Física-fusionado - Rubí Hernández(1)

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Rubí Elena Hernández de los Santos 5°A Laboratorio Clínico 
La definición común de materia es “algo que posee masa y volumen” (ocupa 
un espacio). 
En física, se llama materia a cualquier tipo de entidad que es parte del 
universo, tiene energía asociada, es capaz de interaccionar, es decir, es 
medible y tiene una localización espaciotemporal compatible con las leyes 
de la naturaleza. 
Clásicamente se considera que la materia tiene tres propiedades que juntas 
la caracterizan: ocupa un lugar en el espacio, tiene masa y perdura en el 
tiempo. 
En el contexto de la física moderna se entiende por materia cualquier campo, 
entidad, o discontinuidad traducible a fenómeno perceptible que se propaga 
a través del espacio-tiempo a una velocidad igual o inferior a la de la luz y a 
la que se pueda asociar energía. Así todas las formas de materia tienen 
asociadas una cierta energía pero solo algunas formas de materia tienen 
masa. 
Estados de la materia 
I Estado sólido: Los objetos en estado sólido se 
presentan como cuerpos de forma definida; sus 
átomos a menudo se entrelazan formando 
estructuras estrechas definidas, lo que les confiere 
la capacidad de soportar fuerzas sin deformación 
aparente. Son calificados generalmente como duros 
así como resistentes, y en ellos las fuerzas de atracción son 
mayores que las de repulsión. 
Propiedades 
 
