Estados de la Materia, Cambios de Fase y Conversión de Temperatura

Estados de Agregación y Comportamiento Molecular

En el estado sólido las moléculas están muy juntas y se mueven oscilando alrededor de unas posiciones fijas; las fuerzas de cohesión son muy grandes. En el estado líquido las moléculas están más separadas y se mueven de manera que pueden cambiar sus posiciones, pero las fuerzas de cohesión, aunque son menos intensas que en el estado sólido, impiden que las moléculas puedan independizarse. En el estado gaseoso las moléculas están totalmente separadas unas de otras y se mueven libremente; no existen fuerzas de cohesión.

Efecto de la Temperatura en la Materia

Aumento de la Temperatura

Si aumentamos la temperatura de un sistema material sólido, sus moléculas se moverán más rápidamente y aumentarán la distancia media entre ellas; las fuerzas de cohesión disminuyen y llegará un momento en que estas fuerzas son incapaces de mantener las moléculas en posiciones fijas. Las moléculas pueden entonces desplazarse: el sistema material se ha convertido en líquido.

Si la temperatura del líquido continúa aumentando, las moléculas aumentarán aún más su rapidez, la distancia media entre ellas irá aumentando y las fuerzas de cohesión van disminuyendo hasta que finalmente las moléculas pueden liberarse unas de otras; ahora el sistema material o conjunto de moléculas está en estado gaseoso.

Disminución de la Temperatura

Si disminuimos la temperatura de un sistema material en estado gaseoso, disminuye la rapidez media de las moléculas y esto hace posible que, al acercarse las moléculas casualmente, las fuerzas de cohesión, que siempre aumentan al disminuir la distancia, puedan mantenerlas unidas; el sistema material pasará al estado líquido.

Si disminuye aún más la temperatura, al moverse más lentamente las moléculas, la distancia media entre ellas sigue disminuyendo, las fuerzas de cohesión aumentarán más y llegará un momento en que son lo suficientemente intensas como para impedir que las moléculas puedan desplazarse, obligándolas a ocupar posiciones fijas; el sistema material se ha convertido en un sólido.

Conversión de Escalas de Temperatura

• Celsius a Fahrenheit: Multiplicar la temperatura en Celsius por 1,8 y sumar 32.
  Fórmula: °F = (9/5) · °C + 32 (o bien °F = 1,8 · °C + 32)
• Fahrenheit a Celsius (viceversa): Restar 32 de la temperatura en Fahrenheit y dividir el resultado por 1,8.
  Fórmula: °C = (5/9) · (°F - 32) (o bien °C = (°F - 32) / 1,8)
• Grados Celsius a Kelvin:
  Fórmula: K = °C + 273
• Kelvin a grados Celsius:
  Fórmula: °C = K - 273
• Fahrenheit a Kelvin: Primero tienes que convertir a Celsius:
  T(°C) = (°F - 32) / 1,8
  Después ya puedes convertirlos a Kelvin:
  T(K) = 273,15 + T(°C)

Definiciones de los Cambios de Estado

• Licuación: Es el cambio de estado que ocurre cuando una sustancia pasa del estado gaseoso al líquido por un aumento de presión.
• Condensación: Es el cambio de estado que ocurre cuando una sustancia pasa del estado de vapor al líquido por disminución de temperatura.
• Sublimación: Es cuando la materia pasa del estado sólido al gaseoso (o viceversa) sin pasar por el estado líquido.
• Volatilización: Es cuando un compuesto puede evaporarse o sublimarse fácilmente porque sus partículas se combinan con el ambiente.
• Evaporación: Es cuando cambia del estado líquido al gaseoso lentamente y pasa a formar parte del ambiente.
• Ebullición: Es cuando el agua se calienta a una temperatura de 100 °C y comienza a hervir, transformándose en vapor.