Cambios de estado

Cambios de estado
Normalmente, una sustancia experimenta un cambio de temperatura cuando absorbe o cede calor al ambiente que le rodea. Sin embargo, cuando una sustancia cambia de fase absorbe ocede calor sin que se produzca un cambio de su temperatura. El calor Q que es necesario aportar para que una masa m de cierta sustancia cambie de fase es igual a
Q=mL
donde L se denomina calor latentede la sustancia y depende del tipo de cambio de fase.
Por ejemplo, para que el agua cambie de sólido (hielo) a líquido, a 0ºC se necesitan 334·103 J/kg. Para que cambie de líquido a vapor a 100 ºC seprecisan 2260·103 J/kg.
En la siguiente tabla, se proporcionan los datos referentes a los cambios de estado de algunas sustancias.
Sustancia | T fusión ºC | Lf ·103 (J/kg) | T ebullición ºC | Lv·103 (J/kg) |
Hielo (agua) | 0 | 334 | 100 | 2260 |
Alcohol etílico | -114 | 105 | 78.3 | 846 |
Acetona | -94.3 | 96 | 56.2 | 524 |
Benceno | 5.5 | 127 | 80.2 | 396 |
Aluminio | 658.7 |322-394 | 2300 | 9220 |
Estaño | 231.9 | 59 | 2270 | 3020 |
Hierro | 1530 | 293 | 3050 | 6300 |
Cobre | 1083 | 214 | 2360 | 5410 |
Mercurio | -38.9 | 11.73 | 356.7 | 285 |
Plomo | 327.3 | 22.5 |1750 | 880 |
Potasio | 64 | 60.8 | 760 | 2080 |
Sodio | 98 | 113 | 883 | 4220 |
Fuente: Koshkin N. I., Shirkévich M. G.. Manual de Física elemental, Edt. Mir (1975) págs. 74-75.
Los cambios deestado se pueden explicar de forma cualitativa del siguiente modo:
En un sólido los átomos y moléculas ocupan las posiciones fijas de los nudos de una red cristalina. Un sólido tiene en ausencia defuerzas externas un volumen fijo y una forma determinada.
Los átomos y moléculas vibran, alrededor de sus posiciones de equilibrio estable, cada vez con mayor amplitud a medida que se incrementa latemperatura. Llega un momento en el que vencen a las fuerzas de atracción que mantienen a los átomos en sus posiciones fijas y el sólido se convierte en líquido. Los átomos y moléculas siguen unidos...