Experimentos Caseros de cambio de estado | Punto triple






Sencilla experiencia sobre cambios de estado de la materia

experimento cambio de estado

Vamos a ver unos experimentos caseros que pueden englobarse tanto dentro de la química, como dentro de la física; aunque generalmente estos conceptos se relacionan más con la primera. Lo que haremos, será lograr que una misma sustancia esté en sus tres estados de la materia al mismo tiempo, lo que se llama punto triple.

Materiales:
* Recipiente de vidrio (puede ser un frasco o un vaso)
* Bola de naftalina
* Colorante para comida (también puede ser para ropa, aunque puedes manchartela)
* Termómetro que mida hasta 100°C al menos
* Fuente metálica u olla de cocina

Procedimiento:
Coloca un poco de agua dentro de la olla y ponla sobre el fuego, en la cocina (RECUERDA PEDIR AYUDA A UN MAYOR). Con el termómetro ve controlando la temperatura del agua. Cuando ésta llegue a 81 u 82 grados centígrados, la sacas del fuego y la colocas en el frasco.

Ahora tienes que tirarle un par de gotitas de colorante para teñirla. No hacemos esto antes pues mancharemos la olla y mamá se enojará mucho :D .

Para terminar, coloca la bola de naftalina dentro del frasco, y observa como conviven los tres estados de la materia al mismo tiempo.

Experimentos Caseros de cambio de estado

¿Cómo funciona?
Como sabemos, las sustancias cambian de estado. Es decir, pueden estar en estado sólido, líquido o gaseoso. Por ejemplo, si colocamos agua en estado líquido en el congelador, cuando ésta llegue a una temperatura de cero grados centígrados, comenzará a ponerse “sólida”.

Si por el contrario, ponemos agua líquida en el fuego de la cocina, ésta se calentará hasta hervir y transformase en vapor.

Los estados de la materia son básicamente tres, y los cambios de uno a otro de ellos, tienen un nombre específico. En la siguiente imagen podemos verlos:

cambios de estado de la materia

Que una sustancia sea sólida, líquida o gaseosa, depende de la presión y de la temperatura de la misma.

Así, podemos evaporar agua líquida aumentando su temperatura, pero también podemos hacerlo disminuyendo su presión.

Sabemos que el agua hierve a los 100°C y se congela a 0°C, pero lo que pocos saben es que eso ocurre a una presión de 1 Atm, o sea, la presión ambiente. Pero si por ejemplo tendríamos agua dentro de un recipiente a presión mayor, herviría a más de 100°C.

Todo esto que estamos mencionando, puede observarse mejor en la siguiente gráfica:

diagrama de fases

Lo anterior se llama diagrama de fases y es un gráfica que se confecciona para cada sustancia, en donde sabiendo la temperatura y la presión a la que se encuentra, podemos averiguar en que estado se encuentra.

Por ejemplo, si ese diagrama de fases fuera el del agua, veríamos que 1 atm y 100°c corresponde al límite entre el estado líquido y el gaseoso, es decir, si seguimos aplicando calor, se transformará en vapor.

Pero todos estos diagramas tienen un punto particular, llamado punto triple, que es una condición de presión y temperatura en la cual la sustancia puede encontrarse en sus tres estados de la materia al mismo tiempo (sólido, líquido y gaseoso)

El punto triple del agua, por ejemplo, corresponde a una presión de 0,006 atm y una temperatura de 0,0098 °C. Sin duda, podemos alcanzar esa temperatura en nuestros experimentos, pero no podemos lograr dicha presión tan baja.

Pero por suerte existen otras sustancias, como la naftalina, cuyo punto triple nos es “mas accesible”. A temperatura y presión ambiente, la naftalina sublima, es decir, pasa del estado sólido al gaseoso. El punto triple de de esta sustancia se encuentra en una temperatura de 80.28ºC y a una presión de 1 atm (presión atmosférica).

Es por eso que cuando colocamos la naftalina solida en el agua a esa temperatura, comienza a pasar a estado líquido pero también a gaseoso al mismo tiempo.

Un dato interesante
Sabemos que las moléculas de las sustancias vibran. En el estado sólido, lo hacen sin moverse de su lugar. En el líquido, se mueven libremente chocando unas con otras, lo que permite que al colocar una gota de colorante en agua (por ejemplo) la misma termine tiñéndolo todo. Y en el estado gaseoso también se mueven libremente, pero con mas violencia, es por eso que las colisiones hacen que estén mas separadas y los gases ocupen tanto volumen, a diferencia de los líquidos y sólidos.

Pero lo curioso ocurre cuando seguimos calentado un gas, hasta temperaturas elevadas que son específicas para cada sustancias. Allí las moléculas del gas se mueven tan rápido y con tanta energía, que al chocar una con otra se producen desprendimientos de electrones. Eso hace que el gas se ionice y adquiera propiedades conductivas a la corriente eléctrica, y que además se pueda manipular muy fácilmente con un campo magnético.

Existen además otros estados de la materia, como por ejemplo el Condensado de Bose-Einstein, Condensado de Fermi, Supersólidos. Incluso hay otros supuestos estados, pero que sólo ocurren bajo condiciones extremas, como por ejemplo en el interior de estrellas muertas, o estados que existían inmediatamente después del Big Bang.

vía | clúster

Segunda imagen vía Wikipedia, creada por usuario Josell7
Tercera imagen vía Wikipedia, traducida por usuario khesus99



8 Comentarios en Experimentos Caseros de cambio de estado | Punto triple
  1. Alex says:

    Muy bueno, yo una vez (por accidente) puse agua en una hornalla eléctrica, y quedó algo muy raro; parecía solido, pero cuando lo toqué con un palito de brochette, lo atravesó y me di cuenta que era líquido, lo sorprendente era que la hornalla estaba muy caliente, y el agua no se evaporaba.

    ¿podrias explicarlo, por favor?

    Le pregunte a mi profesora de física y me dijo que eso se llamaba punto triple.
    Pero, era muy distinto a esto.

    • Experimentos Caseros says:

      Hola Alex,

      ¿era sólo agua? Si es así tengo que decirte que lo que viste no se debe al punto triple, ya que el mismo ocurre en el agua a una presión de 0,006 atm y una temperatura de 0,0098 °C. Por un lado la presión que se necesita es menor que la atmosférica (a la que se encontraba el agua que calentaste) y por otro lado, la temperatura es de casi 0°C lo que se opone al calentamiento que tu le hiciste en la hornalla. Resumiendo, lamento decirte que no era el punto triple del agua.

      En lo personal, creo que el agua contenía disuelto algo, por ejemplo, azúcar. A mi me pasó lo que dices, pero era justamente con azúcar en el agua. Y supongo que con otras sustancias disueltas también podría pasar algo similar, dependiendo de cada una. Saludos!

  2. leandro says:

    porque no ponen mas experimentos

    • Experimentos Caseros says:

      Lo siento Leandro, a veces es tiempo nos juega en contra. Pero estamos trabajando en eso, seguramente en estos días publicaremos :)

  3. Jose luis says:

    que buena pagina te saca de apuros en las tarreas

    • Experimentos Caseros says:

      Que bueno JoseLuis, nos alegra mucho saber que nuestras publicaciones te ayudan con tus tareas :)

  4. yadirita taffur says:

    me mandaron un trabajo grupal para este lunes sobre un experimento que tenga los tres estados osea solido, liquido y gaseoso pero que no able sobre el agua me pueden ayudar

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