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Los tres estados del agua

 
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El agua puede existir en tres estados (o tres fases):

  • Fase sólida: Las partículas en un sólido se encuentran fuertemente ligadas entre ellas. Los cubos de hielo mantienen su forma independientemente del recipiente que los contenga.
  • Fase líquida: Las partículas ya no están ordenadas. La ligazón entre las moléculas se rompe y el agua puede así tomar la forma del recipiente que la contiene. Las partículas están muy cerca unas de otras, y así el líquido es prácticamente incompresible.
  • Fase gaseosa: La agitación y el desorden son máximos. El vapor de agua ocupa todo el espacio del recipiente. Las distancias entre la moléculas son grades y un gas es así compresible. Notamos que el vapor de agua es invisible.

Hacer clic sobre el botón "calentar" cuando los cubos de hielo estén en el vaso precipitado.

  • Ilustrar el comportamiento microscópico de las moléculas en función de la fase observada.
  • Mostrar que los cambios de fase ocurren a temperatura constante.
  • Mostrar que dos fases pueden coexistir.

Fichas para el profesor - Descargar

Pedirles a los estudiantes que mencionen, para un  mismo elemento, dos estados diferentes de la materia.

Indicación: ¿Cómo se fabrica un anillo de oro o un collar de metal?

El profesor preparará fotografías o videos de metales fundidos, de helio o nitrógeno líquido, de mercurio sólido y líquido (en un termómetro), de agua en sus tres estados (¡atención al hecho que el vapor de agua es invisible!).

El que los materiales tengan estados distintos tiene los siguientes ejemplos de aplicaciones:

  • Trabajo en metal: El metal fundido puede ponerse en un molde para crear piezas de formas complejas.
  • Metalurgia: Una aleación es una mezcla de dos o más metales. La única forma de realizarla es de fundir los metales para mezclarlos en su estado líquido.
  • Transporte: Un gas utiliza mucho menos espacio cuando se encuentra en su estado líquido.
  • Enfriamiento: El nitrógeno en forma líquida permite enfriar diversos objetos por simple contacto.

Pedir a los estudiantes que mencionen, para un mismo elemento, tres estados de la materia.

El agua es remarcable, entre otras cosas, porque se puede observar en cualquiera de sus tres estados bajo condiciones de temperatura y presión fáciles de alcanzar.

El profesor utilizará la animación "los tres estados del agua" para definir los estados de la materia.

  • Sólido: La materia tiene un volumen fijo y una forma fija que no depende del recipiente. A nivel molecular, las moléculas se encuentran fuertemente ligadas, y en el caso de un cristal, de manera geométrica.
  • Líquido: La materia tiene un volumen fijo pero su forma depende del recipiente. A nivel molecular, las moléculas se encuentran débilmente ligadas, y dispuestas de manera desordenada.
  • Gas: La materia no tiene ni volumen ni forma fija. El volumen y la forma dependen del recipiente. A nivel molecular, las moléculas ya no se encuentran ligadas. Tienen espacio entre ellas y se agitan de manera desordenada.

El rol de la temperatura en los cambios de fase puede ser complejo de abordar. Se debe, sin embargo, insistir sobre el hecho que estos cambios se efectúan a temperatura fija.

Concluir, finalmente, con los nombres que caracterizan a los cambios de fase.