Estados de Materia

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La Historia de una Partícula de Agua

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Fondo de los Estados de la materia

La materia viene en tres estados: sólido , líquido o gaseoso . Cada estado tiene una disposición de partículas diferente, lo que permite que las partículas se muevan (o no se muevan), y a veces esta disposición de partículas puede cambiar, alterando el estado de la materia. Agregar energía térmica a un sistema de partículas aumenta la energía cinética promedio. Una disminución en la energía cinética puede reducir la temperatura de un sistema o cambiar el estado de un sistema de un gas a un líquido o de un líquido a un sólido.

En un sólido, las partículas están dispuestas en un patrón regular y están muy juntas. No pueden moverse entre sí, sino que vibran sobre un punto fijo. De los tres estados, las partículas en los sólidos tienen la energía cinética más baja. A medida que las partículas obtienen más energía térmica (a menudo al calentarse), vibran más. Una vez que las partículas tienen suficiente energía para moverse entre sí, el estado cambia de sólido a líquido. La cantidad de energía cinética necesaria para convertir un sólido en líquido depende de la composición del sólido y de su "punto de fusión".

En un líquido, las partículas todavía están muy juntas, pero tienen una disposición aleatoria. Todavía vibran, pero pueden moverse entre sí, lo que permite que los líquidos fluyan. La capacidad de las partículas para moverse también es la razón por la cual los líquidos llenarán la forma de cualquier recipiente en el que se encuentren. Si calentamos estas partículas aún más, los enlaces entre las partículas se rompen y se convierten en un gas.

La disposición de partículas para los gases es aleatoria y las partículas se extienden. Vuelan alrededor, chocando entre sí y con los lados de sus contenedores. Hay mucho espacio entre las partículas, lo que significa que los gases pueden comprimirse. Cuanto más se comprimen, más chocan con su contenedor y entre sí. La colisión de partículas y otros materiales ejerce una fuerza conocida como presión .

La presión se ve afectada por varios factores, como la temperatura del sistema, el número de partículas y el volumen del contenedor. La presión del sistema puede afectar el estado del asunto. Con una presión alta, se necesita más energía térmica para que las partículas cambien de una fase líquida a una fase gaseosa. Con una presión baja, lo contrario es cierto; Se necesita menos energía térmica para que las partículas cambien de una fase líquida a una fase gaseosa.

El ejemplo más comúnmente utilizado para enseñar a los estudiantes sobre los estados de la materia es H ₂ O, o agua. Esta es una de las pocas sustancias que se pueden encontrar naturalmente en la Tierra en los tres estados. El agua tiene un punto de fusión a 0 ° C (32 ° F, 273.2 K) y tiene un punto de ebullición de 100 ° C (212 ° F y 373.2 K). El agua se usa más comúnmente porque los estudiantes tienen experiencia con los tres estados. El hielo, el agua y el vapor están hechos del mismo tipo de partícula, pero cada una de las sustancias se ve y se siente muy diferente. Sin embargo, el agua es bastante extraña; El hielo es menos denso que el agua y el sólido flota sobre el líquido, una característica que no es típica de otras sustancias. Esta peculiaridad ha permitido que las criaturas vivientes sobrevivan en el agua aislada por el hielo y ha permitido que la vida evolucione de la manera que lo ha hecho.

Las actividades en este plan de lección usan el modelo de bola simple de partículas para explicar moléculas más complicadas con el fin de proporcionar a los estudiantes una base sólida de comprensión. Una 'partícula' de agua en realidad está compuesta de tres átomos, pero tratarla como una partícula hace que sea más fácil de entender al describir la disposición de las moléculas. Es importante que los estudiantes puedan definir una sustancia pura como una sustancia compuesta de un tipo de átomo o molécula.

Preguntas frecuentes sobre los estados de la materia

¿Cuáles son los tres estados principales de la materia y en qué se diferencian?

Los tres estados principales de la materia son sólido, líquido y gas. Los sólidos tienen partículas empaquetadas de manera apretada en un patrón regular, los líquidos tienen partículas distribuidas de manera aleatoria que pueden moverse unas respecto a otras, y los gases tienen partículas muy separadas y en movimiento rápido. Cada estado tiene propiedades únicas según la disposición y el movimiento de las partículas.

¿Cómo cambia el estado de la materia al agregarle energía térmica?

Agregar energía térmica a la materia aumenta el movimiento de las partículas (energía cinética). Cuando se añade suficiente energía, los sólidos pueden derretirse en líquidos, y los líquidos pueden evaporarse en gases. Quitar energía invierte estos cambios, causando que los gases se condensen y los líquidos se congelen.

¿Por qué el hielo flota en el agua y por qué es esto importante?

El hielo flota en el agua porque es menos denso que el agua líquida. Esta propiedad única crea una capa aislante en lagos y estanques, permitiendo que la vida acuática sobreviva debajo de la superficie incluso en condiciones de congelación.

¿Qué es la presión en los gases y cómo afecta al estado de la materia?

La presión en los gases es la fuerza ejercida por las partículas al chocar con su recipiente y entre ellas. Una mayor presión puede requerir más energía térmica para que un líquido se convierta en gas, mientras que una menor presión facilita que las partículas cambien de estado.

¿Qué es una sustancia pura y cómo se explica a los estudiantes?

Una sustancia pura está compuesta por solo un tipo de átomo o molécula. Para ayudar a los estudiantes a entender, usa ejemplos como agua (H₂O) o oxígeno (O₂), enfatizando que todas las partículas son iguales en una sustancia pura.