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Física y Química 3.º ESO · Los estados de agregación de la materia

Recuerda: los estados de agregación y sus propiedades

Objetivo: Al terminar, sabrás describir la forma, el volumen, la compresibilidad y la fluidez de los sólidos, los líquidos y los gases, y clasificar sustancias de tu entorno según su estado.

Recuerda

Los tres estados de agregación

La materia se presenta en tres estados de agregación: sólido, líquido y gaseoso. Cada estado se reconoce por cuatro propiedades:

Propiedad Sólido Líquido Gas
Forma Propia (fija) La del recipiente La del recipiente
Volumen Fijo Fijo Variable: ocupa todo el recipiente
Compresibilidad No se comprime Casi no se comprime Se comprime mucho
Fluidez No fluye Fluye Fluye
  • Los líquidos y los gases fluyen (se derraman, pasan por un tubo): por eso se llaman fluidos.
  • Un sólido en granos (arena, azúcar, sal) parece que fluye y toma la forma del recipiente, pero cada grano es un sólido con su forma y su volumen.

Un cuarto estado: el plasma

A temperaturas muy altas, un gas se convierte en plasma: un gas formado por partículas con carga eléctrica. Es el estado de la materia del Sol y de las estrellas, y aparece también en los rayos y en los tubos fluorescentes.

Algo más sobre cada estado

  • Sólidos. Son rígidos. Muchos, como la sal, el azúcar, el hielo o los metales, son cristalinos: forman cristales con caras planas y formas geométricas. Otros, como el vidrio, la cera o muchos plásticos, son amorfos: no forman cristales.
  • Líquidos. En reposo, su superficie queda horizontal. No todos fluyen igual de rápido: la viscosidad es la resistencia de un líquido a fluir. La miel y el aceite son más viscosos que el agua.
  • Gases. Se expanden hasta ocupar todo el recipiente y se mezclan fácilmente con otros gases. Muchos son invisibles (el aire, el vapor de agua, el butano), pero tienen masa y ocupan volumen.

El estado depende de la temperatura

Una misma sustancia puede estar en los tres estados: el agua es sólida (hielo) por debajo de 0 °C, líquida entre 0 °C y 100 °C y gas (vapor) por encima de 100 °C (a nivel del mar).

Cada sustancia tiene su temperatura de fusión (TfT_f) y su temperatura de ebullición (TeT_e). A una temperatura TT:

Si… La sustancia está en estado…
TT es menor que TfT_f sólido
TT está entre TfT_f y TeT_e líquido
TT es mayor que TeT_e gaseoso

Por eso, a temperatura ambiente (unos 20 °C), el hierro es sólido (Tf=1538T_f = 1538 °C), el mercurio es líquido (Tf=−39T_f = -39 °C, Te=357T_e = 357 °C) y el oxígeno es gas (Te=−183T_e = -183 °C).

Puntos clave

  • Sólido: forma y volumen fijos; no se comprime ni fluye.
  • Líquido: volumen fijo y forma del recipiente; casi no se comprime y fluye.
  • Gas: forma y volumen del recipiente; se comprime mucho y fluye.
  • Líquidos y gases son fluidos.
  • El plasma es un gas de partículas con carga a muy alta temperatura (el Sol, los rayos).
  • Los líquidos más viscosos (miel, aceite) fluyen más despacio, pero siguen siendo líquidos.
  • El estado de una sustancia depende de la temperatura: sólido por debajo de TfT_f, líquido entre TfT_f y TeT_e, gas por encima de TeT_e.

Errores frecuentes

  • ErrorDecir que la arena o el azúcar son líquidos porque «se derraman» y toman la forma del recipiente.

    Cómo corregirloMira un solo grano: tiene forma y volumen propios. Es un sólido dividido en trozos muy pequeños.

  • ErrorPensar que un líquido cambia de volumen al cambiarlo de recipiente.

    Cómo corregirlo200 mL de agua siguen siendo 200 mL en un vaso alto o en un plato: cambia la forma, no el volumen.

  • ErrorCreer que un gas no ocupa espacio o que «no es materia».

    Cómo corregirloEl aire de un balón ocupa todo el balón y tiene masa: un balón inflado pesa algo más que deshinchado.

  • ErrorDecir que una sustancia «es» líquida o «es» gaseosa siempre, como si el estado fuera fijo.

    Cómo corregirloEl estado depende de la temperatura. El agua puede ser hielo, agua líquida o vapor; el oxígeno, que respiramos como gas, se vuelve líquido a −183 °C.

Ejemplos resueltos

  1. Ejemplo 1. Dos botellas cerradas experimental

    Tenemos dos botellas de plástico iguales y bien cerradas: una llena de agua del grifo hasta arriba y otra «vacía» (con aire). Apretamos las dos con la mano. ¿Qué ocurre en cada una? ¿Qué propiedad de los estados explica la diferencia?

    Resolución

    • La botella con aire se aplasta con facilidad: el aire se comprime, ocupa menos volumen.
    • La botella llena de agua casi no se deja apretar: el agua líquida casi no se comprime; su volumen no cambia aunque empujemos.

