Cambio De Estado De Movimiento

Cambios de estado del agua.

Tipo de actividad: Explorando modelos computacionales.

(Archivo EXCEL: “CambioEstadoMove.xls”)

En esta actividad estudiaremos los cambios de temperatura que va teniendo el hielo al ser calentado continuamente hasta que se derrite y posteriormente se evapora.

Imagina que calentamos un trozo de hielo que está a una temperatura inicial de –60°C. ¿Qué le pasará a su temperatura? Aumenta. Cuando la temperatura del hielo llegue a 0°C, se empezará a derretir. Mientras se derrite, ¿aumenta su temperatura o se mantiene igual? Se mantiene igual. Al seguir calentando el agua ya derretida, ¿qué le pasará a su temperatura? Aumenta.

Para estudiar con más detalle el proceso anterior, abre el archivo de Excel “CambioEstadoMove.xls”. Veras en la pantalla que puedes variar las siguientes tres cantidades con sus respectivos controles:

Presión a la que se encuentra el hielo: 1 atmósfera

Masa del hielo: 1 kg

Rapidez de calentamiento del hielo: 1

También podrás ver una gráfica como la siguiente, dando la temperatura del hielo al ser calentado constantemente:

Notarás que esta gráfica esta compuesta de 5 tramos rectos. A continuación describe qué está pasando con el hielo en cada uno de ellos (como ayuda, algunos ya están dados):

1er tramo: El hielo aumenta su temperatura

2ndo tramo: El hielo se derrite manteniendo su temperatura en 0°C.

3er tramo: El agua ya derretida aumenta su temperatura hasta los 100°C.

4to tramo: El agua se evapora pero mantiene su misma temperatura por cuarenta minutos.

5to tramo: El vapor de agua aumenta su temperatura a 160º

De los dos tramos horizontales que tiene la gráfica anterior, el segundo de ellos (es decir, el cuarto tramo general en el que el agua se evapora por estar a 100°C) es varias veces más largo que el primero. Explica qué significa esto: A esta temperatura tarda más en evaporarse

Aumenta la masa del hielo con su control respectivo a 2, 3, ... kg. Describe a continuación el efecto en la gráfica y explica éste (por ejemplo, toma la gráfica correspondiente a 3 kg y explica por qué está tres veces más alargada en la dirección del eje del tiempo):

Porque a mayor masa del hielo, mayor tiempo necesita para evaporarse.

Regresa el valor de la masa a 1 kg.

Ahora cambia el valor de la presión a la que se encuentra el hielo de acuerdo a los valores dados en las dos tablas siguientes. Registra las temperaturas respectivas de fusión y ebullición que pueden verse en los tramos horizontales o en las celdas de arriba:

Presión (atmósferas): Temperatura de fusión: Temperatura de ebullición:

1 0°C 100°C

1.1 -1 112º C

1.2 -3º 124º C

1.3 -4º 136º C

1.4 -5º 148º C

1.5 -7 160º C

Presión (atmósferas): Temperatura de fusión: Temperatura de ebullición:

1 0°C 100°C

0.8 3º C 76

0.6 5º C 52

0.4 8º C 28

0.3 9º C 16

0.2 8º C 8º C

Escribe a continuación tus conclusiones sobre los resultados de las tablas anteriores:

A mayor presión, baja la temperatura de fusión, y aumenta la temperatura de ebullición y a menor presión, mayor temperatura de fusión y menor temperatura de ebullición

A 0.25 atmósferas se igualan las temperaturas de fusión y de ebullición, desapareciendo el tercer tramo de la gráfica y uniéndose en uno solo el segundo y cuarto tramos. Esto significa que:

¡el hielo se convierte directamente en vapor sin pasar por el estado líquido!

¿Cómo se llama a este cambio de estado de sólido a gas? Sublimación

Regresa el valor de la presión a 1 atmósfera.

Por último aumenta y disminuye la

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