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Química · Unidad 1 — Naturaleza de la química y sistemas materiales

Estados de agregación y cambios de estado

Los seis cambios de estado tienen nombre propio y van de a pares opuestos. Y mientras un cambio de estado ocurre, la temperatura no sube: todo el calor que entra se usa en separar partículas.

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La explicación

Los tres estados, en una línea

sólido: forma y volumen propios  ·  líquido: volumen propio, forma del recipiente
gas: ni forma ni volumen propios

Lo que cambia entre los tres no son las partículas sino cuánto se atraen y cuánto se mueven. La sustancia sigue siendo la misma: el hielo, el agua y el vapor son agua.

Los seis nombres, de a pares

sólido → líquido: fusión   |   líquido → sólido: solidificación
líquido → gas: vaporización   |   gas → líquido: condensación
sólido → gas: sublimación   |   gas → sólido: sublimación inversa

Aprenderlos de a pares opuestos evita el error más común, que es confundir el sentido. Si dudás, pensá qué estado tiene más energía: el gas. Ir hacia el gas siempre requiere entregar calor.

La meseta, que es lo que más se pregunta

Si se calienta un sólido puro a ritmo constante y se grafica la temperatura contra el tiempo, no sale una recta: salen tramos que suben y mesetas planas.

Agua a 1 atm: funde a 0 °C y hierve a 100 °C

Durante la meseta entra calor y la temperatura no cambia. No es que el termómetro falle: toda esa energía se está usando en romper las atracciones entre partículas, no en acelerarlas. Por eso el hielo y el agua conviven a 0 °C todo el rato que dura la fusión.

Y de ahí sale el criterio de pureza de la unidad anterior: una sustancia pura tiene meseta plana; una solución no, su temperatura sube mientras cambia de estado.

Un ejercicio resuelto, paso a paso

Se saca hielo del freezer a −20 °C y se lo calienta a ritmo constante hasta pasar los 100 °C, a presión de 1 atm. a) Describí qué muestra el termómetro en cada tramo. b) ¿Cuántas mesetas hay y a qué temperaturas? c) ¿Qué pasa con la energía durante una meseta?

a) Los tramos. El termómetro alterna subidas y pausas:

−20 → 0 °C: sube (hielo)
0 °C: meseta (funde)
0 → 100 °C: sube (agua líquida)
100 °C: meseta (hierve)
más de 100 °C: sube (vapor)

b) Las mesetas. Son dos: una a 0 °C, que es la fusión, y otra a 100 °C, que es la ebullición. Son los dos cambios de estado, y cada cambio de estado da una meseta.

c) La energía. Durante la meseta el calor sigue entrando —la hornalla no se apagó— pero la temperatura no se mueve.

Por qué. La temperatura mide qué tan rápido se mueven las partículas. Durante la fusión, toda la energía que entra se gasta en separar partículas que estaban unidas, no en acelerarlas. Recién cuando no queda hielo, el calor vuelve a traducirse en temperatura.

Y un control. Que las mesetas sean planas dice que es una sustancia pura. Si fuera agua con sal, la temperatura subiría durante la ebullición y no habría meseta.

Dónde se cae la mayoría

Hasta acá la explicación. La práctica es la otra mitad: 7 ejercicios de este tema, en cuatro niveles, que no te dicen sólo si está bien al final sino que te corrigen en cada paso y te explican por qué. Además trae una animación que muestra la idea en movimiento.

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