DE LA 
M A T E R I A 
I Estado líquido: Si se incrementa la temperatura de un 
sólido, este va perdiendo forma hasta desaparecer la 
estructura cristalina, alcanzando el estado líquido. 
Característica principal: la capacidad de fluir y adaptarse 
a la forma del recipiente que lo contiene. En este caso, 
aún existe cierta unión entre los átomos del cuerpo, 
aunque mucho menos intensa que en los sólidos. 
I Estado gaseoso: Se denomina gas al estado de 
agregación de la materia compuesto principalmente por moléculas 
no unidas, expandidas y con poca fuerza de atracción, lo que hace 
que los gases no tengan volumen definido ni forma definida, y se 
expandan libremente hasta llenar el recipiente que los contiene. 
Su densidad es mucho menor que la de los líquidos y sólidos, 
y las fuerzas gravitatorias y de atracción entre sus moléculas 
resultan insignificantes. 
 Los otros estados de la materia 
Durante muchos siglos se consideró que solo existían tres estados de la 
materia: sólido, líquido y gas (los tres presentes y estables en nuestro 
mundo). Y es el agua la sustancia que mejor los representa, por ser la única 
que existe de forma natural en los tres estados. 
Pero el desarrollo de nuevas tecnologías, para producir en los laboratorios 
condiciones cada vez más extremas y energéticas, ha permitido que en los 
últimos años se hayan descubierto otros cinco estados 
I Plasma: El estado plasma es la forma en la 
que se presentan los gases contenidos en el 
interior de las luces de neón, los tubos 
fluorescentes y, por supuesto, las pantallas 
de plasma. También es el estado que 
caracteriza a las auroras boreales o a los 
rayos. De hecho, se estima que el 99% de la 
materia del universo observable es plasma. 
Un plasma es un gas ionizado a alta temperatura, formado por cationes 
(moléculas o átomos con carga positiva) y electrones libres (con carga 
negativa), entre los que se dan importantes fuerzas electrostáticas. Aunque 
https://es.wikipedia.org/wiki/Forma_(figura)
en su conjunto la carga eléctrica total sea nula, en su interior las partículas 
tienen carga. Esto hace que, a diferencia de los gases, los plasmas sean 
conductores de la electricidad y puedan ser confinados en campos 
magnéticos. 
I }Plasma de Quark-Gluones (QGP): Es el estado 
en el que (se asume) se encontraba toda la 
materia del universo justo una millonésima de 
segundo después del Big Bang y justo antes de 
comenzar a enfriarse y cambiar a otros estados 
menos energéticos. En ese instante —
caracterizado por una temperatura y energía 
extremas—, toda la materia se encontraría como 
una densa sopa de partículas fundamentales: quarks y gluones, 
desplazándose a velocidades próximas a las de la luz. Así, las fuerzas 
atractivas entre ellos son tan débiles que permiten a unos y a otros 
mantener su individualidad y desplazarse libremente. 
I Líquido cuántico de espines: El espín es una propiedad de los 
electrones y demás partículas subatómicas. De una forma intuitiva, es 
como si cada electrón contuviese una minúscula brújula interna. En la 
mayoría de los materiales (y en los estados de la materia) los espines 
de los electrones se alinean entre sí. Sin embargo, en el estado líquido 
cuántico de espines, los espines de los electrones nunca llegan a 
alinearse, sino que se mantienen en una constante fluctuación incluso 
a temperaturas cercanas al cero absoluto, mientras que en la que en 
los restantes estados de la materia, el espín se congela a esa 
temperatura. 
El estado líquido cuántico de espines le confiere a la materia unas 
características magnéticas singulares, cuya aplicación se está investigando. 
I Estado degenerado: Bajo presiones extremas, 
como las que se dan en el núcleo de algunas 
estrellas, las partículas son comprimidas en 
un espacio mínimo. Dado que dos partículas 
no pueden ocupar el mismo espacio en el 
mismo momento, esto provoca que los átomos 
degeneren y pierdan su estructura: los 
electrones se salen de sus órbitas y comienzan a moverse a 
velocidades cada vez más cercanas a la de la luz, para ejercer una 
fuerza expansiva que compense la presión externa. 
Si ésta sigue aumentando y supera el denominado límite de Chandrasekar, 
entonces la presión externa se hace insostenible y los núcleos atómicos 
también degeneran, pierden su estructura, colapsando en una acumulación 
de neutrones y protones. 
I Condensado de Bose-Einstein: En 1924 Satyendra Bose y Albert 
Einstein predijeron la existencia de un nuevo estado de la materia al 
aplicar la estadística a la mecánica cuántica. Según ambos físicos, 
cuando la materia se enfría a temperaturas apenas por encima del cero 
absoluto, en algunos casos las partículas que la constituyen caen todas 
al mismo nivel de energía. Esa situación vulnera los principios de la 
física cuántica: las partículas se vuelven indistinguibles unas de otras y 
pasan a formar un “superátomo”. 
Pero no fue hasta 1995 que Cornell, Wieman y Ketterle consiguieron producir 
 un condensado de Bose-Einstein gracias al 
empleo de los nuevos y más potentes láseres y 
electroimanes. Desde entonces, se ha 
comprobado que este estado se caracteriza por 
presentar superfluidez y superconductividad. Y 
también porque es capaz de ralentizar la 
velocidad de la luz, que lo atraviesa hasta 
velocidades de apenas unos metros por segundo. 
I Hielo superiónico: El agua como principio y fin. El agua es la única 
sustancia presente en la naturaleza en los tres estados clásicos. Y es 
también la sustancia en la que se ha descubierto, a principios de 2018, 
una nueva forma o estado de ordenación: el hielo superiónico. Para ello 
se sometieron cristales de hielo a una presión 2 millones de veces 
superior a la presión atmosférica y a una temperatura cercana a los 
5.000 ºC. Esa brutal presión fuerza al hielo a adoptar un 
empaquetamiento muy compacto. Pero, al mismo tiempo, la elevada 
temperatura derrite los enlaces de la molécula de agua. El resultado es 
que en el hielo superiónico conviven dos fases: una líquida y una sólida. 
 Los átomos de oxígeno adoptan una estructura cristalina, a través de la 
cual fluyen núcleos de hidrógeno. Se cree que el hielo superiónico puede 
existir en grandes cantidades en planetas gigantes gaseosos y helados 
como Urano o Neptuno, en cuyo interior sí se dan las condiciones 
apropiadas para su formación. De confirmarse que otras sustancias 
sometidas a condiciones similares también adoptan esta ordenación, 
estaríamos ante un nuevo estado de la materia. 
La materia y los factoresfísicos circundantes 
La materia posee la característica de poder sufrir varios tipos de cambios, 
algunos de estos hacen que los cambios se produzcan en el aspecto, la 
forma, el estado o incluso la estructura atómica. Por ello los tipos de cambios 
se dividen en físicos o químicos 
 
Cambios físicos: Los cambios físicos de la materia son aquellos en los que 
se alteran la forma, el volumen o el estado de esta sin que se altere su 
composición natural. Los cuales pueden ser: 
I Cambios de estado: Estos se clasifican en cambios de estado 
progresivos (sublimación progresiva, fusión, evaporación y ebullición) y 
cambios de estado regresivos (sublimación regresiva, solidificación y 
condensación) 
 
 
I Contracción: Cuando la temperatura de un cuerpo disminuye hasta que 
este reduzca su volumen. 
 
 
I Dilatación: Cuando la temperatura de un cuerpo aumenta hasta que 
este incremente su volumen. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
I Fragmentación: Es la división de un cuerpo en pequeños trozos. 
 
 
 
 
 
 
 
Cambios de fase de la materia 
 
 
 
I Fusión: Es el paso de un sólido al estado líquido por medio del calor; durante este 
proceso endotérmico (proceso que absorbe energía para llevarse a cabo este cambio) 
hay un punto en que la temperatura permanece constante. El “punto de fusión” es la 
temperatura a la cual el sólido se funde, por lo que su valor es particular para cada 
sustancia. Dichas moléculas se moverán en una forma independiente, transformándose 
en un líquido. Un ejemplo podría ser un hielo derritiéndose, pues pasa de estado sólido 
al líquido. 
 
