sábado, 16 de junio de 2007

ESTADOS DE LA MATERIA

ESTADOS DE LA MATERIA

1. SÓLIDO:
Presenta forma y volumen definido ya que la fuerza de atracción molecular es mayor que la repulsión.

Sus moléculas presentan movimiento vibratorio
Las fuerzas de atracción molecular son grandes, por eso es muy difícil de cambiar de forma en algunos sólidos



2. LÍQUIDO:

Presenta volumen definido y forma variable según el recipiente que lo contiene ya que existe equilibrio entre la fuerza de atracción y repulsión.

Sus moléculas presentan un movimiento deslizante unas sobre otras
Las fuerzas de atracción y repulsión son de igual modulo, pero podemos seguir presenciando ligadura aunque muy débil

3. GASEOSO:

Carecen de forma y volumen indefinido ya que la fuerza de repulsión es mayor que la de atracción por eso los gases se difunden rápidamente ocupando el mayor volumen disponible.
El movimiento molecular es caótico, desordenado y trata de ocupar todo el volumen del recipiente que lo contiene

La ligadura entre moléculas no existe por eso su volumen es indefinido, saso que la fuerza de atracción es muy grande

4. PLÁSMATICO:

Este cuarto estado es energético y el más abundante en el universo, ejm. El núcleo del sol, la energía atómica, erupción de los volcanes.

Los relámpagos son ejemplos de plasma





CAMBIOS DE ESTADO O FASE

La materia que puede encontrarse en la naturaleza puede presentarse en tres estados físicos diferentes: Sólido, líquido y gaseoso. Así al agua la encontramos en estado sólido (hielo), en estado líquido (agua) y en estado gaseoso (vapor).
Siempre que no se descompongan al elevar la temperatura, los cuerpos pueden pasar de un estado a otro. Estos cambios de estado físico van acompañados de absorción y desprendimiento de calor y de cambios de volumen.
Los cambios de estado físico son los siguientes:

(Proceso endotérmico) - absorbe calor
-fusion
-vaporizacion
-sublimacion directa

(Proceso exotérmico) - libera calor
- solidificacion
- condesacion
- licuefaccion
- sublimacion inversa

Por acción de calor se rompe la cohesión molecular (atracción molecular), y en este momento el sólido pasa al estado líquido, en el cual hay equilibrio entre las moléculas. Al aplicar mas calor se llega a romper este equilibrio y entonces se inicia la repulsión entre moléculas; en este instante se verifica el cambio de estado de líquido a vapor. Por enfriamiento sigue el camino inverso.

Fusión y solidificación:
Llamamos fusión al paso de un cuerpo del estado sólido al liquido por acción del calor; y si el cuerpo pasa del liquido al sólido, entonces hay solidificación.
Muchos cuerpos no llegan a fundirse, sino se descomponen por el calor, tales como: la madera, el corcho, la lana, etc.
Otros cuerpos como la arcilla, la cal, etc. Aunque pueden fundirse lo hacen a elevada temperatura; estos cuerpos se llaman refractarios.
Cada cuerpo funde o solidifica a una temperatura determinada (punto de fusión o punto de solidificación).

Aplicaciones de la fusión y la solidificación:
a) En la industria metalúrgica: se extraen los metales de sus minerales generalmente por fusión
b) En el moldeado de los objetos de bronce, de hierro, de vidrio, cristal, etc.
c) En la purificación de sustancias: el plomo se separa de la plata por tener distinto punto de fusión.
d) En la determinación del grado de pureza de ciertos artículos: manteca, resinas, soldadura, etc.
e) En las fundiciones: para preparar todo tipo de aleaciones metálicas. Ejem. Acero, bronce, latón, bondur, etc.

Vaporización:
En el paso de un cuerpo de estado liquido al de vapor por acción del calor. Al aumentar la temperatura, aumenta la velocidad de las moléculas, las cuales comienzan a escapar a través de la superficie libre del líquido.
Se distinguen dos clases: la evaporación y la ebullición, que presentan las siguientes diferencias:
a) La evaporación se realiza solo en la superficie del líquido, mientras que la ebullición, los vapores se desprenden de toda la masa líquida.
La evaporación es mayor cuanto mayor es la superficie del líquido.
b) La evaporación es lenta y silenciosa; la ebullición es ruidosa y brusca.
c) La evaporación se realiza a cualquier temperatura; la ebullición se realiza a una temperatura determinada para cada liquido (punto de ebullición).

