Cambios de Estado del Agua
Summary
TLDREste vídeo educativo explora los cambios de estado del agua en la atmósfera, explicando cómo la temperatura y la presión afectan su transición entre sólido, líquido y gaseoso. Se discuten conceptos como calor sensible y latente, y procesos como fusión, evaporación, condensación, solidificación, sublimación e inversa. Se ilustra con ejemplos cómo el agua absorbe o libera energía durante estos cambios, manteniendo una temperatura constante, y cómo factores como la presión pueden alterar puntos críticos como el de ebullición.
Takeaways
- 🌡️ El agua puede existir en tres estados naturales: sólido (hielo), líquido (agua) y gaseoso (vapor de agua), dependiendo de la temperatura y la presión.
- 🔍 La transición entre estos estados se conoce como cambio de estado o cambio de fase, y está relacionada con la energía calorífica del agua.
- 🔥 El calor que aumenta la temperatura de un cuerpo se llama calor sensible, mientras que el calor que causa un cambio de estado sin cambiar la temperatura se llama calor latente.
- ❄️ La fusión es el cambio de estado del sólido a líquido, y requiere calor latente para que ocurra a una temperatura constante.
- 💧 La evaporación es el cambio de estado del líquido a gas, y también requiere calor latente manteniendo la temperatura constante.
- 🌬️ La condensación es el cambio de estado del gas a líquido, y libera calor latente, pero requiere una superficie para ocurrir.
- ❄️ La solidificación es el cambio de estado del líquido a sólido, y libera calor latente manteniendo la temperatura constante.
- 🌟 La sublimación es el cambio de estado del sólido directamente al gas, y requiere calor latente sin un cambio en la temperatura.
- 🌟 La sublimación inversa o deposición es el cambio de estado del gas directamente al sólido, y libera calor latente sin un cambio en la temperatura.
- 🌍 Los cambios de estado del agua en la atmósfera son esenciales para comprender los procesos meteorológicos y climáticos.
Q & A
¿Cuáles son los tres estados más comunes en los que se puede encontrar la materia?
-Los tres estados más comunes en los que se puede encontrar la materia son sólido, líquido y gaseoso.
¿Cómo varía la estructura molecular del agua en sus diferentes estados?
-En el estado sólido, las moléculas de agua tienen una estructura rígida y no se pueden mover libremente. En el estado líquido, las moléculas tienen cierto grado de libertad para moverse. En el estado gaseoso, las moléculas pueden moverse mucho más libremente.
¿Qué es el calor latente y cómo se relaciona con los cambios de estado de la materia?
-El calor latente es el calor que es liberado o absorbido por un cuerpo o sustancia durante un cambio de estado manteniendo la temperatura constante. Se utiliza para cambiar de un estado a otro en lugar de aumentar o disminuir la temperatura.
¿Cuál es la diferencia entre calor sensible y calor latente?
-El calor sensible es el que se utiliza para aumentar la temperatura de una sustancia o material, mientras que el calor latente se utiliza para cambiar el estado de la sustancia sin cambiar su temperatura.
¿Qué es la fusión y cuál es su relación con el calor latente?
-La fusión es el cambio de estado de sólido a líquido, y se relaciona con el calor latente porque este calor se utiliza para realizar el cambio de estado en lugar de aumentar la temperatura.
¿Cómo se llama el cambio de estado de líquido a gas y qué tipo de calor se necesita para este proceso?
-El cambio de estado de líquido a gas se llama evaporación, y para que este proceso ocurra se requiere un aporte de energía en forma de calor latente.
¿Qué es la condensación y cómo se relaciona con el calor latente?
-La condensación es el cambio de estado de gas a líquido, y se relaciona con el calor latente porque se libera energía en forma de calor latente para realizar el cambio de estado, sin disminuir la temperatura.
¿Cuál es la importancia de los núcleos de condensación en el proceso de condensación?
