Cambio de Fase
Diariamente convivimos con sustancias sólidas, líquidas y gaseosas. Bajo determinadas condiciones es posible cambiar la fase de una sustancia. Es de nuestro conocimiento por ejemplo que el agua líquida se puede transformar en agua sólida o vapor de agua.
El punto fundamental en este estudio es el hecho de la fase de una sustancia ser determinada por la temperatura (T) y por la presión (p) a que está sometida.
Así, dependiendo de ese par de valores (T y p), la sustancia puede estar en cualquiera de las fases (sólida, líquida o gaseosa), e inclusive en una situación que corresponde al equilibrio entre dos o entre tres fases.
En estado sólido, las partículas constituyentes del cuerpo se presentan distribuidas en el espacio en un padrón bien organizado, ocupando posiciones definidas, en función de la gran fuerza de atracción entre ellas.
Por ese motivo, un cuerpo en estado sólido presenta forma y volumen propio, o sea, un alto grado de cohesión.
En estado líquido, las partículas del cuerpo no se encuentran tan fuertemente ligadas como en el estado sólido y pueden por eso, deslizarse unas en relación a las otras. Siendo así, un cuerpo en estado líquido no tiene forma propia, un líquido siempre asume la forma del recipiente que lo contiene, a pesar de tener un volumen propio.
En estado gaseoso, las partículas del cuerpo tienen una libertad total de movimiento y prácticamente no ejercen fuerzas unas sobre otras. Por tanto, un cuerpo en estado gaseoso no presenta forma o volumen propio, los cuerpos gaseosos asumen la forma y el volumen total del recipiente donde están contenidos.
Cambio de Fase
El cambio de fase es un fenómeno térmico que una sustancia sufre al alterar su estado físico.
Evaporación:
Es el tipo de vaporización lenta, que ocurre apenas junto a la superficie libre del líquido. Ese fenómeno no requiere condiciones físicas determinadas para suceder. En otras palabras, no existe una temperatura determinada para un líquido evaporarse. El agua de un tanque por ejemplo, se evapora a 5o C, a 20o C, a 60o C , etc.
Ebullición o Vaporización
Es la vaporización intensa y turbulenta que ocurre a lo largo de toda la masa líquida, con formación de burbujas de vapor junto a las superficies calentadas. Estas burbujas aumentan de volumen a medida que se elevan en el líquido, en virtud de la reducción de la presión. Al contrario de la evaporación, la ebullición solo sucede cuando es alcanzada una cierta temperatura, que depende de la presión ejercida sobre el líquido por el ambiente.
Conceptos Básicos
Punto de Fusión: Es la temperatura en la cual la sustancia cambia de su fase sólida a la fase líquida
Punto de Vaporización: Es la temperatura en la cual la sustancia cambia de su fase líquida a la fase gaseosa.
|
Sustancia |
Punto de Fusión ( o C ) |
Ponto de vaporización ( o C ) |
|
Mercurio |
-39 |
357 |
|
Nitrógeno |
-210 |
-196 |
|
Alcohol |
-115 |
78 |
|
Azufre |
119 |
420 |
|
Hielo |
0 |
—– |
|
Plata |
961 |
—– |
|
Agua |
—– |
100 |
Punto de Condensación: Es la temperatura en la cual la sustancia cambia de su fase gaseosa a la fase líquida.
Punto de Solidificación: Es la temperatura en la cual la sustanca cambia de su fase líquida a la fase sólida.
Calor Latente
Es la cantidad de calor que una sustancia recibe para cambiar de fase cuando la misma se encuentra en el punto de fusión, o en el punto de vaporización, o en el punto de solidificación, etc.
|
Sustancia |
Calor latente de fusión (cal / g) |
Calor latente de vaporización (cal /g ) |
|
Mercurio |
2,8 |
65 |
|
Nitrógeno |
6,09 |
48 |
|
Alcohol |
2,5 |
204 |
|
Azufre |
13,2 |
62 |
|
Hielo |
80 |
—– |
|
Oxígeno |
3,3 |
51 |
|
Agua |
—– |
540 |
Fórmula del Calor Latente
Q = m . L
Q : Cantidad de calor necesaria para el cambio de fase cuando la sustancia está en el punto de cambio.
m : Masa de la sustancia
L : calor latente de cambio de fase de la sustancia
Fórmula del Calor Sensible
Q = m . c . Δt
Q : Cantidad de calor necesaria para una variación de temperatura
m : Masa de la sustancia
Δt : Variación de la temperatura