirse, proceso también exotérmico. Se menciona que la enthalpy de solidificación o congelación es la cantidad de calor que se libera, y se discute cómo la velocidad de crecimiento de los cristales de hielo afecta su apariencia transparente o opaca.

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🌫 Sublimación y Deposición

El tercer párrafo aborda la sublimación y la deposición. La sublimación es el cambio de estado de sólido a gas sin pasar por la fase líquida, y se menciona que para que ocurra es necesario que la presión de vapor del sólido sea alta y sus fuerzas intermoleculares no muy fuertes. Se da como ejemplo la yoduro sólido, que sublima fácilmente liberando vapores violetas. La deposición es el proceso opuesto a la sublimación, donde los vapores se depositan directamente en una fase sólida al chocar con una superficie fría, liberando calor y formando una nueva sólido. Se destaca que la deposición es un proceso exotérmico y se utiliza en la síntesis de materiales, donde se pueden dopa con átomos metálicos mediante técnicas sofisticadas. Se sugiere que para entender mejor estos procesos, es útil tener un diagrama p versus t (presión versus temperatura) que muestre las posibles fases.

Keywords

💡Cambio de estado

Es un fenómeno termodinámico que ocurre cuando la materia experimenta cambios físicos reversibles. En el video, este concepto es central ya que describe cómo la materia pasa de un estado a otro, como del sólido a líquido o gaseoso, y viceversa, a través de procesos endotérmicos o exotérmicos.

💡Termodinámica

Es la rama de la física que estudia la energía y su interacción con la materia. En el contexto del video, la termodinámica es fundamental para entender cómo el calor se transfiere entre la materia y su entorno durante los cambios de estado.

💡Endotérmico

Un proceso endotérmico es aquel que requiere la absorción de calor. En el video, se menciona que los procesos de fusión y vaporización son endotérmicos, ya que la materia debe absorber calor para cambiar de estado.

💡Exotérmico

Un proceso exotérmico implica la liberación de calor a su entorno. En el video, se explica que la condensación y la deposición son procesos exotérmicos, donde la materia libera calor al cambiar de estado.

💡Fusión

Fusión es el cambio de estado de una sustancia del sólido al líquido. En el video, se describe cómo la fusión ocurre cuando una sustancia absorbe calor para que sus partículas vibren con mayor fuerza y se separen lo suficiente para formar un líquido.

💡Vaporización

Vaporización es el cambio de estado de una sustancia del líquido al gas. En el video, se ilustra con el ejemplo de la nieve calentándose y formando burbujas de dióxido de carbono, lo que indica la formación de vapor.

💡Condensación

La condensación es el cambio de estado de una sustancia del gas al líquido. En el video, se menciona que ocurre cuando el vapor se enfría y libera calor, formando gotas de líquido, como en el condensado en las ventanas durante un clima frío.

💡Solidificación

Solidificación es el cambio de estado de una sustancia del líquido al sólido debido al enfriamiento. En el video, se describe cómo el agua se congela formando hielo, liberando calor en el proceso.

💡Sublimación

Sublimación es el cambio de estado de una sustancia del sólido directamente al gas, sin pasar por la fase líquida. En el video, se da como ejemplo el yodo, que se sublima liberando un vapor púrpura cuando se calienta.

💡Deposición

Deposición es el cambio de estado de una sustancia del gas al sólido sin formar una fase líquida. En el video, se describe cómo ocurre cuando los vapores de yodo se encuentran con una superficie fría y se depositan como un sólido púrpura.

Highlights

Los cambios de estado o fase son un fenómeno termodinámico donde la materia experimenta cambios físicos reversibles.

Los procesos endotérmicos implican la absorción de calor, mientras que los exotérmicos liberan calor al entorno.

La fusión es el proceso de cambio de estado de una sustancia del sólido al líquido, requiriendo calor para su realización.

La vaporización es el cambio de estado de líquido a gas, donde el agua se dilata y aumenta su presión de vapor.

La condensación es el proceso opuesto a la vaporización, ocurriendo cuando el gas se enfríe y se convierte en líquido, liberando calor.

La solidificación es el cambio de estado del líquido al sólido, donde los moléculas pierden energía y se organizan en una estructura sólida.

La sublimación es el cambio directo del sólido al gas, sin pasar por la fase líquida, y es endotérmica.

