En la naturaleza los cuerpos se pueden encontrar en tres estados
- Físico
- Liquido
- Gaseoso
A veces, podemos encuentrar el mismo cuerpo, según las circunstancias, en los diferentes estados de agregación: sólido, líquido o gaseoso.
Es el caso del agua en la vida cotidiana, que la podemos encontrar en forma líquida (agua), sólida (hielo) o gaseosa (vapor).
Para que un cuerpo cambie de su estado, basta con añadir o retirar calor
Los cambios de estado de agregación son llamados: la fusión, la evaporación, la § condensación, la solidificación y la sublimación.
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- Fusión Es el paso del estado sólido al líquido. Se consigue dando calor al cuerpo (ejemplo: el hielo se funde en un vaso).
- Evaporación Es el paso del estado líquido al gaseoso. Se consigue dando calor (ejemplo: vapor de agua que desprende la olla a presión)
- Condensación Es el paso del estado gaseoso al líquido. Se consigue quitando calor (ejemplo: condensación del vapor de agua en una ventana).
- Solidificación Es el paso del estado líquido al sólido. Se consigue quitando calor. (ejemplo: solidificación del chocolate que se enfría)
- Sublimación Es el paso directo del estado sólido al gaseoso sin pasar por el líquido (ejemplo: sublimación de la naftalina)
Este cambio de estado puede conseguirse dando calor en condiciones de presión y de temperatura muy particulares (ejemplo: secado de productos por liofilización)
Explicación práctica
- Tenemos una piedra de hielo, a -15ºC, para llegar a los cero grados hay que darle calor. El calor dado es de 31,35 Kj
- A O ºC, el hielo empieza a fundirse (la primera molécula de agua líquida aparece). Siendo el tiempo de fusión muy largo, la temperatura se mantendrá rigurosamente a O ºC mientras haya un cristal de hielo. El calor dado es: 335 kJ
- Cuando el último cristal de hielo está derretido, la temperatura del agua empieza a subir y aumenta progresivamente hasta alcanzar 100 ºC. El calor dado es: 419 kJ
- A 100 ºC, la primera molécula de vapor se forma en el líquido y sube a la superficie del agua: es la ebullición. Este estado se mantiene a 100 ºC, durante más tiempo que la fusión, hasta la evaporación de la última gota. El calor dado es: 2257 kJ
- Si continuásemos calentando el vapor, la temperatura seguiría aumentando necesitando 1,94 kJ/kg.K.
- Si hacemos la experiencia inversa, es decir enfriar progresivamente vapor de agua, pasamos sucesivamente por las mismas etapas para llegar a hielo a -15 ºC. Del mismo modo, la temperatura se mantiene rigurosamente constante a 100 ºC durante la fase de condensación del vapor, y a O ºC durante la fase de solidificación del agua
La temperatura de O ºC es llamada punto de fusión del hielo.
La temperatura de 100ºC es llamada punto de ebullición del agua
El punto triple
En la superficie terrestre el agua puede observarse en sus tres estados: sólido, líquido y gaseoso al mismo tiempo. Así, podemos ver agua, hielo, al mismo tiempo que vapor de agua en suspensión en el aire
La siguiente imagen representa el diagrama de las fases del agua. Observamos tres zonas: la del hielo, la del líquido y vapor.
El agua pura confinada puede encontrarse en uno de estos estados en función de la presión B y de la temperatura
Vemos un punto común a las tres zonas: se sitúa a 0,00615 bares y a la temperatura de 0,01 ° C; se trata del punto triple donde los tres estados físicos pueden coexistir
Por debajo del punto triple, el agua no puede existir en forma líquida
La curva del cambio de fase líquido-vapor (llamada curva de vaporización) está limitada superiormente en un punto llamado punto crítico. Por encima de este punto, el agua se convierte en un fluido supercrítico que posee otras propiedades
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