* Qué es la solidificación, concepto, definición y ejemplos
En física se denomina cambio de estado a la evolución de la materia entre varios estados de agregación sin que varíe su composición. Los tres estados de agregación más comunes en la Tierra son el líquido, sólido y gaseoso. Por las condiciones existentes en la superficie terrestre, sólo determinadas sustancias pueden encontrarse en los tres estados de agregación, como por ejemplo el agua. La mayoría de las sustancias se presentan en un estado concreto, así los metales suelen estar en estado sólido, el oxígeno en estado gaseoso…pero algunas sustancias pueden pasar de un estado a otro, son los llamados cambios de estado. En este tema vamos a explicar uno de esos cambios de estado: la condensaciónn, explicaremos su concepto, tipos y ejemplos.
| Indice de contenidos 1. Estados de agregación la materia 2. Cambios de estado de agregación 3. Tipos de cambios de estado 4. Soldificación. Concepto y definición 5.Tipos de soldificación 6. Ejemplos de soldificación 7.Video explicativo de la solidificación con ejemplos |
Estados de agregación la materia
La materia es todo lo que nos rodea y ocupa un espacio. La materia tiene unas propiedades generales, como son masa y volumen y unas propiedades características: densidad, solubilidad, temperatura de fusión, temperatura de ebullición. La materia puede presentarse diferentes estados de agregación
¿Por qué se les llama estados de agregación de la materia? En relación a la disposición de los átomos y las fuerzas de unión que los constituyen, estos átomos se van a agregar unos a otros de manera diferente dependiendo de si son sólidos, líquidos o gases. Además cada estado de la materia tiene unas determinadas características y debido a cambios en el entorno la materia podrá cambiar de estado, viéndose alteradas sus propiedades.
Desde siempre se han conocido tres estados fundamentales de la materia: sólido, líquido y gas. Con el tiempo se han descubierto otros estados : estado plasmático, el Bose-Einstein (BEC), el condensado de Fermi y el supersólido.
Cambios de estado
Se denomina cambio de estado a la modificación en el estado de agregación de la materia sin variar sus propiedades. Son por tanto evoluciones de la materia entre varios estados de agregación, sin que ocurra un cambio en su composición. Es importante tener en cuenta que en las transformaciones en la fase de las sustancias, estas no se sufren cambios químicos ni se transforman en otras, sólo cambia su estado físico.
ElTrataremos los cambios de estado entre los tres estados clásicos: sólido, líquido y gas. En la siguiente imagen se muestran los diferentes cambios de estado de la materia:
El estado de la materia depende de las fuerzas de cohesión que mantienen unidas a las partículas. La modificación de la temperatura o la presión hará que cambien esas fuerzas y pueden llevarse a cabo los cambios de estado.
Tipos de cambio de estado
En un cambio en el estado de agregación la materia cambia su estado físico, manteniendo su composición. Los cambios de estado se clasifican en dos tipos fundamentales:
- Cambios de estado progresivos: son aquellos cambios de estado que requieren un incremento de la energía cinética de las partículas para producirse y necesitarán, por tanto, un aporte externo de energía.
Son cambios progresivos : la fusión, vaporización y sublimación progresiva.
- Cambios de estado regresivos: son aquellos cambios de estado que necesitan un descenso en la energía cinética de las partículas (las partículas comienzan a agregarse unas a otras al moverse más despacio) .Estas transformaciones liberan o desprenden energía al producirse.
Son cambios regresivos: la condensación, solidificación y sublimación inversa.
Solidificación.Concepto
La solidificación es un proceso físico en el que se produce el cambio de estado en una materia que pase de líquido a sólido.
Este proceso se desarrolla debido a una disminución de la temperatura y la energía. Al descender la temperatura de un fluido, las partículas se van aproximando unas a otras y se reduce su movilidad, por lo que se van agregando unas a otras formando la estructura sólida compacta. Esta aproximación de las partículas y la falta de movilidad le da la firmeza para solidificarse.
En líneas generales, todo compuesto que pasa por este proceso de solidificación disminuye de volumen, pasando a ocupar menor espacio. No obstante, el agua es una excepción, ya que el volumen del hielo es mayor que el del agua líquida.