-Los núcleos de condensación son partículas sólidas en suspensión en la atmósfera que facilitan la condensación del vapor de agua en agua líquida. Sin ellos, el agua puede permanecer en estado gaseoso incluso por debajo del punto de rocío.
¿Qué es la solidificación y cómo se relaciona con el calor latente?
-La solidificación es el cambio de estado de líquido a sólido, y se relaciona con el calor latente porque se libera energía en forma de calor latente para realizar el cambio de estado, manteniendo la temperatura constante.
¿Qué es la sublimación y cómo se diferencia del proceso de condensación?
-La sublimación es el paso directo del estado sólido al estado gaseoso sin pasar por el estado líquido, y se diferencia de la condensación porque en la sublimación se absorbe calor latente del entorno, mientras que en la condensación se libera calor latente.
Outlines
💧 Estado del agua en la atmósfera
Este párrafo introduce los cambios de estado del agua en la atmósfera, explicando que la materia puede encontrarse en diferentes estados (sólido, líquido y gaseoso) dependiendo de la temperatura y la presión. El agua es un ejemplo de sustancia que puede estar en los tres estados en la Tierra. Se describe la composición molecular constante (H2O) y cómo la distribución y el comportamiento de las moléculas varían en cada estado. Además, se menciona que el cambio de estado está relacionado con la energía calorífica, incluyendo el calor sensible y el calor latente.
🔥 Cambios de estado y calor latente
En este párrafo se exploran los cambios de estado del agua, como la fusión (sólido a líquido) y la evaporación (líquido a gaseoso), y cómo estos procesos requieren calor latente para cambiar de estado sin aumentar la temperatura. Se describen los efectos del calor sensible una vez alcanzados los puntos de fusión y ebullición. Además, se menciona cómo la presión afecta el punto de ebullición del agua, dando ejemplos de condiciones de presión alta y baja.
🌡 Condensación y solidificación
Este párrafo aborda los procesos de condensación (gaseoso a líquido) y solidificación (líquido a sólido), que liberan calor latente al cambiar de estado. Se explica que estos procesos no ocurren simplemente al cambiar la temperatura, sino que requieren una superficie para la condensación y solidificación, así como núcleos de condensación o congelación. También se discute la condensación en la atmósfera y cómo la presencia de núcleos de condensación es esencial para que el vapor de agua se convierta en líquido.
❄️ Sublimación y deposición
Finalmente, se presentan los procesos de sublimación (sólido a gaseoso) y deposición (gaseoso a sólido), que también involucran cambios de estado y calor latente. Se menciona que la sublimación no es común en la atmósfera, pero puede ocurrir, como en el caso del hielo seco. La deposición, o sublimación inversa, se da cuando el vapor de agua se convierte directamente en escarcha sobre una superficie. Se enfatiza la necesidad de una superficie sólida para estos procesos y se resumen los cambios de estado mencionados en el vídeo.
Mindmap
Keywords
💡Estados de la materia
💡Calor latente
💡Fusión
💡Evaporación
💡Condensación
💡Solidificación
💡Sublimación
💡Presión
💡Calor sensible
💡Punto de ebullición
💡Núcleos de condensación
Highlights
La materia puede encontrarse en diferentes estados según la distribución y comportamiento de sus moléculas.
Los tres estados más comunes de la materia son sólido, líquido y gaseoso.
El agua es una sustancia que puede existir en los tres estados de forma natural en la Tierra.
La composición molecular de H2O permanece la misma en todos los estados, cambian solo la distribución y comportamiento de las moléculas.
El calor que aumenta la temperatura se conoce como calor sensible.
El calor latente es utilizado para cambiar el estado de una sustancia sin cambiar su temperatura.
La fusión es el cambio de estado de sólido a líquido y requiere calor latente.
La evaporación es el cambio de estado de líquido a gasoso y también requiere calor latente.
La condensación es el cambio de estado de gasoso a líquido y libera calor latente.
La solidificación es el cambio de estado de líquido a sólido y libera calor latente.
