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Los estados de la materia y los cambios de estado: explicación y ejercicios
En pocas palabras
Los estados de la materia son las formas en que se presenta la materia: sólido, líquido y gaseoso. Un sólido tiene forma y volumen propios, un líquido adopta la forma del recipiente y un gas ocupa todo el espacio disponible.
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Características de cada estado
Materia es todo lo que tiene masa y ocupa un lugar en el espacio: el agua, el aire, una piedra o tu propio cuerpo. Los estados de la materia también se llaman estados de agregación.
| Estado | Forma | Volumen | ¿Se puede comprimir? | Ejemplos |
|---|---|---|---|---|
| Sólido | Propia, fija | Fijo | No | Hielo, piedra, madera |
| Líquido | La del recipiente | Fijo | Casi nada | Agua, leche, aceite |
| Gaseoso | No tiene forma fija: ocupa todo el recipiente | Variable | Sí | Aire, vapor de agua, el helio de un globo |
El modelo de partículas
Toda la materia está formada por partículas diminutas que no se ven. Su forma de moverse explica cada estado.
En los sólidos, las partículas están muy juntas y ordenadas, y solo vibran en su sitio. En los líquidos, están juntas pero pueden deslizarse unas sobre otras. En los gases, están muy separadas y se mueven deprisa en todas direcciones.
Cuando calentamos una sustancia, sus partículas se mueven más rápido y se separan; cuando la enfriamos, se mueven más despacio y se acercan.
Los cambios de estado
Al dar o quitar calor, la materia puede pasar de un estado a otro. La sustancia sigue siendo la misma: el hielo, el agua líquida y el vapor son agua.
| Cambio | De… a… | Ejemplo |
|---|---|---|
| Fusión | Sólido → líquido | Un cubito de hielo se derrite |
| Solidificación | Líquido → sólido | El agua se congela en el congelador |
| Vaporización | Líquido → gas | El agua hierve en una olla (ebullición) o un charco se seca (evaporación) |
| Condensación | Gas → líquido | Se empaña el espejo del baño |
| Sublimación | Sólido → gas | El hielo seco (dióxido de carbono sólido) desprende gas sin derretirse |
| Sublimación inversa o deposición | Gas → sólido | Se forma escarcha en una mañana muy fría |
Temperaturas clave del agua
El agua pura se congela y el hielo se funde a 0 °C. Al nivel del mar, el agua hierve a 100 °C.
La evaporación ocurre solo en la superficie del líquido y a cualquier temperatura: por eso la ropa tendida se seca aunque no haga calor. La ebullición ocurre en todo el líquido, con burbujas, y a una temperatura concreta. En lugares altos, como Ciudad de México o La Paz, el agua hierve por debajo de 100 °C porque hay menos presión de aire.
La masa no cambia
Cuando el hielo se derrite, el agua que se forma pesa exactamente lo mismo que el hielo: en los cambios de estado la masa se conserva.
Lo que sí cambia es el volumen. El agua tiene una curiosidad: al congelarse ocupa más espacio. Por eso el hielo flota en el agua líquida y una botella de vidrio llena de agua puede romperse en el congelador.
Para saber más: el plasma
Además de los tres estados de la vida diaria, existe el plasma: un gas tan caliente que sus partículas tienen carga eléctrica. Hay plasma en el Sol y en las demás estrellas, en los rayos de las tormentas y en algunos letreros luminosos.
Trucos para recordarlo
- Si das calor, las partículas se separan: sólido → líquido → gas. Si quitas calor, se juntan: gas → líquido → sólido.
- Condensación es lo que ves en un vaso de agua muy fría: el vapor del aire se convierte en gotitas al tocarlo.
- Experimento: pon un cubito de hielo en un plato y pésalo en una báscula de cocina antes y después de derretirse. ¡Pesa lo mismo!
Errores frecuentes
- Pensar que el vapor de agua se ve: lo que vemos salir de una olla son gotitas que ya se han condensado.
- Creer que los gases no pesan o no son materia: el aire tiene masa.
- Confundir la evaporación (en la superficie y a cualquier temperatura) con la ebullición (en todo el líquido y a una temperatura fija).
- Pensar que el hielo pierde peso al derretirse.
Ficha de ejercicios para imprimir
5 ejercicios con hoja de soluciones.
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Preguntas frecuentes
¿Cuántos estados de la materia hay?
En la vida diaria vemos tres: sólido, líquido y gaseoso. La ciencia estudia otros, como el plasma, que se forma a temperaturas muy altas y está en las estrellas y en los rayos.
¿Qué diferencia hay entre evaporación y ebullición?
Las dos son formas de vaporización. La evaporación ocurre solo en la superficie del líquido y a cualquier temperatura, como cuando se seca un charco. La ebullición ocurre en todo el líquido, con burbujas, a una temperatura concreta: el agua, a 100 °C al nivel del mar.
¿Por qué el agua hierve antes en la montaña?
Porque en lo alto hay menos presión de aire y las partículas del agua escapan con más facilidad. En lugares altos, como Ciudad de México o La Paz, el agua hierve por debajo de 100 °C.