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Cambios de fase y curvas de calentamiento

Publicado el 7 septiembre, 2020

Cambio de fase


Las cuatro fases de la química
Fases de la química

Me encanta beber agua helada. Cuanto más fría y helada es el agua, mejor es para mí. En un caluroso día de verano, hago vasos enormes y los bebo todo el día. El vaso comienza principalmente con hielo y un poco de agua. A medida que avanza el día caluroso, el hielo se derrite y el exterior del vaso se moja. El agua de mi vaso está pasando por varias fases diferentes. Desde hielo sólido hasta agua líquida a medida que se derrite, vapor a medida que se evapora, y la humedad en el exterior del vidrio proviene de la condensación a medida que el vapor de agua se condensa nuevamente en la superficie fría del vidrio.

En química, fase se refiere a uno de los cuatro estados en los que puede existir una sustancia; líquido, sólido, gas o plasma. Una fase tiene una composición y propiedades uniformes. Un cambio de fase es cuando una sustancia cambia de una fase a otra. Cada cambio tiene un nombre diferente. Como puede ver en la tabla, cada cambio de estado tiene un nombre de proceso.

Cambio de estado Proceso Ejemplo
sólido -> líquido derritiendo hielo -> agua
sólido -> gas sublimar hielo seco -> gas CO2
líquido -> sólido congelación agua -> hielo
líquido -> gas vaporización agua -> vapor de agua
gas -> líquido condensación vapor de agua -> agua
gas -> sólido declaración vapor de agua -> hielo

Congelación y fusión

La congelación es cuando un líquido cambia de fase y se vuelve sólido, como cuando el agua que pones en la bandeja de cubitos de hielo se solidifica en el congelador. La congelación implica la pérdida de energía en forma de calor.
Líquido – energía -> sólido
En la congelación, no solo se pierde energía, sino que también aumenta el orden de las partículas de la sustancia.

La fusión es lo contrario, cuando un sólido cambia de fase y se convierte en líquido. El derretimiento es cuando el hielo de su bebida se vuelve líquido.
Sólido + energía -> líquido
A medida que una sustancia se funde, se vuelve menos ordenada.

Al principio, cuando agrega energía a un sólido, la temperatura no aumenta. La reacción de Sólido + energía <–> líquido está en equilibrio. La energía agregada hace que el equilibrio de la reacción se desplace hacia la derecha hasta que toda la sustancia se vuelva líquida. Solo entonces el aumento de energía agregada aumenta la temperatura de la sustancia.

Sublimación y deposición

En determinadas condiciones de temperatura y presión, algunas sustancias no pueden existir como líquidos. En estas condiciones, una sustancia en fase sólida pasará directamente a un gas sin pasar por la fase líquida. Cuando una sustancia cambia de fase directamente de sólido a gas, se llama sublimación . Un ejemplo de sublimación es cuando el hielo seco se convierte directamente en gas.


Frost es un ejemplo de deposición.
Escarcha de deposición

Cuando ocurre lo contrario, el cambio de estado de un gas a un sólido sin pasar por la fase líquida, se denomina deposición . Un ejemplo de deposición es la escarcha en una ventana.

Vaporización y condensación

El proceso de una sustancia en fase líquida que pasa a una fase gaseosa se llama vaporización . Durante la vaporización, las moléculas escapan de la tensión superficial en la superficie de un líquido y entran en una fase gaseosa. La ebullición es el cambio de un líquido a vapor o gas a la temperatura de ebullición. También existe la evaporación , que es cuando las partículas escapan de la superficie de un líquido que no hierve.

La condensación es cuando una sustancia en la fase gaseosa pasa a la fase líquida. Esto es lo que sucede con el agua en el exterior de su vaso en un día caluroso.

Curva de calentamiento

Una curva de calentamiento muestra lo que le sucede a una sustancia cuando se aplica calor. Es una gráfica de temperatura versus tiempo. Notará que la curva aumenta, luego se estabiliza, luego aumenta, luego se estabiliza, antes de un aumento final. En las mesetas, se está produciendo fusión o vaporización.


Ejemplo de curva de calentamiento
Curva de calentamiento

Mientras la sustancia está en transición entre un sólido y un líquido, agregar calor no aumenta la temperatura hasta que toda la sustancia ha cambiado de fase. Lo mismo ocurre entre el líquido y la vaporización. Estas mesetas se denominan transición de fase .

Resumen de la lección

En química, fase se refiere a uno de los cuatro estados en los que puede existir una sustancia; líquido, sólido, gas o plasma. Una fase tiene una composición y propiedades uniformes. Un cambio de fase es cuando una sustancia cambia de una fase a otra.

La congelación es cuando un líquido cambia de fase y se convierte en sólido. La congelación implica la pérdida de energía en forma de calor. Al congelar, no solo hay una pérdida de energía, sino que también hay un aumento en el orden de las partículas en la sustancia. La fusión es lo contrario, cuando un sólido cambia de fase y se convierte en líquido.

La sublimación es cuando una sustancia cambia de fase directamente de un sólido a un gas, y la deposición es cuando un gas pasa directamente a un sólido sin pasar por la fase líquida. El proceso de una sustancia en fase líquida que pasa a una fase gaseosa se llama vaporización . La condensación es cuando una sustancia en la fase gaseosa pasa a la fase líquida.

Los resultados del aprendizaje

Al final de esta lección, podrá:

  • Enumere los cuatro estados de la materia
  • Describir lo que sucede durante cada uno de los seis cambios de fase: congelación, fusión, sublimación, deposición, vaporización y condensación.
  • Explica qué significan las mesetas en una curva de calefacción.

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