Definición de cambio de estado
En el campo de la física y la química es común escuchar la palabra cambio de estado. Ésta se refiere a los diferentes cambios en la evolución que puede llegar a sufrir la materia en sus estados de agregación (físico, líquido o sólido) pero sin que se presente ningún tipo de cambio en su composición química, en otras palabras, es un cambio que se presenta en las características físicas de un determinado elemento.
Cuándo se produce un cambio de estado
Por lo general, los cambios de estado de la materia se producen cuando se presenta un aumento o una disminución importante en la temperatura a la que el elemento se encuentra expuesto. En este punto es importante entender y conocer el término calor latente el cual se refiere al calor que se necesita para poder llegar a provocar un cambio en el estado completo de un elemento. Todos los calores latentes de las sustancias o elementos son un parámetro característico de cada sustancia y su valor siempre va a depender de la presión.
Tipos
Existen varios tipos de cambios de estado que pueden llegar a presentarse. Debido al aumento en la temperatura se pueden producir los siguientes:
- Fusión: consiste en el paso que se da en una sustancia que pasa de un estado sólido a uno líquido. La temperatura que se presenta para que la fusión pueda generarse se conoce con el nombre de punto de fusión. En este proceso, existe un momento en el que, luego de calentar un determinado sólido, éste termina transformándose en líquido. Todas las sustancias tienen su punto de fusión determinado.
- Vaporización: el término se refiere al cambio que se da del estado líquido al gaseoso. La vaporización puede producirse por medio de dos proceso distintos, la ebullición y la evaporación. La evaporación se da en la superficie de los líquidos y la ebullición es un proceso que se da en todo el líquido. La temperatura en la cual se puede producir este cambio se conoce con el nombre de punto de ebullición.
- Sublimación: en este cambio de estado se presente el paso del estado sólido al estado gaseoso, sin que se tenga que pasar por el estado líquido durante el proceso.
Cuando disminuye la temperatura considerablemente, se pueden presentar los siguientes tipos de cambios de estado:
- Solidificación: la solidificación es el paso de un líquido a sólido por medio del enfriamiento. Este tipo de proceso es considerado exotérmico y el punto en el que puede llegar a presentarse se conoce con el nombre de punto de solidificación o congelamiento.
- Condensación: la condensación es un cambio que se da en los elementos cuando éstos pasan de un estado gaseoso a uno líquido. La temperatura en la que este fenómeno puede presentarse se conoce con el nombre de punto de condensación.
- Sublimación inversa: es el cambio de la materia que está en estado gaseoso cuando logra pasar al estado sólido sin tener que pasar primero por el estado líquido. Es conocida también con el nombre de cristalización inversa.
Aplicaciones
Son muchas las aplicaciones en las que se pueden utilizar los cambios de estados. Algunos ejemplos se mencionan a continuación:
- Trabajos en los laboratorios para diferentes aplicaciones industriales por medio del proceso de destilación, el cual necesita de la condensación.
- Por medio de la fusión y de la solidificación se pueden fabricar diferentes tipos de objetos cuando se funden los materiales de los cuales están hechos y se vierten en un molde determinado.
- La evaporación del agua es utilizada para realizar la extracción de sal en las salinas.
- Para la obtención de cobre por medio de fundición y para posteriormente fundirlo.
- Son usados por las industrias metalúrgicas para derretir metales y lograr diferentes aleaciones.
- En procesos de soldaduras que usan un metal a altas temperaturas que les permite unir otras piezas de metal.
- Fabricación de materiales de construcción como por ejemplo, los ladrillos y bloques de cemento.
Importancia
Los cambios de estado de la materia son importantes porque hacen posible el separar y unir diferentes tipos de sustancias. Resultan además fundamentales para poder comprender y realizar el transporte de algunos fluidos, pues gracias a los cambios de estado es posible almacenar algunos compuestos o elementos y con ello, facilitar su transporte. Son también importantes para el campo de la industria y muchos de estos procesos resultan ser parte fundamental de los seres vivos y de todo lo que les rodea.
Algunos de los cambios de estado de la materia incluso son tilizados en la vida cotidiana, éstos los podemos observar por ejemplo cuando congelamos agua o cuando hervimos algún líquido. Son comunes e importante en prácticamente todas las actividades diarias.
Ejemplos de cambio de estado
Cambio de estado del agua
El agua tiene la gran capacidad de poder cambiar de un estado a otro simplemente con la variación de la temperatura a la cual se encuentra expuesto. Además, puede hacer sus cambios de estado por medio de diferentes métodos, como por ejemplo:
- Evaporación: cuando el agua pasa del estado líquido al gaseoso en el momento en el que su temperatura se aumenta a los 100°C.
- Condensación: se da cuando el agua se transforma del estado gaseoso al líquido cuando se produce una pérdida de calor. Lo podemos observar cuando luego de una ducha, el vapor de agua se condensa en el espejo del baño por la superficie de ésta se encuentra más fría.
- Congelación: el paso del agua del estado líquido al sólido cuando la temperatura desciende por debajo de los 0° C.
- Derretimiento: es un proceso en el cual el agua pasa del estado sólido al líquido en el momento en el que se le agrega calor al hielo.
- Sublimación: es un proceso por el cual el agua puede pasar del estado gaseoso al sólido. Es lo que conocemos comúnmente como vapor de agua y para que se presente, la temperatura y la presión del agua deben ser específicas.
Cambio de estado del chocolate
El chocolate puede también sufrir varios tipos de cambios en el estado de la materia. Por ejemplo, cuando se caliente a los 68° C puede alcanzar una fase cristalina permitiendo que el chocolate se haga líquido sin que se cambien sus componentes. El chocolate puede también enfriarse hasta el punto de alcanzar el congelamiento y si se le aplica calor suficiente, puede llegar a derretirse con facilidad, incluso, luego de enfriarse, volverá por sí solo a su fase sólida.