Aplicaciones de la vaporización:
a) La extracción de sales contenidas en el agua de mar se realiza por evaporación del agua.
b) Cuando un liquido pasa al estado de vapor, absorbe calor. El calor es tomado del medio ambiente, por lo que se produce frío tan intenso, que hasta el mismo liquido que se evapora, baja la temperatura.
El frío producido por la evaporación se utiliza en la industria de la refrigeración: refrigeradoras, cámaras frigoríficas, fabricación del hielo, etc.
Es conocida la sensación del frío que produce el éter evaporado en la mano; o los resfríos que se producen cuando un sudor excesivo, al evaporarse sobre la piel, enfría nuestro cuerpo.
Se consigue bajar la fiebre al friccionar con alcohol el cuerpo del enfermo.
c) La ebullición se aplica en las autoclaves, que son recipientes cerrados donde el liquido hierve a elevada temperatura. Se utiliza en los hospitales para la desinfectación de la ropa e instrumentos, y también en las ollas a presión, de uso domestico.
d) En la destilación de los líquidos se hace uso de la ebullición.

Licuación o licuefacción:
Se llama gas a todo cuerpo cuyo estado normal es gaseoso y vapor aquel que normalmente es sólido o liquido, pero por acción del calor adopta el estado gaseoso. Se dice condensación cuando se trata de una licuación de vapores.
Para licuar un gas se necesita someterlo a una temperatura y presión determinadas. (temperatura critica y presión critica)
Todos lo gases se pueden licuar. Antiguamente se creía en la existencia de gases permanentes, porque era imposible licuarlos, no obstante que los sometían a una muy fuerte compresión (oxigeno, nitrógeno, hidrogeno, etc.). Por lo trabajos de Andrews (1875), se conoció la necesidad se una temperatura determinada para efectuar la licuación del gas.
Aplicaciones de los gases licuados:
a) Para almacenar y transportar portar gases. Así un depósito que contiene un litro de amoniaco equivale a 1 350 litros de gas.
b) En la industria del frío: construcción de refrigeradoras, cámaras frigoríficas de los barcos, fábricas, etc., que permiten conservar y transportar carne, frutas y otros alimentos.
c) Obtener el aire liquido, del cual se saca el oxigeno y el nitrógeno. También del aire líquido se extraen los gases raros; entre ellos el neón empleado en letreros luminosos y el argón en las lámparas eléctricas.

Sublimación directa e indirecta:
La sublimación directa también es conocida como sublimación progresiva o sublimación y un ejemplo de ellas tenemos a: el hielo seco, cristales de yodo, naftalina, alcanfor, porque todos ellos poseen sublimación.
La sublimación indirecta también tiene otros nombres como: sublimación inversa, sublimación regresiva, compensación, deposición, cristalización. Como ejemplos podemos citar a: la nieve, el granizo.

¿EXISTIRA UN QUINTO ESTADO EN LA MATERIA?
Si dicho estado es conocido como el estado Bose-Einstein

Este nuevo estado de la materia fue predicho por Albert Einstein en la década del 20 contemporáneamente al desarrollo de la mecánica cuántica. Einstein aplicó el nuevo concepto de estadística de Bose a un gas ideal de átomos idénticos que estaban en equilibrio térmico y encerrados en una caja.
Un gas ideal de Bose es una colección de N partículas bosónicas no-interactuantes. Siguiendo las leyes de la mecánica cuántica estas partículas tienen una naturaleza ondulatoria que a ciertas temperaturas puede ser caracterizada por la longitud de onda de Broglie LB = (h2/2 pi mkBT)1/2, donde m es la masa de la partícula, T la temperatura del sistema, h la constante de Planck, y kB la constante de Boltzman. A altas temperaturas, cuando LB es más chica que la distancia entre partículas, las propiedades del gas están dominadas por el movimiento térmico de las mismas (ver figura) como si fueran partículas localizables. Pero a medida que la temperatura desciende, LB toma valores grandes comparados con los de las distancias entre partículas y comienza a emerger el carácter ondulatorio de los átomos. Así, las diferentes ondas de materia pueden sentirse unas con otras y coordinar su estado produciendo la condensación de Bose-Einstein (ver figura). Se suele decir que se produce un superátomo ya que todo el sistema queda descripto por una única función de onda, exactamente como ocurre en un solo átomo. También se puede hablar de materia coherente como ocurre con la luz coherente en el caso de un láser.
Perspectivas
La condensación de Bose-Einstein se va perfilando como un nuevo campo de la Física donde el control del comportamiento cuántico de la materia a escala macroscópica abre un inmenso abanico de aplicaciones tales como el desarrollo de interferometría atómica ultraprecisa, la obtención de relojes atómicos mucho más estables que los actuales, y el empleo de láseres de átomos para diseñar nanoestructuras con extraordinaria precisión.
Recientemente el grupo de Colorado ha demostrado que en 85Rb es posible generar fuerzas atómicas repulsivas y atractivas produciendo la disolución del condensado, lo que permitiría reproducir condiciones extremas cruciales para comprender algunos procesos físicos que tienen lugar en el interior de las estrellas enanas, o incluso en la vecindad de los agujeros negros.
Por otro lado ya ha comenzado la carrera por la creación de gases de átomos fermiónicos cuánticamente degenerados, lo cual requiere también temperaturas ultrabajas. Si bien los fermiones se comportan completamente distinto a los bosones, parecen constituir una fuente igualmente excitante de la nueva física que se viene.