Punto o temperatura de solidificación. Todas las sustancias en la naturaleza tienen su propio punto o temperatura de solidificación determinado, llegando a ese punto dicha sustancia cambiará de estado y pasará de ser líquido a sólido. Por ejemplo, el punto o temperatura de solidificación del agua, es decir el punto en el que pasa de líquido a sólido es exactamente de 0 ℃, temperatura que está directamente relacionada con la densidad del agua, y será importante a la hora de conocer que modificaciones en presión y temperatura necesitará un determinado volumen de agua para cambiar de estado líquido a sólido.
Etapas de la solidificación
En el proceso de solidificación podemos diferenciar varias etapas
- Aparición de núcleos sólidos en le líquido (nucleación), se forman cristales o endurecimientos dispersos en el líquido
- Aparición de dendritas en el líquido, son líneas sólidas que unen los núcleos y provocan la aparición de bloques sólidos o semisólidos
- Aparición de granos sólidos. En este momento las partículas comienzan a perder movilidad, que provoca la solidificación del líquido.
Tipos de solidificación
Es posible hablar de diferentes tipos de solidificación dependiendo del proceso y los cambios que se produzcan en la materia:
- Superenfriamiento. Proceso por el que se enfría un líquido a temperaturas por debajo de su punto de congelación hasta solidificar. Para este proceso el líquido debe tener la mayor pureza posible.
- Cristalización. Es la formación de estructuras sólidas en un líquido uniforme al aproximarse las partículas que lo constituyen. Ese tipo de estructuras cristalinas se pueden observar por ejemplo al empezarse a congelar el agua, cuando aún están ambos estados, líquido y sólido.
- Vitrificación. Algunos materiales se solidifican sin cristalizar, como el vidrio. En este caso hay una pérdida de elasticidad que conduce de manera gradual al estado sólido.
Ejemplos de solidificación
En química , la solidificación, es un procedimiento basado en modificar el estado de un sólido hacia el estado líquido Estos son algunos ejemplos de condensación:
- Solidificación del agua. Para la obtención de hielo se lleva el agua hasta el punto de congelación(0℃), donde el agua en estado líquido pasa al estado sólido, formándose el hielo, que aumenta de tamaño y toma la forma del recipiente que lo contiene.
- Endurecimiento de metales fundidos . En las industrias metalúrgicas, se utilizan como materia prima los metales, para fundirlos en hornos gigantescos a 1538℃ y mediante la solidificación, dejando enfriar por debajo de esta temperatura en moldes resistentes y sólidos, se obtienen herramientas, vigas…
- La lava de un volcán. Cuando hay erupciones volcánicas y brota lava de un volcán, puede tener diferentes grados de fluidez. Son materiales magmáticos, que proceden del interior de la tierra, a menudo en estado líquido , por haberse visto sometido a altas presiones y temperaturas. Al salir a la superficie pierde calor y energía y al enfriarse pasa al estado sólido.
- Gelatinas. Utilizando colágeno y tejidos conjuntivos hidratados de animales se obtienen estas gelatinas por solidificación de los componente
- Elaboración de velas. El proceso de fabricación de velas artesanales a partir , parafinas, cera y aceite en estado líquido, permite obtener velas duras, mediante la solidificación de la materia prima.
- Fabricación de margarina y mantequilla. Partiendo de aceites de girasol de origen animal y vegetal, a partir de un proceso industrial se consigue su solidificación, obteniéndose estos alimentos, que se ,mantienen sólidos a temperatura ambiente.
- Fabricación de caramelos. La materia prima es el azúcar común, que se calienta hasta fundirlo para ser solidificado en moldes y obtener caramelos.
- Producción del chocolate. Utilizando como materia prima una mezcla de leche, cacao y agua, se obtiene un fluido semilíquido que dejado enfriar en moldes, se solidifica, obteniéndose: tabletas de chocolate, bombones, chocolatinas…
- Elaboración de las morcillas. La sangre líquida aderezada de los animales se coagula y se solidifica posteriormente dejándolas secar mediante un proceso casero o industrial para obtener las morcillas.
- Obtención de vidrio. Por un proceso de solidificación de una mezcla de arena de sílice, caliza y carbonato cálcico, se obtienen los envases de vidrio y botellas.
- Modelar figuras de arcilla. Mezclando arcilla y agua se consigue una pasta fluida que puede modelarse , que posteriormente se solidifica tras someterse a un proceso de secado al natural o al horno.
Video explicativo de solidificación con ejemplos
A continuación puedes ver un video sobre un cambios de estado, la solidificación, donde explicamos el concepto y algunos ejemplos