El punto de ebullición del agua varía según la presión, como en la cima del Monte Everest o en ollas a presión.
La condensación requiere una superficie para producir el cambio de estado y núcleos de condensación.
La solidificación también requiere una superficie y núcleos de congelación para producir el cambio de estado.
El agua superenfriada permanece en estado líquido por debajo de su punto de congelación.
La sublimación es el paso directo del estado sólido al gaseoso sin pasar por el líquido.
La sublimación inversa o deposición es el paso del estado gaseoso al sólido.
Los procesos de cambio de estado que liberan calor latente están marcados en azul y los que lo absorben en rojo.
Transcripts
hoy hablaremos acerca de los cambios de
estado del agua en la atmósfera
como sabemos la materia la podemos
encontrar en diferentes estados o fases
de acuerdo a la distribución y
comportamiento de sus moléculas
los tres estados con los que normalmente
estamos más familiarizados son el sólido
el líquido y el gaseoso
aunque debemos decir que existen otros
estados sólo que no son tan comunes en
nuestro planeta dicho esto es importante
notar que el estado en el que se
encuentra una cierta sustancia o
material dependerá de la temperatura y
la presión
en el caso particular del agua esta es
una de las sustancias que puede hallarse
en los tres estados de forma natural en
la tierra es decir que lo podemos
encontrar en estado sólido en forma de
hielo en estado líquido en forma de agua
o en estado gaseoso en forma de vapor de
agua en estos tres casos la composición
molecular sigue siendo la misma es decir
h2o lo único que cambia es la
distribución y el comportamiento de esas
moléculas en el caso del estado sólido
tenemos una estructura molecular
bastante rígida donde las moléculas no
pueden moverse libremente en el estado
líquido las moléculas pueden moverse con
un cierto grado de libertad y finalmente
en el estado gaseoso tenemos unas
moléculas que se pueden mover mucho más
libremente
ahora como podemos observar en este
ejemplo podemos encontrar el agua en
cualquiera de los tres estados de forma
natural en forma de agua líquida en
forma de hielo o en forma de vapor de
agua
y de la misma forma el agua también
puede cambiar de un estado a otro bajo
ciertas condiciones de presión y
temperatura esto es lo que llamamos
cambios de estado o cambios de fase lo
cual está bastante relacionado a la
energía calorífica
ahora cuando le aportamos calor a un
cuerpo lo que normalmente esperamos es
que su temperatura aumente en este caso
ese calor que se utiliza para aumentar
la temperatura de una sustancia o
material se conoce como calor sensible
sin embargo ese calor que se le aporta
al cuerpo también puede ser utilizado
para cambiar de estado en lugar de
aumentar su temperatura a este calor
utilizado para cambiar de estado se le
conoce como calor latente
podemos entonces decir que el calor
latente es el calor que es liberado o
absorbido por un cuerpo o sustancia
durante un cambio de estado manteniendo
la temperatura constante por ejemplo el
cambio de estado sólido a estado líquido
se denomina fusión
para que este proceso se lleve a cabo se
necesita calor es decir en este caso
calor latente ya que ese calor está
siendo utilizado para cambiar del estado
sólido al estado líquido en lugar de
aumentar la temperatura de la misma
forma el cambio de estado líquido a
estado gaseoso se denomina evaporación y
para que este proceso ocurra también se
requiere un aporte de energía es decir
en este caso un aporte de calor latente
ahora los ejemplos que hemos visto hasta
ahora constituyen un cambio de un estado
de menor energía que es el estado sólido
a un estado de mayor energía que es el
estado gaseoso es por esto que es lógico
que se necesite aportar calor para que
se produzcan estos cambios de estado sin
embargo también se pueden producir los
cambios de estado en sentido opuesto por
ejemplo el cambio de estado gaseoso a
estado líquido se conoce como
condensación
y en este caso ya que estamos pasando de
un estado de mayor energía que es
gaseoso a uno de menor energía que es
