Los estados de la materia y sus cambios
Seguramente ya habías escuchado sobre los tres estados de la
materia: sólido, líquido y gaseoso. Sin embargo, existe un cuarto estado
denominado plasma y un quinto estado, el Condensado de Bose-Einstein.
Dadas las condiciones existentes en la superficie terrestre, sólo algunas sustancias pueden hallarse de modo natural en los tres estados, tal es el caso del agua.
La mayoría de sustancias se presentan en un estado concreto. Así, los metales o las sustancias que constituyen los minerales se encuentran en estado sólido y el oxígeno o el CO2 en estado gaseoso:
Los sólidos: En los
sólidos, las partículas están unidas por fuerzas de atracción muy grandes, por
lo que se mantienen fijas en su lugar; solo vibran unas al lado de otras.
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– Tienen forma y volumen constantes.
– Se caracterizan por la rigidez y regularidad de sus
estructuras.
– No se pueden comprimir, pues no es posible reducir su
volumen presionándolos.
– Se dilatan: aumentan su volumen cuando se calientan, y se
contraen: disminuyen su volumen cuando se enfrían.
Los líquidos: las partículas están unidas, pero las fuerzas
de atracción son más débiles que en los sólidos, de modo que las partículas se
mueven y chocan entre sí, vibrando y deslizándose unas sobre otras.
Propiedades:
– No tienen forma fija pero sí volumen.
– La variabilidad de forma y el presentar unas propiedades
muy específicas son características de los líquidos.
– Los líquidos adoptan la forma del recipiente que los
contiene.
– Fluyen o se escurren con mucha facilidad si no están
contenidos en un recipiente; por eso, al igual que a los gases, se los denomina
fluidos.
– Se dilatan y contraen como los sólidos.
Los gases: En los gases, las fuerzas de atracción son casi
inexistentes, por lo que las partículas están muy separadas unas de otras y se
mueven rápidamente y en cualquier dirección, trasladándose incluso a largas
distancias.
Propiedades:
– No tienen forma ni volumen fijos.
– En ellos es muy característica la gran variación de
volumen que experimentan al cambiar las condiciones de temperatura y presión.
– El gas adopta el tamaño y la forma del lugar que ocupa.
– Ocupa todo el espacio dentro del recipiente que lo
contiene.
– Se pueden comprimir con facilidad, reduciendo su volumen.
– Se difunden y tienden a mezclarse con otras sustancias
gaseosas, líquidas e, incluso, sólidas.
– Se dilatan y contraen como los sólidos y líquidos.
Plasma: Existe un cuarto estado de la materia llamado
plasma, que se forman bajo temperaturas y presiones extremadamente altas,
haciendo que los impacto entre los electrones sean muy violentos, separándose
del núcleo y dejando sólo átomos dispersos.
El plasma, es así, una mezcla de núcleos positivos y
electrones libres, que tiene la capacidad de conducir electricidad.
Un ejemplo de plasma presente en nuestro universo es el sol.
– Los rayos durante una tormenta.
– El fuego.
– El magma.
– La lava.
– La ionosfera.
– La aurora boreal.
Plasmas espaciales y astrofísicos:
– Las estrellas (por ejemplo, el Sol).
– Los vientos solares.
– El medio interplanetario (la materia entre los planetas
del Sistema Solar), el medio interestelar (la materia entre las estrellas) y el
medio intergaláctico (la materia entre las galaxias).
– Los discos de acrecimiento.
– Las nebulosas intergalácticas.
– Ambiplasma
Condensado de Bose-Einstein. Fue el quinto estado en el que
los científicos han descubierto que se puede observar la materia y están
descritos por algunas de las características que adoptan las partículas
atomicas que componen la materia, pudiéndose presentar en cinco formas
distintos, dependiendo cada una de las condiciones de presión, temperatura y
otras variables físicas a que sean sometidas, dentro de los estados más
conocidos se encuentran el sólido, el líquido y el gaseoso, aunque existen
otros dos: el plasma y el condensado de Bose- Einstein o (cubo de hielo
cuántico) como cariñosamente se le conoce también.
Ejemplos de estado Bose-Einstein
La superconductividad es un ejemplo de condensado. En ésta
son los pares de Cooper (asociaciones de una pareja de electrones) los que se
comportan como un bosón y decae al nivel fundamental. La superconductividad
está caracterizada por la ausencia de resistencia eléctrica.
La superfluidez es otro ejemplo de condensado. El Helio
cuando se enfría se licúa, si seguimos enfriando los átomos de Helio (que son
bosones) descienden al nivel de mínima energía, el 0 Kelvin. Esto hace que los
átomos no adquieran energía por fricción, lo que hace que no se disipe energía
por movimiento. El resultado es un plano horizontal infinitamente estrecho;
como lo que pasa en el interior de las supernovas cuando su periodo vital se
agota y se transforman en agujeros negros.
Se le atribuye un efecto cuántico macroscópico óptico al
condensado Bose-Einstein de átomos de sodio que, al inducirle
electromagnéticamente el estado de translucidez, tiene la propiedad de reducir
la velocidad de la luz en forma asombrosa. Hasta 20 millones de veces su
velocidad en el vacío, equivalente a 17 metros por segundo (m/s).
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