ESTADOS DE LA MATERIA
POR ARTURO SÁNCHEZ LÓPEZ
Gluon
LA MATERIA
Quark
Electrón
ESTRUCTURAS
La materia, en su nivel mas fundamental está compuesta de electrones, quarks y gluones, también conocidos como partículas elementales. Las combinaciones de las partículas forman átomos, que determinan algunas de las propiedades de la materia. Luego se forman las moléculas que al unirse poco a poco se observa por fin la materia.
Átomo
La materia es todo aquello que ocupa un espacio y un volumen. Por ejemplo, la luz y el sonido no son materia ya que no cumplen con ninguna de las características. En cambio, el aire si las cumple por lo tanto es materia. La materia tiene una serie de propiedades y estructuras que a su vez permiten que se encuentre en diferentes estados.
Molécula
CONCEPTOS BÁSICOS
Para entender los estados de la materia y los cambios que sufren.
S.CRISTALINOS
Test de verificación de sólidos
SÓLIDOS
Los átomos o las moléculas de los sólidos cristalinos están en una estructura regular. La mayoría de estos producen una multitud de cristales pequeños aunque algunos pocos forman un solo cristal grande.
- Volumen definido.
- Masa definida.
- Átomos muy apretados.
- Sus átomos solo pueden vibrar.
- No puede comprimirse.
Un sólido es la forma más ordenada de la materia. Sus átomos o moléculas están interconectadas fuertemente, formando un objeto con volumen y forma fija (aunque puede alterarse si se somete a una fuerza). A pesar de esto, existen muchos tipos de sólidos que se dividen según sus propiedades y características.
S.AMORFOS
A diferencia de lo que ocurre en los sólidos cristalinos, los átomos o moléculas de éstos no están dispuetos en una estructura regular. Por el contrario, están organizados como los de un líquido, pero no pueden moverse.
PROPIEDADES
Los sólidos pueden ser fuertes o débiles, duros o relativamente blandos, regresar a su forma original tras ser sometidos a una fuerza o quedar deformados permanentemente. Todo esto depende de los átomos o moléculas que haya en el material, si es cristalino y de que haya o no defectos en el material.
Se estira
Se quiebra
MOJABILIDAD
Test de verificación de líquidos
LÍQUIDOS
La mojabilidad es el nivel de interración de las partículas de un líquido con las de un sólido. En las superficies impermeables, la fuerza de atracción entre las partículas del líquido es mayor que la que tiene con la superficie sólida. Por el contario, cuando una superficie se moja, las partículas del líquido se atraen con mayor fueza a las del sólido que a sí mismas.
Mojabilidad
- Volumen definido.
- Masa definida.
- Átomos con una fuerza de atracción media.
- Sus átomos pueden moverse líbremente.
- No puede comprimirse.
En los líquidos, las partículas están muy juntas. Los enlaces son más fuertes que en los gases pero no llegan a la fuerza de atracción de los sólidos. Esto consigue que las partículas puedan moverse más libremente cambiando su forma dependiendo del recipiente dónde se encuentren, pero no su volumen. Además de ello, las impurezas en el líquido o la fuerza de atracción de los átomos o moléculas consigue que su fluidez varíe volviendose más espeso como el petróleo, o más diluido como el agua.
Impermeabilidad
FLUJO LIBRE
Los líquidos fluyen y adoptan la forma del recipiente. Sus partículas están muy unidas impìdiendo reducir su tamaño. Los átomos o moléculas de los líquidos están dispuestos de manera aleatoria. Además los enlaces entre las párticulas son débiles, por lo que se crean y se destruyen constatemente.
VISCOSIDAD
La viscosidad es la medida de facilidad con que fluye un líquido. Ësta se mide en centipoises. Un líquido con baja viscosidad fluye con facilidad, también denominado diluido, mientras que un llíquido espeso tiene mayor viscosidad. Esto depende de la fuerza de atracción entre las partículas de un líquido. Por tanto, al aumentar la temperatura del líquido más energía tienen las partículas para destruir los enlaces, volviendose más diluido.
Viscosidad alta
Viscosidad baja
Líquido
Viscosidad media
No Newtoniano
Test de verificación de gases
GASES
COMPORTAMIENTO
- Volumen indefinido.
- Masa definida.
- Átomos con una fuerza de atracción muy baja.
- Sus átomos pueden moverse líbremente.
- Puede comprimirse.
