Cambios de estado.
Una de las aplicaciones más importantes de la temperatura es conocer el estado en el que se va a encontrar un material. La mayoría de los objetos sólidos que conocemos como las patas de la mesa, una ventana, el vidrio se pueden convertir en líquidos calentando. Al alcanzar el punto de fusión tendremos aluminio, hierro o vidrio líquidos. Y si seguimos calentando incluso podremos convertirlos en gases al alcanzar el punto de ebullición y entonces tendremos gases de hierro o aluminio.
Los procesos contrarios también son posibles. Al enfriar el aire llegará un momento en que algunos de los gases que lo forman se convertirán en líquidos y si seguimos en sólidos. Podremos encontrar nitrógeno o dióxido de carbono sólidos.
Otro aspecto importante es que en el proceso de fusión y en el de ebullición la temperatura no cambia. Mientras el agua se funde se mantiene a ºC, luego aumenta de temperatura y al llegar a 100ºC también se mantiene.
El agua de los ríos y mares se evapora a temperaturas entre 0 y 100 ºC. Pero si calentamos agua en un recipiente al llegar a 100ºC el agua pasa a gas hirviendo, estamos en el punto de ebullición que en el agua es 100ºC.
El paso de líquido a gas y a la inversa se llama normalmente vaporización o evaporación. Si este proceso tienen lugar de forma violenta, con formación de burbujas en todo el líquido a a un temperatura determinada lo llamamos ebullición. Es decir, para evaporar un líquido lo podemos hacer a cualquier temperatura mediante la evaporación o bien llegando al punto de ebullición.
Es importante conocer el nombre de los procesos de suponen un cambio de estado:
Una cazuela de agua hirviendo estará con seguridad a 100ºC, aunque pongamos el fuego muy intenso no cambiará de 100 ºC.
Estos puntos de fusión y ebullición se ven afectados por la presencia de sustancias disueltas. Así el agua con sal se funde a temperaturas más bajas y hierve a temperaturas más altas.
El punto de ebullición también se ve afectado por la presión. En una montaña donde la presión atmosférica es baja el agua hierve a menor temperatura y en el interior de una olla expres hierve a mas de 100 ºC.
Todos estos procesos tienen numerosas aplicaciones por ejemplo en la cocina, en la descongelación o congelación, etc.
La determinación del punto de fusión y ebullición se pueden utilizar para identificar sustancias o para separar unas sustancias de otras en una mezcla.
Por ejemplo si nos proporcionan un metal desconocido y queremos identificarlo bastará con calentarlo. Si logramos determinar que funde a 420ºC podremos decir casi con seguridad que es Cinc.
O si cogemos unas monedas de 5 céntimos de euro veremos que si se calientan a 1500ºC se funden completamente. Observaremos una capa de cobre y una capa de acero fundido. Si enfriamos lentamente la mezcla a 1400ºC se solidificará el acero y quedara el cobre fundido. A 1050ºC se volverá sólido el cobre.
En el laboratorio realizaremos una experiencia sencilla de calentar hielo que se está fundiendo hasta convertirlo en agua y posteriormente llevar esta hasta su ebullición. Representaremos la temperatura con el tiempo para observar como se mantiene la temperatura en los cambios de estado.
Vas a ir a la página interactiva del CNICE y realiza las actividades propuestas en el apartado de estados de agregación.