La deposición es el proceso contrario a la sublimación, donde el gas se convierte en sólido al chocar con una superficie fría, liberando calor.

La fusión implica la absorción de calor para que las partículas vibren con mayor fuerza y se separen más entre sí.

La vaporización se da cuando el agua absorbe calor y su presión de vapor se iguala a la presión externa, lo que provoca la formación de burbujas gaseosas.

La condensación se produce cuando los moléculas de gas se ralentizan y se unen para formar gotas de líquido.

La solidificación es el proceso por el cual el agua se congela, liberando la misma cantidad de calor que absorbe para derretirse.

La sublimación es un proceso que puede ocurrir en sólidos con alta presión de vapor y fuerzas intermoleculares débiles.

La deposición es un proceso exotérmico que se utiliza en la síntesis de materiales dopados con átomos metálicos.

La sublimation y la deposición son procesos que no incluyen la fase líquida y son caracterizados por la absorción y liberación de calor, respectivamente.

Los procesos termodinámicos son esenciales para entender la interacción entre la materia y la energía, y tienen aplicaciones prácticas en la vida cotidiana.

Los cambios de estado también son importantes en la síntesis de nuevos materiales y en la comprensión de fenómenos naturales.

Transcripts

Changes of state or phase are a thermodynamic phenomenon where matter undergoes

reversible physical changes. It is said to be thermodynamic because a

heat transfer occurs between matter and the surroundings, or what is the same, there are interactions between matter

and energy that induce a rearrangement of the particles in this image the

main changes of state are shown for the three most common states of matter solid

liquid and gas the changes accompanied by the red arrows are endothermic they imply the

absorption of heat while those accompanied by the arrows blue are exothermic

heat is released the solid cube of a bluish substance can become liquid or gaseous depending on

the temperature and pressure of its surroundings by itself it represents a single phase the solid

but at the moment of melting this is melting a solid equilibrium is established the liquid called

fusion for fusion to occur the cube needs to absorb heat from its surroundings to increase

its temperature, therefore, it is an endothermic process, once the cube is completely melted,

it returns to having a single phase, that of the liquid state, this bluish drop can continue

to absorb heat, which increases its temperature and gives rise to the formation of gaseous bubbles

again there are two phases one liquid and the other gaseous when all the liquid has evaporated

through its boiling point then it is said to have boiled or vaporized now the

bluish droplets have turned into clouds so far every processes have been endothermic, the bluish gas

can continue to absorb heat until it warms up, however, given

terrestrial conditions, on the contrary, it tends to cool down and condense new ones into liquid, on

the other hand, the clouds can also be deposited directly on a solid phase, forming

the solid cube again These last two processes are exo-thermal, that is, they release heat to the environment or to the

surroundings. s of condensation and deposition there is a change of state when the bluish drop

freezes at low temperatures solidification then I will explain each of the changes

of state, its characteristics and I will give you examples so that you understand them better fusion

fusion is the change of state of a substance from the solid state to liquid in the

solid state the particles ions molecules gluten etc. are prisoners located in

fixed positions in space without being able to move freely however they are capable of vibrating

at different frequencies and if these are very strong The rigorous

order imposed by the internal lekular forces will begin to crumble. As a result, two phases are obtained, one where the

particles continue to be confined as a solid and another where they are freer enough to

increase the distances that separate them from each other. To achieve this, the solid must absorb heat and

thus its particles will vibrate with greater force for this reason the fusion ion is endo thermal and when

it begins it is said that an equilibrium occurs between the solid and liquid phases the heat necessary

to give rise to this change is called heat or molar enthalpy of fusion this expresses the amount

of heat that a mold substance must absorb in solid state to melt and not simply

raise its temperature an example of melting is a snowball that melts in your hand

snow granny absorbs body heat which is enough to raise the temperature of

snow above zero degrees celsius the ice crystals present in the snow absorb

just enough heat to melt and so that their water molecules adopt a more

disordered structure while the snow melts the water formed will not increase in temperature since all

the heat from the hand is used by the snow to complete its melting vaporization vaporization

is the change of state of a substance from the liquid to the gaseous state, continuing with

the example of water co now placing a handful of snow in a pot and lighting the fire, it is

observed that the snow quickly melts as the water heats up inside it,

small bubbles of carbon dioxide and other possible gaseous impurities begin to form, the heat