    La propiedad es la compresibilidad: los gases se comprimen mucho; los líquidos (y los sólidos) prácticamente no.

  2. Ejemplo 2. ¿La arena es un líquido? ¿Y la miel? situación real (casos dudosos)

    Clasifica como sólido, líquido o gas y justifica: a) la arena del arenero del parque; b) la miel; c) el aire que hay dentro de un flotador de piscina.

    Resolución

    a) Sólido. Aunque se derrama y toma la forma del cubo, cada grano tiene forma y volumen propios y no se puede comprimir.

    b) Líquido. Fluye (aunque despacio, porque es muy viscosa), toma la forma del bote y su volumen no cambia al pasarla a otro recipiente.

    c) Gas. Ocupa todo el flotador y tiene su forma. Si lo abrimos, el aire sale y se reparte por el aire de alrededor: no tiene volumen propio.

Ejercicios

De menos a más. Intenta cada uno antes de mirar la solución.

  1. 1. Fácil

    Copia y completa la tabla con «fija», «la del recipiente», «sí» o «no»:

    Forma Volumen ¿Se comprime? ¿Fluye?
    Sólido
    Líquido
    Gas
    Ver solución

    Sólido: fija, fijo, no, no. Líquido: la del recipiente, fijo, no (casi nada), sí. Gas: la del recipiente, el del recipiente, sí, sí.

    Sólido: forma fija, volumen fijo, no se comprime, no fluye. Líquido: forma del recipiente, volumen fijo, casi no se comprime, fluye. Gas: forma y volumen del recipiente (lo ocupa entero), se comprime mucho, fluye.

  2. 2. Fácil

    Indica el estado (sólido, líquido o gas) de cada sustancia tal como la encuentras en casa: a) el aceite de oliva; b) la sal; c) el vapor que sale de la olla; d) el hielo del congelador; e) el aire de la rueda de la bici; f) el zumo de naranja; g) el azúcar glas.

    Ver solución

    a) líquido; b) sólido; c) gas; d) sólido; e) gas; f) líquido; g) sólido.

    Aceite y zumo: fluyen y tienen volumen fijo → líquidos. Sal, hielo y azúcar glas: cada grano o trozo tiene forma y volumen propios → sólidos (aunque el azúcar glas sea un polvo). Vapor de agua y aire: ocupan todo el recipiente y se comprimen → gases. (La «nube» blanca de la olla son gotitas de agua líquida ya condensadas; el vapor de agua en sí es invisible.)

  3. 3. Media

    Pasamos 250 mL de agua de un vaso alto a un plato hondo. Después metemos en una caja el aire de un globo. a) ¿Cambia la forma del agua? ¿Y su volumen? b) ¿Qué volumen ocupa el aire dentro de la caja?

    Ver solución

    a) Cambia la forma, pero el volumen sigue siendo 250 mL. b) Ocupa todo el volumen de la caja.

    a) Un líquido toma la forma del recipiente, pero su volumen es fijo: sigue habiendo 250 mL. b) Un gas no tiene volumen propio: se expande hasta ocupar todo el recipiente, así que su volumen es el de la caja.

Para practicar más

  1. 1. Fácil

    Explica cuál de las cuatro propiedades (forma, volumen, compresibilidad, fluidez) se usa en cada situación: a) Se puede meter mucho aire en la rueda de una bici con un inflador. b) El agua de una botella se derrama si se cae. c) Un cubito de hielo no cambia de forma al meterlo en un vaso.

    Ver solución

    a) Compresibilidad (los gases se comprimen). b) Fluidez (los líquidos fluyen). c) Forma propia (los sólidos tienen forma fija).

    a) Al meter más aire en el mismo volumen, el gas se comprime. b) Los líquidos son fluidos: se derraman. c) Un sólido conserva su forma sea cual sea el recipiente.

  2. 2. Fácil

    Di si es verdadero o falso y corrige los falsos: a) Los gases no tienen volumen propio. b) Los líquidos se comprimen con facilidad. c) Los sólidos y los líquidos son fluidos. d) El Sol está formado por plasma.

    Ver solución

    a) V. b) F: casi no se comprimen. c) F: los fluidos son los líquidos y los gases. d) V.

    a) Verdadero: ocupan todo el recipiente. b) Falso: los líquidos casi no se comprimen; los que se comprimen mucho son los gases. c) Falso: los fluidos son los líquidos y los gases; los sólidos no fluyen. d) Verdadero: el Sol es plasma, un gas de partículas con carga a temperatura muy alta.

  3. 3. Media

    Un amigo dice que el azúcar es un líquido porque «se echa como el agua y toma la forma del azucarero». Explícale por qué está equivocado.

    Ver solución

    El azúcar es un sólido: cada grano tiene forma y volumen propios; solo parece fluir porque está dividido en granos muy pequeños.

    Si miras un grano con una lupa, ves un pequeño cristal con forma propia que no cambia al cambiarlo de recipiente y que no se puede comprimir. Lo que se adapta al azucarero es el conjunto de granos, no cada grano. Un líquido, en cambio, fluye y se adapta él mismo, sin estar dividido en trozos.

¿Cómo te ha ido con esta lección?