Saltar al contenido

Físico Química · U2 · Cambios de fase · Calor y temperatura · Parte A · Cambios de fase · Tema 1

1. Estados y modelo de partículas

Sin empezar

Si el hielo, el agua y el vapor son la misma sustancia, ¿qué cambia entre uno y otro?

Consigna. Describí los tres estados con lo que se ve y con el modelo de partículas, y explicá con partículas por qué un gas se puede comprimir.

Lo que vemos Lo que pasa con las partículas Cómo lo escribimos
Lectura de clase

¿De qué se trata?

Un cubito de hielo, el agua de la jarra y el vapor que sale de la pava son la misma sustancia en tres estados distintos. ¿Qué cambia entre uno y otro, si las partículas de agua son las mismas?

Para responder, la ciencia usa un modelo: una explicación simplificada que no se ve a simple vista, pero que permite predecir lo que sí se ve. En este tema vas a usar el modelo cinético de partículas para explicar los estados de agregación. El NES pone el foco en algo clave: pensar al gas como un conjunto de partículas que se mueven y entre las que no hay nada.

Ideas clave

🔍 Lo que vemos (macroscópico)

EstadoFormaVolumen¿Se puede comprimir?¿Fluye?
SólidoPropiaPropioPrácticamente noNo
LíquidoLa del recipientePropioMuy pocoSí
GaseosoLa del recipienteOcupa todo el recipienteSí, muchoSí

Una jeringa tapada con aire se puede empujar bastante; con agua, casi nada. Un perfume abierto en una punta del aula se huele al rato en la otra: el gas se difunde y ocupa todo el espacio disponible.

⚛️ Lo que pasa con las partículas (submicroscópico)

El modelo cinético de partículas se resume en cinco ideas:

  1. Toda la materia está formada por partículas muy pequeñas (no se ven ni con lupa).
  2. Las partículas están en movimiento continuo: nunca se quedan quietas.
  3. Entre las partículas no hay nada: hay vacío. No hay aire entre las partículas de aire.
  4. Las partículas se atraen entre sí. La atracción es más importante cuanto más juntas están.
  5. Cuanto mayor es la temperatura, más rápido se mueven (en promedio).

Con esas ideas se explica cada estado:

  • Sólido: partículas muy juntas, ordenadas, que vibran en su lugar sin desplazarse. La atracción las mantiene en posiciones fijas: por eso el sólido conserva la forma.
  • Líquido: partículas juntas pero desordenadas, que se deslizan unas sobre otras. Siguen atrayéndose (por eso el volumen se mantiene), pero pueden cambiar de lugar (por eso fluye y toma la forma del recipiente).
  • Gas: partículas muy separadas, que se mueven rápido y en línea recta en todas direcciones hasta que chocan entre sí o con las paredes. La atracción casi no las retiene.

El gas como conjunto de partículas. Un globo inflado no está “lleno de aire continuo”: contiene una enorme cantidad de partículas muy separadas, con vacío entre ellas, que chocan sin parar contra la goma. Esos choques empujan la pared: eso es la presión del gas. Con este modelo se explican tres cosas que se observan:

  • Compresión: como hay mucho espacio vacío, las partículas se pueden acercar al empujar el émbolo.
  • Difusión: las partículas del perfume se mueven y se mezclan con las del aire hasta repartirse por toda el aula.
  • Expansión: si se calienta el aire de un globo, las partículas se mueven más rápido, chocan más fuerte y más seguido, y el globo se agranda.

Las partículas no cambian de tamaño, forma ni color al cambiar de estado. Lo que cambia es cómo se ordenan, cuánto se separan y qué tan rápido se mueven.

✏️ Cómo lo escribimos (simbólico)

En química se indica el estado al lado de la fórmula: H₂O (s) es hielo, H₂O (l) es agua líquida y H₂O (g) es vapor de agua. En los dibujos de partículas se usa la misma esfera para la misma sustancia en los tres estados: lo que cambia es la distancia y el orden.