molecularly dilates the disordered configurations of water expanding its volume and increasing

its vapor pressure therefore there are several molecules that escape from the surface as a result

of increasing evaporation liquid water slowly increases its temperature due to

its high specific heat reaches a point where The heat it absorbs is no longer used to

raise its temperature, but rather to start the equilibrium, the liquid vapor, that is, it begins to

boil and all the liquid will pass into a gaseous state while it absorbs heat and keeps the

temperature constant. This is where the intense bubbling is observed. at the surface of the boiled water the

heat absorbed by the liquid water so that the vapor pressure of its s incipient bubbles

equal to the external pressure is called enthalpy of vaporization condensation condensation is the

change of state of a substance from the gaseous state to the liquid state occurs when water or

another liquid cools releasing heat to the environment and when releasing heat it is said that an

exothermic process is taking place by releasing heat the gaseous molecules of highly energetic water begin to

slow themselves down their interactions begin to be more effective as

the temperature of the steam drops, condensed water droplets will first form from the steam

followed by droplets of larger size that end up being attracted by gravity to

completely condense a certain amount of vapor needs to release the same energy but with

opposite sign this is its in such a condensation path thus the inverse equilibrium is established vapor liquid

an example of condensation are assumes them you decide condensation can be seen on the

windows of the home It is in a cold climate that the water vapor contained inside the house collides with

the window which, due to its material, has a lower temperature than other surfaces. There it is

easier for the vapor molecules to group together, creating a fine whitish layer that is easily removable

by hand . as these molecules release heat heating the glass and the air they begin to

form more numerous clusters until they can condense the first drops when the drops greatly increase

in size they slide through the window and leave a trail of water solidification solidification is

the change of state of a substance from the liquid state to the solid state as a result of

cooling water freezes to freeze water must release the same amount of heat

that ice absorbs to melt again this heat is called the enthalpy of solidification

or freezing on cooling water molecules lose energy and their intermolecular interactions

become stronger and more directional as res ult are arranged thanks to their

hydrogen bonds and form so-called ice crystals the mechanism by which

ice crystals grow has an impact on their transparent or white appearance if the

ice crystals grow very slowly they do not include impurities such as gases that at low temperatures

it is usually used in water so the bubbles escape and cannot interact with light and

consequently you have ice as transparent as that of an extraordinary ice statue the

same thing that happens with ice can happen with any another substance that solidifies

by cooling perhaps this is the most complex physical change in terrestrial conditions since

several polymorphs can be obtained sublimation sublimation is the change of state of a

substance from the solid to the gaseous state can water sublimate no at least not Under normal conditions

for sublimation to occur, this is the change of state from solid to gas. The vapor pressure

of the solid must be high. Likewise, it is essential that its intermolecular forces

are not very strong, preferably if they consist only of dispersion forces. The

most emblematic example is solid iodine. It is a crystalline solid with grayish-purple hues,

which has a hue of high vapor so much so that in the act of it a purple vapor is released

whose volume and expansion become notable when it is subjected to heating in this image

a typical experiment is shown where solid iodine is evaporated in a glass container it is

interesting and striking observe how the purple vapors diffuse and the initiated student can

verify the absence of liquid iodine this is the main characteristic of sublimation

there is no presence of a liquid phase it is also endo thermal since the solid absorbs heat to

increase its vapor pressure up to equal to the external pressure of position deposition is

the change of state of a substance d From the gaseous state to the solid state parallel

to the sublimation experiment of iodine we have that of its deposition the deposition is the

opposite change or transition the substance passes from the gaseous state without the formation of a

liquid phase when the purple vapors of iodine come into contact With a cold surface, they release

heat to heat it, losing energy and their molecules regrouping again in

the grayish-purple solid. It is then an exothermic process. The deposition is widely used for

the synthesis of materials where they are doped with metallic atoms by means of sophisticated techniques

. surface is very cold the exchange of heat between it and the vapor particles is

abrupt or getting into the passage through the respective liquid phase the heat or in such a deposition route

and not of deposition is the opposite of that of sublimation in theory numerous substances

can sublimate itself but to achieve this it is necessary to manipulate the pressures and temperatures in addition to

that it must t Have your p versus t diagram handy on which you can visualize possible phases