Cambios de Estado

Cuando una sustancia gana o pierde energía, puede pasar de un estado de agregación a otro. Estos procesos se llaman cambios de estado.

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🎯 ¿Qué vas a aprender?

• Los seis cambios de estado de la materia
• Qué ocurre con las partículas en cada cambio
• La diferencia entre procesos endotérmicos y exotérmicos

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📖 ¿Qué es un cambio de estado?

Un cambio de estado es la transformación de una sustancia de un estado de agregación a otro, causada por un cambio de temperatura o presión.

Durante un cambio de estado:

• La composición química de la sustancia NO cambia
• Solo cambia la organización y movimiento de las partículas

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📖 Fusión

Fusión = paso de sólido → líquido

💡 Ejemplo:

El hielo se derrite a 0 °C y se convierte en agua líquida.

💡 ¿Qué ocurre?

Las partículas ganan energía y vencen las fuerzas que las mantenían en posición fija.

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📖 Solidificación

Solidificación = paso de líquido → sólido

💡 Ejemplo:

El agua se congela a 0 °C y se convierte en hielo.

💡 ¿Qué ocurre?

Las partículas pierden energía y las fuerzas de atracción las fijan en posiciones ordenadas.

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📖 Vaporización

Vaporización = paso de líquido → gas

Seguramente has notado que la ropa se seca sola al sol, pero el agua de una olla solo burbujea cuando el fuego está muy alto. ¿Por qué ocurre esto si en ambos casos el agua se vuelve vapor?

Para entenderlo, debemos diferenciar las dos formas en que el líquido "escapa":

1. Evaporación (El escape silencioso)

Ocurre lentamente y solo en la superficie del líquido. No necesitas una temperatura fija; siempre hay partículas rápidas que logran saltar al aire.

• Ejemplo: Un charco secándose o el sudor en tu piel.

2. Ebullición (El escape masivo)

Ocurre rápidamente en todo el volumen del líquido. Aquí es donde vemos burbujas subiendo desde el fondo. Esto solo sucede cuando se alcanza una temperatura específica.

• Ejemplo: Agua hirviendo con furor para hacer pasta.

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� El "Empuje Invisible": La Presión de Vapor

¿Has notado que si dejas alcohol en tu mano desaparece casi al instante y se siente frío, mientras que el agua tarda mucho más? Eso es porque el alcohol tiene más "ganas" de escapar.

1. Definición: Las partículas de un líquido siempre están chocando y empujando hacia arriba para volverse gas. Ese empuje interno se llama Presión de Vapor.
2. La "Tapa" de Aire: Sobre el líquido hay aire (atmósfera) que empuja hacia abajo, intentando mantener a las partículas en su lugar.
3. La Batalla por la Ebullición:
   • A baja temperatura: El líquido empuja débilmente. Solo la superficie evapora.
   • Al calentar: La Presión de Vapor aumenta porque las partículas se mueven con más energía.
   • Punto de Ebullición: Es el momento exacto en que la Presión de Vapor iguala a la Presión Atmosférica. En ese instante, el aire ya no puede contener al líquido y se forman burbujas en todo su interior.

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🌡️ Temperaturas de Ebullición Comunes

No todas las sustancias necesitan el mismo calor para ganar la batalla contra la atmósfera. Depende de qué tan fuerte se atraigan sus partículas entre sí:

Dato curioso: En ciudades altas como Bogotá o La Paz, como hay menos aire empujando hacia abajo (baja presión atmosférica), el agua hierve a menos de $100\,^\circ\mathrm{C}$. ¡Es más fácil escapar!

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📖 Condensación

Condensación = paso de gas → líquido

💡 Ejemplo:

El vapor de agua en el aire se condensa en las ventanas frías.

💡 ¿Qué ocurre?

Las partículas del gas pierden energía y se acercan lo suficiente para formar un líquido.

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📖 Sublimación

Sublimación = paso de sólido → gas (sin pasar por líquido)

💡 Ejemplo:

• El hielo seco (CO₂ sólido) pasa directamente a gas
• La naftalina (bolitas antipolillas) se sublima lentamente

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📖 Deposición

Deposición (o sublimación inversa) = paso de gas → sólido

💡 Ejemplo:

• La escarcha se forma cuando el vapor de agua del aire pasa directamente a hielo
• Los cristales de nieve en las nubes

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📖 Diagrama de Cambios de Estado

Los cambios que absorben energía (fusión, vaporización, sublimación) son endotérmicos.
Los cambios que liberan energía (solidificación, condensación, deposición) son exotérmicos.

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📝 Ejercicios de Práctica

Ejercicio 1

¿Qué cambio de estado ocurre cuando dejas un vaso de agua afuera en un día muy frío?

Ver solución

Ocurre la solidificación: el agua líquida pierde calor y se convierte en hielo (sólido).

Ejercicio 2

¿Por qué después de una ducha caliente el espejo del baño se empaña?

Ver solución

Porque el vapor de agua caliente del ambiente se condensa al entrar en contacto con la superficie fría del espejo, formando gotitas de agua líquida.

Ejercicio 3

El hielo seco (CO₂ sólido) desaparece sin dejar charco. ¿Qué cambio de estado ocurre?

Ver solución

Ocurre la sublimación: el CO₂ sólido pasa directamente a gas sin pasar por el estado líquido.

Ejercicio 4

¿Por qué la ropa mojada se seca al sol aunque no está hirviendo?

Ver solución

Por evaporación. Es un tipo de vaporización que ocurre lentamente en la superficie del líquido, sin necesidad de alcanzar la temperatura de ebullición.

Ejercicio 5

Clasifica los siguientes cambios como endotérmicos o exotérmicos:
a) Hervir agua
b) Formar escarcha
c) Derretir mantequilla

Ver solución

a) Endotérmico (vaporización: absorbe calor)
b) Exotérmico (deposición: libera calor)
c) Endotérmico (fusión: absorbe calor)

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🔑 Resumen

Recuerda: Los cambios de estado son transformaciones físicas. No se crean nuevas sustancias, solo se reorganizan sus partículas según la energía que ganan o pierden.

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