Gráfico del estado de la materia

El diagrama de fases es una representación gráfica de los estados físicos de una sustancia en diferentes condiciones de temperatura y presión. Un diagrama de fases típico tiene la presión en el eje Y y la temperatura en el eje X. Al cruzar las líneas o curvas del diagrama de fases, se produce un cambio de fase. Además, en las líneas o curvas coexisten dos estados de la sustancia en equilibrio.

Los diagramas de fase ilustran las variaciones entre los estados de la materia de los elementos o compuestos en función de la presión y las temperaturas. A continuación se muestra un ejemplo de diagrama de fases para un sistema genérico de un solo componente:

Los diagramas de fase representan la presión (normalmente en atmósferas) frente a la temperatura (normalmente en grados Celsius o Kelvin). Las etiquetas del gráfico representan los estados estables de un sistema en equilibrio. Las líneas representan las combinaciones de presiones y temperaturas a las que pueden existir dos fases en equilibrio. En otras palabras, estas líneas definen los puntos de cambio de fase. La línea roja divide las fases sólida y gaseosa, representa la sublimación (sólido a gas) y la deposición (gas a sólido). La línea verde divide las fases sólida y líquida y representa la fusión (del sólido al líquido) y la congelación (del líquido al sólido). La azul divide las fases líquida y gaseosa y representa la vaporización (de líquido a gas) y la condensación (de gas a líquido). También hay dos puntos importantes en el diagrama, el punto triple y el punto crítico. El punto triple representa la combinación de presión y temperatura que facilita todas las fases de la materia en equilibrio. El punto crítico termina la línea de fase líquido/gas y se relaciona con la presión crítica, la presión por encima de la cual se forma un fluido supercrítico.

Gráfico de cambio de estado

El diagrama de fases es una representación gráfica de los estados físicos de una sustancia en diferentes condiciones de temperatura y presión. Un diagrama de fases típico tiene la presión en el eje y y la temperatura en el eje x. Al cruzar las líneas o curvas del diagrama de fases, se produce un cambio de fase. Además, en las líneas o curvas coexisten dos estados de la sustancia en equilibrio.

Los diagramas de fase ilustran las variaciones entre los estados de la materia de los elementos o compuestos en función de la presión y las temperaturas. A continuación se muestra un ejemplo de diagrama de fases para un sistema genérico de un solo componente:

Los diagramas de fase representan la presión (normalmente en atmósferas) frente a la temperatura (normalmente en grados Celsius o Kelvin). Las etiquetas del gráfico representan los estados estables de un sistema en equilibrio. Las líneas representan las combinaciones de presiones y temperaturas a las que pueden existir dos fases en equilibrio. En otras palabras, estas líneas definen los puntos de cambio de fase. La línea roja divide las fases sólida y gaseosa, representa la sublimación (sólido a gas) y la deposición (gas a sólido). La línea verde divide las fases sólida y líquida y representa la fusión (del sólido al líquido) y la congelación (del líquido al sólido). La azul divide las fases líquida y gaseosa y representa la vaporización (de líquido a gas) y la condensación (de gas a líquido). También hay dos puntos importantes en el diagrama, el punto triple y el punto crítico. El punto triple representa la combinación de presión y temperatura que facilita todas las fases de la materia en equilibrio. El punto crítico termina la línea de fase líquido/gas y se relaciona con la presión crítica, la presión por encima de la cual se forma un fluido supercrítico.

Hoja de trabajo del gráfico de cambio de estado

En física, un estado de la materia es una de las distintas formas en que puede existir la materia. En la vida cotidiana se pueden observar cuatro estados de la materia: sólido, líquido, gas y plasma. Se sabe que existen muchos estados intermedios, como el cristal líquido, y algunos estados sólo existen en condiciones extremas, como los condensados de Bose-Einstein (en frío extremo), la materia degenerada por neutrones (en densidad extrema) y el plasma de quark-gluón (en energía extremadamente alta). Para una lista completa de todos los estados exóticos de la materia, véase la lista de estados de la materia.

Históricamente, la distinción se basa en las diferencias cualitativas de las propiedades. La materia en estado sólido mantiene un volumen y una forma fijos, con las partículas que la componen (átomos, moléculas o iones) muy juntas y fijas en su lugar. La materia en estado líquido mantiene un volumen fijo, pero tiene una forma variable que se adapta a su contenedor. Sus partículas siguen estando juntas, pero se mueven libremente. La materia en estado gaseoso tiene tanto un volumen como una forma variable, adaptándose a su contenedor. Sus partículas no están ni juntas ni fijas. La materia en estado de plasma tiene volumen y forma variables, y contiene átomos neutros, así como un número significativo de iones y electrones, que pueden moverse libremente.

Explicación del gráfico de los estados de la materia

El punto de ebullición es la temperatura a la que la presión ejercida por el entorno sobre un líquido es igual a la presión ejercida por el vapor del líquido. En esta condición, la adición de calor provoca la transformación del líquido en su vapor sin que aumente la temperatura.

La temperatura permanece constante porque el calor que se suministra al sólido se utiliza para vencer las fuerzas de atracción que mantienen unidas las partículas. La temperatura constante se denomina punto de fusión.

La temperatura permanece invariable. Esto se debe a que la energía térmica absorbida se utiliza para superar las fuerzas intermoleculares entre las partículas del líquido en lugar de aumentar la temperatura del mismo. Esta temperatura constante es el punto de ebullición.

La temperatura permanece invariable. Esto se debe a que la energía producida durante la formación de enlaces es igual a la energía térmica liberada al entorno durante el enfriamiento. Esta temperatura constante es el punto de condensación.