Estados de la materia.
La clasificación más típica y simple de la materia está dada según tres estados: Sólido, líquido, y gaseoso, de los que, desde el punto de vista macroscópico, y en forma simplificada, podemos decir:
- Estado sólido: caracterizado por la rigidez. Condición de mantener forma y tamaño propios.
- Estado líquido: caracterizado por la fluidez. Condición de mantener el volumen al cambiar de recipiente, es decir sólo volumen propio.
-Estado gaseoso: caracterizado por la tendencia a la expansión indefinida. No tiene forma ni volumen propios, fluye y se expande hasta encontrar paredes que lo contengan.
Aunque no todas las transiciones de un estado a otro son posibles para todas las sustancias, la mayoría de las sustancias puras pueden pasar de uno de estos tres estados a cualquier otro si se varían adecuadamente la presión y la temperatura. Los nombres de las posibles transiciones son:
Hablamos de "presión" y "temperatura" dos conceptos que utilizamos en la vida cotidiana para expresarnos, y que muchas veces representan algo que está alejado del concepto físico que aquí necesitaremos.
Los sólidos.
Desde el punto de vista del significado de las palabras, un cuerpo es sólido si es rígido, o sea si todas sus dimensiones son fijas e inalterables (abreviadamente diremos que tiene forma fija).
No obstante, no existe el cuerpo totalmente rígido. Todo cuerpo se desforma en alguna medida bajo la acción de las fuerzas, aunque lo haga imperceptiblemente. Un cuerpo se considera más sólido cuanto menos posible es deformarlo.
Hay que distinguir dos modalidades opuestas para una deformación: deformación elástica y deformación plástica.
Aceptando que todo cuerpo es deformable en mayor o menor grado bajo la acción de fuerzas, la elasticidad sería la forma propia de deformarse de un "verdadero" sólido, mientras que la plasticidad, de manifestarse en alto grado, sería descalificativo para un sólido, puesto que conspiraría contra la propiedad de "tener forma propia"
Los líquidos.
Los líquidos se caracterizan por su fluidez y su incompresibilidad. La fluidez es la capacidad de un sistema para deformase continua e indefinidamente, que puede imaginarse como el deslizamiento de unas partes con respecto a otras. Por otra parte la incomprensibilidad es la capacidad para resistir esfuerzos tendientes a disminuir el volumen del sistema, o la capacidad para resistir esfuerzos tendientes a disminuir el volumen del sistema, o la capacidad para mantener el volumen en general.
Por estas propiedades es que los líquidos conservan el volumen frente a operaciones simples tales como cambiarlos de recipiente. No tienen forma, pero sí volumen propios.
Desde el punto de vista microscópico todo esto se explica si las moléculas del líquido del líquido no están rígidamente unidas entre sí (pueden desplazarse unas con respecto a otras), pero en promedio están imposibilitadas tanto de acercarse como de alejarse apreciablemente.
La proximidad promedio entre las moléculas de los líquidos es tal que:
- Si se intenta aproximarlas más aparecen notables fuerzas repulsivas, que se traducen en la propiedad microscópica de incompresibilidad;
- Si se intenta alejarlas más se entra en la zona de predominio de las fuerzas atractivas, responsables de la adherencia de las moléculas entre sí, y también de la tensión superficial.
De manera que, a diferencia de lo que sucede en los sólidos, las moléculas del líquido no ocupan posiciones fijas sino que tienen movilidad. Podemos pensar que la transición sólido líquido (fusión) ocurre cuando las vibraciones de cada átomo o molécula se hacen demasiado intensos como para que éste sea retenido en un lugar definido. Cada átomo o molécula viaja caóticamente por el líquido sin que los demás lo puedan retener en ningún lugar fijo, y sin poder alejarse de ellos: cambia continuamente de vecinos, pero está rodeado de vecinos cercanos.
Los gases.
Los gases se caracterizan por su tendencia a la expansión y al enrarecimiento ilimitado.
Como los líquidos, son fluidos pero, a diferencia de ellos, se expanden hasta donde algo se los impida. Si se abre el recipiente que contiene un gas éste escapa y continúa expandiéndose. Aún si en el exterior hay otro gas, continua la expansión, mezclándose uno con el otro.Un gas en un recipiente puede ser comprimido hasta volúmenes muy inferiores al inicial, manifestando una gran compresibilidad.
El modelo más simple actualmente aceptado ( el modelo cinético propuesto por Daniel Bernoulli en 1738) supone al gas constituido por un gran número de partículas de dimensiones despreciables comparadas con la separación entre ellas. Estas partículas, que son las moléculas, se consideran esferas rígidas que no interactuan excepto cuando chocan entre sí y con las paredes del recipiente que las contiene.
La idea de que las partículas del gas están muy separadas en relación con sus dimensiones puede explicar la gran compresibilidad de los gases; y la idea de que viajaban a gran velocidad y sin atracciones mutuas apreciables explica la tendencia a la expansión ilimitada
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