El comportamiento de un gas se describe mediante tres leyes. Estas relacionan la presión la temperatura y el volumen y también nos muestran como estas medidas dependen de las demás y varían cuando los demás parámetros tambien lo hacen. El comportamiento de los gases depende de muchas variables tanto de su composición como de las fuerzas exteriores, por tanto no es del todo cierta. A pesar de ello, nos ayuda a entender el comportamiento de este estado de la materia temperatura y presiones normales.
Los gases se encuentran por todas partes ocupando todo el espacio posible. Sus partículas se mueven libremente y la fuerza de atracción entre ellos es mínima. Esto se debe a la energía que poseen las partículas, capaces de destruir la mayoría de enlaces. La materia que se encuentra en este estado tiene muy poca densidad, logrando escapar de la fueza de la gravedad.
Temperatur a y Presión
Temperatura y Volumen
Presión y Volumen
Si el volumen de un gas no está restringido (a diferencia de lo que ocurre en un recpìente rígido, por ejemplo) a cuanta mayor temperatura, mayor espacio ocupará el gas a medida que sus moléculas van obteniendo más energía.
Si el volumen del gas es constante, al subir la temperatura aumenta la presión. Esto se debe a que cuanta mayor temperatura, mayor energía, y cuanta mayor energía mayor n· de choques contra las paredes, es decir, mayor presión.
Si la temperatura del gas es constante, dismiuir su volumen aumentaría la presión ya que las partículas se concentrarían en un mismo punto. Por el contario si aumenta su volumen las partículas estarían más esparcidas disminuyendo el nº de partículas por espacio
La Ley de Gay-Lussac
La Ley de Charles
La Ley de Boyle-Mariotte
Test de verificación de plasmas
ESTRUCTURA
PLASMAS
En los estados de la materia anteriores, la unidad básica era el átomo, que en función de lo unido que estaba con los demás formaba diferentes estados. EN el plasma, los átomos tienen tanta enrgía que los electrones son arracados de la órbita que se encontraban, encontarndo por un lado los protones y por otro lado los electrones. Esto podría denominarse una sopa de núcleos y electrones sin llegar a formar átomos.
- Volumen indefinido.
- Su forma puede influenciarse de campos magnéticos.
- Sus átomos están divididos en núcleos y electrones.
- Sus partículas están ionizadas
El plasma es el estado de la materia más abundante en todo el universo ya que en este se encuentran las estrellas y sabemos que hay infinitas por todo el universo. El plasma se produce al calentar el gas, un proceso llamado ionización. Por el contrario, al enfriar el plasma observamos un proceso que se denomina recombinación en el que este estado vuelve a gas.
UBICACIÓN
Como dijimos antes, el plasma es el estado de la materia más abundante del universo ya que se encuentra en las estrellas este estado. Pero no sólo en las estrellas se encuentran el plasma, mucha materia más, incluso aquí en la tierra, se encuentran materias en forma de plasma.
Auroras Boreales
Rayos
Estrellas
Soldadura por arco de plasma
Luces de Neón
Test de verificación de BEC
ESTRUCTURA
CONDENSADO DE BOSE- EINSTEIN
La mayoría de sustancias no pueden pasar al condensado de Bose-Einstein ya que para ello los bosones (unas partículas que se diferencian de sus compañeros los fermiones por el tipo de espín que tienen, que es entero) deben enfriarse para llegar al nivel de mínima energia. Pero si o hay bosones en dicha sustancia, no puede transformarse a condensado de Bose-Einstein. Si en vez de bosones enfríasemos ferminoes, daría otro estado de la materia con otras capacidades muy diferentes, que no resultarían ser superfluidez y superconductividad.
- Partículas con una energía
mínima.
- Posee las propiedades de superfluidez y superconductividad.
- Es una cantidad macroscópica que posee laas mismas características que una microscópica.
Los condensados de Bose-Einstein son unos superconductores, permitiendo que la electricidad lo atraviese de manera fácil y eficaz, y superfluidos, consiguiendo reducir su viscosidad a cero absoluto. Este estado de la materia, el condensado de Bose-Einstein o también conocido como BEC, se produce al enfriar un gas a temperaturas cercanas al 0K (273 ºC).
UTILIDADES
Lo más importante de este nuevo y reciente estado de la materia es su superconductividad. En muchos ámbitos ya se está utilizando el condensado de Bose-Einstein permitiendo mejorar y desarollar nuestra tecnología.