líquido para que se produzca este cambio
de estado se necesita liberar energía en
este caso en forma de calor latente es
decir que en este caso la energía que se
está liberando se está utilizando para
cambiar del estado gaseoso al estado
líquido no para reducir la temperatura
de la sustancia y de la misma forma para
pasar de estado líquido a estado sólido
el proceso se conoce como solidificación
y para éste también se requiere liberar
calor latente al ambiente ya que
nuevamente estamos pasando de un estado
de mayor energía que es líquido a uno de
menor energía que es sólido
en resumen entonces podemos decir que el
calor latente es energía que se utiliza
para cambiar de un estado a otro en
lugar de ser utilizado para cambiar la
temperatura y éste puede ser absorbido o
liberado dependiendo del proceso que
estemos analizando
en este orden de ideas analicemos la
siguiente situación
supongamos que tenemos 1 de hielo con
una temperatura de menos 30 grados
centígrados y empezamos a aportarle
calor en este caso inicialmente la
temperatura aumentará debido al aporte
de calor hasta alcanzar los 0 grados
centígrados aquí entonces estamos
hablando de calor sensible ya que es
calor que se está utilizando para
aumentar la temperatura del material o
sustancia
sin embargo una vez se alcanzan los 0
grados centígrados que es el punto de
fusión del agua va a empezar a
producirse el cambio de estado sólido a
estado líquido es decir que el aporte de
calor que se realiza en este momento se
está utilizando para cambiar de estado
no para aumentar la temperatura es por
eso que decimos que este sería calor
latente esto continuará de esta manera
hasta que todo el hielo se haya
derretido y se haya convertido en agua
líquida en ese momento entonces el
aporte de calor hará que la temperatura
continúe aumentando de tal forma que
estamos hablando de calor sensible esto
sucederá hasta que se alcancen los 100
grados centígrados que es el punto de
ebullición
en este punto del agua empezará a
evaporarse es decir a cambiar de estado
líquido a estado gaseoso con lo cual
nuevamente ese calor es utilizado para
cambiar de estado en lugar de aumentar
la temperatura con lo cual decimos que
este es calor latente y de la misma
forma cuando todo el agua se haya
convertido en vapor de agua el aporte de
calor hará que la temperatura continúe
aumentando de tal forma que estamos
hablando de calor sensible ahora a
continuación veremos un poco más en
detalle cada uno de estos procesos de
cambio de estado iniciando por la fusión
que en el contexto del agua también
podemos llamar la derretimiento este es
el paso del estado sólido al estado
líquido y como dijimos anteriormente ya
que estamos pasando de un estado de
menor energía a uno de mayor energía se
requiere un aporte de energía con lo
cual este proceso absorbe calor latente
del entorno y ya que este calor se está
utilizando para cambiar de estado y no
para cambiar la temperatura durante este
proceso tendré una temperatura constante
veamos el siguiente ejemplo supongamos
que aquí tenemos un cubo de hielo al
cual se le está aportando calor y
supongamos que su temperatura inicial
eran menos 30 grados centígrados en este
caso inicialmente la temperatura
aumentará debido a que el aporte de
calor está actuando como calor sensible
esto hasta que se alcancen los 0 grados
centígrados que como ya dijimos es el
punto de fusión del agua a partir de
este punto el calor que se le aporte al
cuerpo se va a utilizar para cambiar del
estado sólido al estado líquido con lo
cual decimos que es calor latente
esto sucederá hasta que se derrita todo
el hielo y se convierta en agua líquida
donde nuevamente tendremos el calor
sensible que aumentará la temperatura
dicho esto pasemos con el siguiente
proceso la evaporación también conocida
como vaporización este es el paso del
estado líquido al estado gaseoso y
nuevamente se requiere un aporte de
energía es decir que este proceso
absorbe calor latente del entorno
y al igual que sucedía con la fusión ya
que este calor se está utilizando para
cambiar de estado y no para cambiar la
temperatura este se produce a una
