Cambio de fase: evaporación, condensación, congelación, fusión, sublimación y deposición

Cambios de fase

Hay cuatro estados de la materia en el universo: plasma, gas, líquido y sólido. Pero, la materia en la Tierra existe principalmente en tres fases distintas: gas, líquido y sólido. Una fase es una forma distintiva de una sustancia y la materia puede cambiar entre las fases. Puede requerir temperatura, presión o energía extremas, pero toda la materia puede cambiarse.

Hay seis cambios de fase distintos que ocurren en diferentes sustancias a diferentes temperaturas. Los seis cambios son:

• Congelación : la sustancia cambia de líquido a sólido.
• Fusión : la sustancia vuelve a cambiar de sólido a líquido.
• Condensación : la sustancia cambia de gas a líquido.
• Vaporización : la sustancia cambia de líquido a gas.
• Sublimación : la sustancia cambia directamente de sólido a gas sin pasar por la fase líquida.
• Deposición : la sustancia cambia directamente de gas a sólido sin pasar por la fase líquida.

Ejemplos de cambio de fase

El vapor de agua que se convierte en escarcha es un ejemplo de deposición.

Estoy seguro de que sabe cómo son la mayoría de estas fases. La congelación es cuando el agua líquida se congela en cubitos de hielo. Derretir es cuando esos cubitos de hielo se derriten. La condensación ocurre cuando se forma rocío sobre el césped por la mañana. La vaporización es cuando el agua hierve y se convierte en vapor.

Es posible que no conozca la deposición, pero esto ocurre cuando el vapor de agua se congela directamente, como cuando hay escarcha en una fría mañana de invierno. Un ejemplo de sublimación ocurre cuando el hielo seco se convierte directamente en gas. El gas también puede transformarse en plasma. Para hacer esto, debe agregar una enorme cantidad de energía al gas para liberar los electrones de los átomos.

La sublimación ocurre cuando el hielo seco se convierte en gas.

Diagrama de cambio de fase

Echemos un vistazo al cambio de fase en lo que respecta al agua. Esto se aplicará a todas las sustancias, pero todos estamos más familiarizados con el agua. El cambio de fase a menudo se muestra en un diagrama como el siguiente:

Diagrama de cambios de fase del agua

Cuando una sustancia está en estado sólido, puede absorber mucha energía en forma de calor hasta que alcanza su punto de fusión. Piense en la nieve afuera. Una vez que la nieve toca el suelo, permanece allí, ya sea a -50 grados F afuera o hasta 32 grados F.

La nieve puede absorber energía hasta llegar a su punto de fusión de 32 grados F. Esta es la línea diagonal en la etapa I del gráfico. Una vez que una sustancia alcanza su punto de fusión, es una combinación de sólido y líquido durante un tiempo, como puede ver en la línea plana del gráfico en la etapa II.

En cierto punto, todo el sólido se ha convertido en líquido. Ahora, el líquido puede absorber energía en forma de calor durante bastante tiempo hasta que llegue a su punto de ebullición. Piense en poner una olla de agua en la estufa y esperar a que hierva. Comienzas con el agua a la temperatura que salga de tu grifo, luego agregas calor durante bastante tiempo. El agua se calienta cada vez más, absorbiendo cada vez más calor, pero todavía está en estado líquido. Esta es la etapa III del gráfico.

Eventualmente, después de lo que parece una eternidad si tienes hambre, el agua llega a su punto de ebullición. En este punto, el agua comienza a hervir y se convierte en vapor o vapor de agua. Durante mucho tiempo, el agua se encuentra tanto en estado líquido como en estado de vapor, etapa IV en el gráfico. Si espera lo suficiente, toda el agua eventualmente se convertirá en vapor y todo el líquido estará en una etapa gaseosa, etapa V en el gráfico.

Energía involucrada en el cambio de fase

Ahora, aquí está lo extraño de este diagrama. Observe que en las etapas II y IV, cuando una sustancia alcanza su punto de fusión y su punto de ebullición, no ocurre ningún cambio en la temperatura. Todavía se está agregando energía a la sustancia, pero la temperatura no aumenta. Esto se debe a que en esos puntos del proceso, toda la energía extra se destina a romper los enlaces entre las moléculas de la sustancia. Esto también es cierto en los otros cuatro cambios de fase: congelación, evaporación, condensación y sublimación. La energía se usa para romper o formar enlaces y es por eso que el gráfico es plano en ese punto.

Aunque en este video hemos hablado principalmente del agua, todas las sustancias tienen temperaturas de cambio de fase específicas. Además, los puntos de congelación, fusión y condensación pueden cambiar para diferentes sustancias, dependiendo de la presión a la que se encuentren. Si intenta hervir agua a gran altura, sabrá que el agua hierve a una temperatura más baja debido a la presión más baja a esa altitud.

Resumen de la lección

Las sustancias en la Tierra pueden existir en una de las seis fases, pero la mayoría existen en una de las tres: sólida, líquida o gaseosa. Hay seis cambios de fase por los que pasan las sustancias:

• Congelación : líquido a sólido
• Fusión : sólido a líquido
• Condensación : gas a líquido
• Vaporización : líquido a gas
• Sublimación : sólido a gas
• Deposición : gas a sólido

Los resultados del aprendizaje

Después de esta lección, podrá:

• Definir los seis cambios de fase por los que pueden pasar las sustancias.
• Proporcione ejemplos de cada uno de los seis cambios de fase.
• Explica por qué hay mesetas en un diagrama de cambio de fase.