Acelerador de partículas
Trenes de levitación magnética
Escáner IRM
Nanotecnología
CONDENSADO DE FERMI
OTROS ESTADOS DE LA MATERIA
Si en vez de utilizar bosones, enfriamos fermiones a una temeperatura cercana a o absoluto, lograríamos el condensado de fermi. Su espín no les permite estar en el mismo estado cuantico así que en este estado los fermiones se acoplan logrando tener un espín entero, dándole la propiedad de superfluidez.
Existen más de 10 estados de la materia, lo que pasa es que algunos son muy escasos o incluso hipotéticos. Algunos de ellos son fluidos polaritones o la materia fotónica formando sólidos con partículas sin movimiento o que los protones se comporten como si tuviesen masa y volumen. Actualmente se siguen investigando nuevos estados de la materia y todavía se cree que quedan muchos por descubrir.
MATERIA NEUTRÓNICA
Cuando las estrellas pesan demasiado, los protones y los electrones de ellas se fusionan formando neutrones. Esto forma una especie de superátomo del tamaño de ciudades pero con la masa del sol, volviéndose superdensas y alcanzando velocidades de giro como varios por segundo.
SOPA DE QUARKS Y GLUONES
Este estado de la materia es hipotético, ya que no se ha encontrado en el universo ni se ha conseguido en el laboratorio. Éste se consigue al aumentar la energía de los quarks ya que cuanta mayor energía, menor será la fuerza que los une, comportándose como libres. Este estado de la materia sólo se da en casos de una energía abismal, como lo fiue el BIg Bang.
GRACIAS
POR ARTURO SÁNCHEZ LÓPEZ
Fuentes utilizadas
- JAVIER SANTAOLALLA, canal youtube "Date un Vlog": Estados de la materia.- VARIOS (2019): Cómo funciona la ciencia. La guía gráfica de ciencia aplicada, DK, pág.11-21 - Recursos gráficos e imágenes de google.
CONCEPTOS BÁSICOS
Antes de nada, para poder entender los estados de la materia y los cambios a la que es sometida, debemos aprender una serie de conceptos básicos que nos ayudarán a comprender los estados de la materia y los cambios que sufren.
TEORÍA CINÉTICA-MOLECULAR
La materia está formada por partículas: -Átomos -Moléculas -Iones
Existe una fuerza de atracción entre las partículas.
TEMPERATURA
Medida del movimiento de las partículas. Se mide en grados kelvin (K) o centígrados (ºC).
Las partículas están siempre en constante movimiento.
PRESIÓN
Medida del nºde choques de las partículas contra las paredes de un recipiente. Se mide en atmósfera (atm).
¿Qué es el espín?
Los estados de la materia
Arturo Sánchez López
Created on November 7, 2024
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ESTADOS DE LA MATERIA
POR ARTURO SÁNCHEZ LÓPEZ
Gluon
LA MATERIA
Quark
Electrón
ESTRUCTURAS
La materia, en su nivel mas fundamental está compuesta de electrones, quarks y gluones, también conocidos como partículas elementales. Las combinaciones de las partículas forman átomos, que determinan algunas de las propiedades de la materia. Luego se forman las moléculas que al unirse poco a poco se observa por fin la materia.
Átomo
La materia es todo aquello que ocupa un espacio y un volumen. Por ejemplo, la luz y el sonido no son materia ya que no cumplen con ninguna de las características. En cambio, el aire si las cumple por lo tanto es materia. La materia tiene una serie de propiedades y estructuras que a su vez permiten que se encuentre en diferentes estados.
Molécula
CONCEPTOS BÁSICOS
Para entender los estados de la materia y los cambios que sufren.
S.CRISTALINOS
Test de verificación de sólidos
SÓLIDOS
Los átomos o las moléculas de los sólidos cristalinos están en una estructura regular. La mayoría de estos producen una multitud de cristales pequeños aunque algunos pocos forman un solo cristal grande.
Un sólido es la forma más ordenada de la materia. Sus átomos o moléculas están interconectadas fuertemente, formando un objeto con volumen y forma fija (aunque puede alterarse si se somete a una fuerza). A pesar de esto, existen muchos tipos de sólidos que se dividen según sus propiedades y características.
S.AMORFOS
A diferencia de lo que ocurre en los sólidos cristalinos, los átomos o moléculas de éstos no están dispuetos en una estructura regular. Por el contrario, están organizados como los de un líquido, pero no pueden moverse.