temperatura constante
veamos el siguiente ejemplo aquí tenemos
un cierto volumen de agua líquida a la
cual se le está aportando calor y
supongamos que su temperatura inicial es
de 35 grados centígrados
inicialmente entonces la temperatura del
agua aumentará ya que aquí el calor
actuará como calor sensible esto
sucederá hasta que se alcancen los 100
grados centígrados que es el punto de
ebullición del agua a partir de este
punto el calor que se le aporte al agua
va a ser utilizado para cambiarla al
estado gaseoso y por lo tanto decimos
que es calor latente esto hasta que se
evapore todo el agua donde nuevamente
tendremos calor sensible que aumentará
la temperatura
ahora algo importante a tener en cuenta
con respecto al punto de ebullición del
agua es que este depende en gran parte
de la presión y es que bajo condiciones
de presión estándar a nivel del mar el
punto de ebullición del agua es de 100
grados centígrados sin embargo si
tenemos una menor presión como por
ejemplo en la cima del monte everest
vamos a tener un menor punto de
ebullición en este caso cercano a los 85
grados centígrados y de forma contraria
si tenemos mayor presión como es el caso
de las ollas a presión el punto de
ebullición del agua aumentará hasta los
120 grados centígrados
dicho esto pasemos con el siguiente
proceso de cambio de estado el cual es
la condensación este es el paso del
estado gaseoso al estado líquido y en
este caso ya que estamos pasando de un
estado de mayor energía a uno de menor
energía ahora se va a liberar calor
latente y ya que este calor se está
utilizando para cambiar de estado y no
para reducir la temperatura este también
se produce a una temperatura constante
veamos el siguiente ejemplo aquí tenemos
un cierto volumen de vapor de agua que
empieza a enfriarse es decir que empieza
a perder calor
inicialmente entonces la temperatura se
reducirá debido a que el calor liberado
es calor sensible sin embargo esto
ocurrirá hasta que se alcance una
temperatura conocida como temperatura
del punto de rocío
básicamente en este punto el aire no
puede contener más vapor de agua con lo
cual éste empieza a condensarse en agua
líquida
a partir de este punto entonces el calor
que se libera se utiliza para cambiar
del estado gaseoso al estado líquido con
lo cual decimos que es calor latente
esto sucederá hasta que todo el vapor de
agua se haya convertido en agua líquida
a partir de este punto la temperatura
continuará disminuyendo sin embargo algo
que debemos tener en cuenta es que la
condensación no se produce de manera
espontánea al bajar la temperatura sino
que para que el vapor de agua se
condense en agua líquida se requiere una
superficie donde se pueda producir ese
cambio de estado esto lo podemos ver
claramente en los vidrios o también en
las botellas donde justamente el vapor
de agua se condensa en agua líquida
sobre esa superficie no en el aire como
tal sin embargo el aire si puede
contener algunas partículas conocidas
como núcleos de condensación
estos son pequeñas partículas sólidas en
suspensión en la atmósfera a partir de
las cuales se puede producir la
condensación del vapor de agua
estas pueden consistir en polvo sal
arena humo entre otros
en otras palabras entonces para que se
produzca condensación en la atmósfera se
requiere que el vapor de agua se
encuentre a la temperatura del punto de
rocío y hayan núcleos de condensación
presentes de esta forma se puede llevar
a cabo el cambio de estado gaseoso a
estado líquido y algo importante a notar
aquí es que si no hay núcleos de
condensación presentes el agua
permanecerá en estado gaseoso incluso si
la temperatura se reduce por debajo del
punto de rocío ahora es importante notar
que los procesos de evaporación y
condensación pueden producirse
simultáneamente en un rango amplio de
temperatura lo que significa que por
ejemplo sobre la superficie del mar con
una temperatura de 25 grados centígrados
el agua puede evaporarse y condensarse
al mismo tiempo sin embargo como ya
dijimos el aire tiene un límite de vapor
de agua que puede contener y cuando se
alcanza ese límite decimos que el aire
