¿Qué ocurre cuando la materia cambia entre un sólido, un líquido y un gas?

Todas las sustancias pasan por transiciones de fase con temperaturas crecientes. a medida que se calientan, la mayoría de los materiales comienzan como sólidos y se funden en líquidos. Con más calor, hierven en gases. esto sucede porque la energía de las vibraciones de calor en las moléculas supera las fuerzas que las mantienen unidas. En un sólido, las fuerzas entre las moléculas las mantienen en estructuras rígidas. estas fuerzas se debilitan en gran medida en líquidos y gases, permitiendo que una sustancia fluya y se evapore.

Los científicos llaman a los sólidos, líquidos y gases las fases de una sustancia. cuando se derrite, se congela, hierve o se condensa, sufre una transición de fase. Aunque muchas sustancias tienen comportamientos de transición de fase similares, cada una tiene un conjunto único de temperaturas y presiones que determinan en qué punto se derrite o hierve. por ejemplo, el gas dióxido de carbono se congela directamente en hielo seco a menos de 109 grados Fahrenheit a presiones normales. Tiene una fase líquida solo a altas presiones.

A medida que calientas un sólido, su temperatura aumenta constantemente. Cada grado de aumento de temperatura requiere aproximadamente la misma cantidad de energía térmica. Sin embargo, una vez que alcanza su punto de fusión, la temperatura permanece estable hasta que toda la sustancia se derrite. Las moléculas toman energía extra, llamada calor de fusión, para licuar. Toda la energía en este punto se usa para hacer que la sustancia sea un líquido. Lo mismo sucede con los líquidos en ebullición. requieren energía, llamada calor de vaporización, para hacer la transición al gas. Una vez que toda la sustancia hace la transición, más energía eleva la temperatura nuevamente.

Las fuerzas entre las moléculas, incluida la fuerza de dispersión de Londres y la unión de hidrógeno, forman cristales y otras formas sólidas cuando las temperaturas son lo suficientemente bajas. La fuerza de las fuerzas determina la temperatura de fusión. Las sustancias con fuerzas muy débiles se funden a bajas temperaturas; Fuerzas fuertes requieren altas temperaturas. Si aplica suficiente energía térmica, eventualmente todas las sustancias se derriten o hierven.

Los mismos mecanismos que gobiernan la fusión se aplican a la ebullición. Las moléculas en un líquido tienen fuerzas débiles que las mantienen juntas. el calor hace que vibren con fuerza y ​​vuelan lejos del resto. en un líquido en ebullición, algunas moléculas tendrán energías relativamente bajas, la mayoría tendrá un rango promedio de energías y algunas tendrán energías lo suficientemente altas como para escapar por completo del líquido. Con más calor, más moléculas escapan. En la fase gaseosa, las moléculas ya no están unidas entre sí.