PROPIEDADES
Los sólidos pueden ser fuertes o débiles, duros o relativamente blandos, regresar a su forma original tras ser sometidos a una fuerza o quedar deformados permanentemente. Todo esto depende de los átomos o moléculas que haya en el material, si es cristalino y de que haya o no defectos en el material.
Se estira
Se quiebra
MOJABILIDAD
Test de verificación de líquidos
LÍQUIDOS
La mojabilidad es el nivel de interración de las partículas de un líquido con las de un sólido. En las superficies impermeables, la fuerza de atracción entre las partículas del líquido es mayor que la que tiene con la superficie sólida. Por el contario, cuando una superficie se moja, las partículas del líquido se atraen con mayor fueza a las del sólido que a sí mismas.
Mojabilidad
En los líquidos, las partículas están muy juntas. Los enlaces son más fuertes que en los gases pero no llegan a la fuerza de atracción de los sólidos. Esto consigue que las partículas puedan moverse más libremente cambiando su forma dependiendo del recipiente dónde se encuentren, pero no su volumen. Además de ello, las impurezas en el líquido o la fuerza de atracción de los átomos o moléculas consigue que su fluidez varíe volviendose más espeso como el petróleo, o más diluido como el agua.
Impermeabilidad
FLUJO LIBRE
Los líquidos fluyen y adoptan la forma del recipiente. Sus partículas están muy unidas impìdiendo reducir su tamaño. Los átomos o moléculas de los líquidos están dispuestos de manera aleatoria. Además los enlaces entre las párticulas son débiles, por lo que se crean y se destruyen constatemente.
VISCOSIDAD
La viscosidad es la medida de facilidad con que fluye un líquido. Ësta se mide en centipoises. Un líquido con baja viscosidad fluye con facilidad, también denominado diluido, mientras que un llíquido espeso tiene mayor viscosidad. Esto depende de la fuerza de atracción entre las partículas de un líquido. Por tanto, al aumentar la temperatura del líquido más energía tienen las partículas para destruir los enlaces, volviendose más diluido.
Viscosidad alta
Viscosidad baja
Líquido
Viscosidad media
No Newtoniano
Test de verificación de gases
GASES
COMPORTAMIENTO
El comportamiento de un gas se describe mediante tres leyes. Estas relacionan la presión la temperatura y el volumen y también nos muestran como estas medidas dependen de las demás y varían cuando los demás parámetros tambien lo hacen. El comportamiento de los gases depende de muchas variables tanto de su composición como de las fuerzas exteriores, por tanto no es del todo cierta. A pesar de ello, nos ayuda a entender el comportamiento de este estado de la materia temperatura y presiones normales.
Los gases se encuentran por todas partes ocupando todo el espacio posible. Sus partículas se mueven libremente y la fuerza de atracción entre ellos es mínima. Esto se debe a la energía que poseen las partículas, capaces de destruir la mayoría de enlaces. La materia que se encuentra en este estado tiene muy poca densidad, logrando escapar de la fueza de la gravedad.
Temperatur a y Presión
Temperatura y Volumen
Presión y Volumen
Si el volumen de un gas no está restringido (a diferencia de lo que ocurre en un recpìente rígido, por ejemplo) a cuanta mayor temperatura, mayor espacio ocupará el gas a medida que sus moléculas van obteniendo más energía.
Si el volumen del gas es constante, al subir la temperatura aumenta la presión. Esto se debe a que cuanta mayor temperatura, mayor energía, y cuanta mayor energía mayor n· de choques contra las paredes, es decir, mayor presión.
Si la temperatura del gas es constante, dismiuir su volumen aumentaría la presión ya que las partículas se concentrarían en un mismo punto. Por el contario si aumenta su volumen las partículas estarían más esparcidas disminuyendo el nº de partículas por espacio
La Ley de Gay-Lussac
La Ley de Charles
La Ley de Boyle-Mariotte
Test de verificación de plasmas
ESTRUCTURA
PLASMAS
En los estados de la materia anteriores, la unidad básica era el átomo, que en función de lo unido que estaba con los demás formaba diferentes estados. EN el plasma, los átomos tienen tanta enrgía que los electrones son arracados de la órbita que se encontraban, encontarndo por un lado los protones y por otro lado los electrones. Esto podría denominarse una sopa de núcleos y electrones sin llegar a formar átomos.
El plasma es el estado de la materia más abundante en todo el universo ya que en este se encuentran las estrellas y sabemos que hay infinitas por todo el universo. El plasma se produce al calentar el gas, un proceso llamado ionización. Por el contrario, al enfriar el plasma observamos un proceso que se denomina recombinación en el que este estado vuelve a gas.