Vocabulario

TérminoQué significaEjemplo
Estado de agregaciónForma en que se presenta la materia: sólido, líquido o gasHielo, agua, vapor
ModeloExplicación simplificada para entender y predecirModelo cinético de partículas
PartículaPorción muy pequeña de materia que forma una sustanciaPartículas de agua
DifusiónMezcla espontánea por el movimiento de las partículasEl olor del perfume
Presión de un gasEfecto de los choques de las partículas contra las paredesUn globo inflado
CompresibilidadPosibilidad de reducir el volumen empujandoJeringa con aire

Experiencias sugeridas

  1. Jeringas: una con aire y otra con agua, ambas tapadas con el dedo. Empujar el émbolo y comparar. Explicar con el modelo.
  2. Difusión en agua: una gota de colorante en un vaso de agua fría y otra en agua caliente, sin revolver. Comparar cuánto tarda en repartirse y relacionarlo con la rapidez de las partículas.
  3. Globo en la botella: un globo en el pico de una botella vacía; sumergir la botella en agua caliente y después en agua fría. Registrar qué pasa con el globo.

Errores frecuentes

Lo que muchos piensanQué pasa en realidad
En el hielo las partículas están quietas.Vibran en su lugar. Nunca están quietas.
Entre las partículas de un gas hay aire.Hay vacío. El aire mismo está formado por partículas.
Al calentar, las partículas se agrandan o se derriten.Las partículas no cambian: se mueven más rápido y se separan más.
Un gas no tiene masa porque no se ve.Las partículas del gas tienen masa: una pelota inflada pesa más que desinflada.

Autoevaluación

1. ¿Por qué un gas se puede comprimir y un líquido casi no?

Ver respuesta

Porque en el gas las partículas están muy separadas, con mucho vacío entre ellas: al empujar se acercan. En el líquido ya están juntas.

2. Verdadero o falso: “Cuando el agua hierve, las partículas de agua se transforman en partículas de vapor, que son distintas”. Justificá.

Ver respuesta

Falso. Son las mismas partículas de agua. En el vapor están mucho más separadas y se mueven más rápido.

3. Usá el modelo para explicar por qué un globo se agranda al sol.

Ver respuesta

Al aumentar la temperatura, las partículas del gas se mueven más rápido y chocan más fuerte y más seguido contra la goma, que se estira.

Resumen

La materia está formada por partículas en movimiento continuo, con vacío entre ellas y atracción mutua. En los sólidos vibran ordenadas en su lugar; en los líquidos se deslizan; en los gases están muy separadas y se mueven en todas direcciones. Un gas es un conjunto de partículas: su presión, su difusión y su compresibilidad se explican con ese modelo.

Notas para el docente. Redactado nuevo desde el programa y el NES (“modelo cinético de partículas”, “el gas como conjunto de partículas”). No se introducen leyes de los gases con fórmulas (Boyle, Charles) ni temperatura absoluta. El plasma no se desarrolla; puede mencionarse si surge. Conviene que los dibujos de partículas mantengan el mismo tamaño de esfera en los tres estados.

Práctica con devolución

Cómo se usa esta práctica

Elegí una opción: la devolución explica el porqué. En “clasificar”, resolvé cada fila. El repaso se guarda solo en este navegador.

¿Qué hay entre las partículas del aire de una pelota inflada?

¿A qué estado corresponde cada descripción?

Partículas ordenadas que vibran en su lugar
Partículas muy separadas que se mueven en todas direcciones
Partículas juntas que se deslizan unas sobre otras
Ocupa todo el recipiente y se comprime fácil
Tiene volumen propio pero toma la forma del recipiente

Al calentar el aire de un globo, este se agranda porque las partículas…

Repaso · 0 de 3

Presentación de clase

Modo clase (proyector) y modo alumno (consignas con devolución).

Abrir presentación interactiva

Simulador · Modelo de partículas (sólido, líquido y gas)

Abrir en pantalla completa

Modo docente activo: se muestran las notas para el docente. El progreso del estudiante se guarda solo en su navegador.

Este tema habilita:

Volver a la unidad · Presentaciones