Calor y materiales

La mayoría de los materiales se expanden si se calientan ya que, cuando les añade calor, los átomos se mueven más rápido. Podemos pensar que este movimiento es una alegoría en la que los átomos necesitan “más espacio para mover los codos”. Como consecuencia de las temperaturas más altas, la mayor parte de materiales se expanden.

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El agua no siempre se expande cuando se calienta. Es un hecho que cuando el agua es congelada, se expande, algo que podemos comprobar por ejemplo, cuando las cañerías de agua revientan en climas muy fríos.

Esta característica no es sólo propia de la transición agua-hielo, sino también del agua a baja temperatura. De 0 a 4 grados centígrados, el agua se contrae según se va calentando. Dicho de otro modo, el agua se encuentra en su estado más denso cuando está a cuatro grados, y realmente es menos densa a temperaturas más bajas. Eso significa que el agua en el fondo de los océanos puede ser más cálida que la que se encuentra a profundidades superiores.

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El fundirse y evaporarse requiere en ambos casos de energía. Si calentamos algo sólido, los átomos se moverán más y más rápido. Finalmente se llegará un punto en el que los átomos no podrán mantenerse más tiempo en su estructura rígida y empezarán a soltarse. Cuando esto sucede, el material cambia de sólido a líquido, y entonces se funde.

Subir la temperatura de un material más allá de su punto de fundición necesita energía extra. Esto es debido a que aparte de aumentar la energía cinética de las moléculas, se deben romper las ataduras que mantienen juntos los átomos. Mientras que la energía necesaria para romper esos nexos es añadida a los sistemas, la materia se mantiene a una temperatura constante (la temperatura de fusión).

Por ejemplo, el que una antigua destilería funcione, depende del hecho que el punto de ebullición del alcohol es un poco menor que el del agua.

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Lo mismo pasa con un líquido que hierve. En este caso, hay que sumar la energía necesaria para que las moléculas puedan escapar de la atracción de sus vecinas en el líquido y lleguen a volar en el aire.

El punto de ebullición de un líquido varía según la presión. El hecho de que las moléculas de la superficie de un líquido que se calienta puedan escapar, es más fácil si la presión externa del aire es menor. Debido a esto, el agua hierve a una temperatura inferior a grandes altitudes, que si lo hacemos al nivel del mar.

Si alguna vez hemos intentado realizar una receta de cocina estando en las montañas, es probable que hayamos observado este fenómeno. Un huevo duro de diez minutos puede que tenga que ser hervido más de diez minutos en los Alpes.

Ya traté hace tiempo del fenómeno del cero absoluto, así que no hace falta que lo explique de nuevo. Al otro extremo de la escala de temperaturas, las reacciones a fusión, ya sea en armas o en laboratorio, se producen a temperaturas comparables a las del interior del Sol, que se supone que giran en torno a los 150 millones de grados centígrados.

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1 comentario en “Calor y materiales”

  1. Un post interesante!!! MUY interesante la verdad…un poco más de quimica para recordarme que en un mes vuelvo a clase…Gracias y tal eeee… ¬¬ jajajaj

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