UBICACIÓN
Como dijimos antes, el plasma es el estado de la materia más abundante del universo ya que se encuentra en las estrellas este estado. Pero no sólo en las estrellas se encuentran el plasma, mucha materia más, incluso aquí en la tierra, se encuentran materias en forma de plasma.
Auroras Boreales
Rayos
Estrellas
Soldadura por arco de plasma
Luces de Neón
Test de verificación de BEC
ESTRUCTURA
CONDENSADO DE BOSE- EINSTEIN
La mayoría de sustancias no pueden pasar al condensado de Bose-Einstein ya que para ello los bosones (unas partículas que se diferencian de sus compañeros los fermiones por el tipo de espín que tienen, que es entero) deben enfriarse para llegar al nivel de mínima energia. Pero si o hay bosones en dicha sustancia, no puede transformarse a condensado de Bose-Einstein. Si en vez de bosones enfríasemos ferminoes, daría otro estado de la materia con otras capacidades muy diferentes, que no resultarían ser superfluidez y superconductividad.
- Partículas con una energía
mínima.Los condensados de Bose-Einstein son unos superconductores, permitiendo que la electricidad lo atraviese de manera fácil y eficaz, y superfluidos, consiguiendo reducir su viscosidad a cero absoluto. Este estado de la materia, el condensado de Bose-Einstein o también conocido como BEC, se produce al enfriar un gas a temperaturas cercanas al 0K (273 ºC).
UTILIDADES
Lo más importante de este nuevo y reciente estado de la materia es su superconductividad. En muchos ámbitos ya se está utilizando el condensado de Bose-Einstein permitiendo mejorar y desarollar nuestra tecnología.
Acelerador de partículas
Trenes de levitación magnética
Escáner IRM
Nanotecnología
CONDENSADO DE FERMI
OTROS ESTADOS DE LA MATERIA
Si en vez de utilizar bosones, enfriamos fermiones a una temeperatura cercana a o absoluto, lograríamos el condensado de fermi. Su espín no les permite estar en el mismo estado cuantico así que en este estado los fermiones se acoplan logrando tener un espín entero, dándole la propiedad de superfluidez.
Existen más de 10 estados de la materia, lo que pasa es que algunos son muy escasos o incluso hipotéticos. Algunos de ellos son fluidos polaritones o la materia fotónica formando sólidos con partículas sin movimiento o que los protones se comporten como si tuviesen masa y volumen. Actualmente se siguen investigando nuevos estados de la materia y todavía se cree que quedan muchos por descubrir.
MATERIA NEUTRÓNICA
Cuando las estrellas pesan demasiado, los protones y los electrones de ellas se fusionan formando neutrones. Esto forma una especie de superátomo del tamaño de ciudades pero con la masa del sol, volviéndose superdensas y alcanzando velocidades de giro como varios por segundo.
SOPA DE QUARKS Y GLUONES
Este estado de la materia es hipotético, ya que no se ha encontrado en el universo ni se ha conseguido en el laboratorio. Éste se consigue al aumentar la energía de los quarks ya que cuanta mayor energía, menor será la fuerza que los une, comportándose como libres. Este estado de la materia sólo se da en casos de una energía abismal, como lo fiue el BIg Bang.
GRACIAS
POR ARTURO SÁNCHEZ LÓPEZ
Fuentes utilizadas
- JAVIER SANTAOLALLA, canal youtube "Date un Vlog": Estados de la materia.- VARIOS (2019): Cómo funciona la ciencia. La guía gráfica de ciencia aplicada, DK, pág.11-21 - Recursos gráficos e imágenes de google.
CONCEPTOS BÁSICOS
Antes de nada, para poder entender los estados de la materia y los cambios a la que es sometida, debemos aprender una serie de conceptos básicos que nos ayudarán a comprender los estados de la materia y los cambios que sufren.
TEORÍA CINÉTICA-MOLECULAR
La materia está formada por partículas: -Átomos -Moléculas -Iones
Existe una fuerza de atracción entre las partículas.
TEMPERATURA
Medida del movimiento de las partículas. Se mide en grados kelvin (K) o centígrados (ºC).
Las partículas están siempre en constante movimiento.
PRESIÓN
Medida del nºde choques de las partículas contra las paredes de un recipiente. Se mide en atmósfera (atm).
¿Qué es el espín?