está saturado pero esto lo veremos un
poco más en detalle en el siguiente
vídeo acerca de la humedad y la
saturación
pasemos ahora con el siguiente proceso
de cambio de estado que es la
solidificación o en el contexto del agua
la congelación este es el paso del
estado del líquido al estado sólido y
como sabemos ya que estamos cambiando de
un estado de mayor energía a uno de
menor energía aquí se libera calor
latente al entorno con lo cual la
temperatura permanece constante durante
el cambio de estado veamos el siguiente
ejemplo supongamos que aquí tenemos un
cierto volumen de agua con una
temperatura inicial de 30 grados que
empieza a enfriarse aquí inicialmente la
temperatura se reducirá ya que el calor
que se pierde es calor sensible esto
sucederá hasta que se alcance el punto
de congelación del agua que son 0 grados
centígrados a partir de aquí el calor
que se libere se va a utilizar para
cambiar del estado líquido al estado
sólido con lo cual decimos que es calor
latente esto sucederá hasta que toda el
agua se haya convertido en
ahora al igual que sucedía con la
condensación la solidificación no se
produce de manera espontánea al bajar la
temperatura y es que para que el agua
líquida se solidifique en forma de hielo
se requiere una superficie donde se
pueda producir ese cambio de estado como
podemos observar en estos ejemplos sin
embargo el aire puede contener pequeñas
partículas conocidas como núcleos de
congelación y al igual que los núcleos
de condensación estas son pequeñas
partículas sólidas en suspensión en la
atmósfera a partir de las cuales se
puede producir la solidificación del
agua líquida
es decir que en otras palabras para que
se pase del estado líquido al sólido en
el aire se requiere que la temperatura
sea inferior al punto de congelación y
que hayan núcleos de congelación
presentes y de la misma forma que
sucedía con la condensación si no hay
núcleos de congelación presentes el agua
permanecerá en estado líquido incluso
por debajo de su punto de congelación y
esto es lo que llamamos agua super
enfriada esta consiste justamente en
agua en estado líquido que se encuentra
a temperaturas inferiores al punto de
congelación de esta forma estas gotas de
agua se congelarán inmediatamente al
impactar con un objeto sólido
en la atmósfera esta condición la
conocemos como lluvia engelante y es que
cuando la precipitación consiste en
gotas de agua súper enfriada éstas se
congelarán al impactar con la aeronave
generando un engelamiento severo
dicho esto pasemos con el siguiente
cambio de estado que sería la
sublimación este es el paso del estado
sólido al estado gaseoso directamente
sin pasar por el estado líquido este
proceso claramente requiere energía con
lo cual aquí se absorbe calor latente
del entorno manteniendo la temperatura
constante
este proceso no es muy común en la
atmósfera y un ejemplo que podemos dar
de éste es por ejemplo el hielo seco que
pasa directamente del estado sólido al
estado gaseoso
ahora el proceso contrario a éste
también se denomina sublimación sin
embargo para diferenciarlos normalmente
a éste se le refiere como sublimación
inversa o deposición y este es el paso
del estado gaseoso al estado sólido
durante este proceso se libera calor
latente al entorno manteniendo la
temperatura constante este proceso lo
podemos encontrar en la naturaleza
cuando el vapor de agua se sublima
directamente en forma de escarcha y al
igual que sucedía con la condensación y
la sólida también se requiere una
superficie u objeto sólido donde se
pueda producir la deposición
dicho esto aquí tenemos un pequeño
resumen de los procesos que hemos estado
analizando los que se encuentran
marcados en color azul corresponden a
los procesos en los cuales se cede calor
latente al ambiente mientras que los que
están marcados en color rojo
corresponden a los procesos en los
cuales se absorbe calor latente del
ambiente de la misma forma los procesos
en color azul son los que requieren
también una superficie u objeto sólido
en los cuales se puedan llevar a cabo
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