I Solidificación: Es el paso de un líquido a sólido por medio del enfriamiento; el proceso 
es exotérmico. El “punto de solidificación” o de congelación es la temperatura a la cual 
el líquido se solidifica y permanece constante durante el cambio, y coincide con el punto 
de fusión si se realiza de forma lenta (reversible); su valor es también específico. 
 
I Vaporización y ebullición: Son los procesos físicos en los que un líquido pasa a estado 
gaseoso. Si se realiza cuando la temperatura de la totalidad del líquido iguala al punto de 
ebullición del líquido a esa presión continuar calentándose el líquido, éste absorbe el 
calor, pero sin aumentar la temperatura: el calor se emplea en la conversión del agua en 
estado líquido en agua en estado gaseoso, hasta que la totalidad de la masa pasa al 
estado gaseoso. En ese momento es posible aumentar la temperatura del gas. 
 
I Condensación: Se denomina condensación al cambio de estado de la materia que se 
pasa de forma gaseosa a forma líquida. Es el proceso inverso a la vaporización. Si se 
produce un paso de estado gaseoso a estado sólido de manera directa, el proceso es 
llamado sublimación inversa. Si se produce un paso del estado líquido a sólido se 
denomina solidificación. 
I Sublimación: Es el proceso que consiste en el cambio de estado de la materia sólida al 
estado gaseoso sin pasar por el estado líquido. Al proceso inverso se le denomina 
Sublimación inversa; es decir, el paso directo del estado gaseoso al estado sólido. Un 
ejemplo clásico de sustancia capaz de sublimarse es el hielo seco. 
 
I Desionización: Es el cambio de un plasma a gas. 
 
I Ionización: Es el cambio de un gas a un plasma. 
Es importante hacer notar que en todas las transformaciones de fase de las sustancias, 
éstas no se transforman en otras sustancias, solo cambia su estado físico. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Bibliografia 
 
 
Halliday, D., Resnick, R., Walker, J., & Romo, J. H. (1986). Fundamentos 
de física (No. QC23. H35 2007.). Compañía Editorial Continental. 
Atkins, Peter; Jones, Loretta (2006). Principios de química: los caminos del 
descubrimiento. Ed. Médica Panamericana. 
Aguirre, Gabriela Pérez (2007). Química 1. Un enfoque constructivista. 
Pearson Educación. 
Ercilla, Santiago Burbano de; Muñoz, Carlos Gracia (2003). Física general. 
Editorial Tebar. 
Calahorro, Cristóbal Valenzuela (1995). Química general. Introducción a la 
Química Teórica. Universidad de Salamanca. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Estado sólido 
Los objetos en estado sólido se 
presentan como cuerpos de forma 
definida; sus átomos a menudo se 
entrelazan formando estructuras 
estrechas definidas, lo que les 
confiere la capacidad de soportar 
fuerzas sin deformación aparente 
Estado líquido 
Si se incrementa la temperatura 
de un sólido, este va perdiendo 
forma hasta desaparecer la 
estructura cristalina, alcanzando 
el estado líquido 
Estado gaseoso 
Está compuesto principalmente por 
moléculas no unidas, expandidas y 
con poca fuerza de atracción, lo que 
hace que no tengan volumen ni 
forma definida, y se expandan 
libremente hasta llenar el recipiente 
que los contiene. 
Plasma 
Un plasma es un gas ionizado a alta 
temperatura, formado por cationes y 
electrones libres, entre los que se dan 
importantes fuerzas electrostáticas. Los 
plasmas son conductores de la 
electricidad y puedan ser confinados en 
campos magnéticos. 
Hielo superiónico 
Estado del agua caracterizado por su dualidad, al 
estar en estado sólido y en estado líquido. Ya que 
cuando la temperatura y presión son 
extremadamente altas, los enlaces del hidrógeno 
con el oxígeno se rompen quedando iones de 
oxígeno cristalizados y por otra parte iones de 
hidrógeno fluyendo a través de esta matriz. 
Condensado de Bose-Einstein 
Se da en ciertos materiales a temperaturas cercanas 
a 0 K (cero absoluto). La propiedad que lo 
caracteriza es que una cantidad macroscópica de las 
partículas del material pasan al nivel de mínima 
energía, denominado estado fundamental. 
Estado degenerado 
Dado que dos partículas no pueden ocupar 
el mismo espacio en el mismo momento, 
esto provoca que los átomos degeneren y 
pierdan su estructura: los electrones se 
salen de sus órbitas y comienzan a moverse 
a velocidades cada vez más cercanas a la 
de la luz, para ejercer una fuerza expansiva 
que compense la presión externa 
Líquido cuántico de espines 
Los espines de los electrones nunca llegan a 
alinearse, sino que se mantienen en una 
constante fluctuación incluso a temperaturas 
cercanas al cero absoluto, mientras que en la 
que en los restantes estados de la materia, el 
espín se congela a esa temperatura. Rubí Elena Hernández de los Santos 
5ªA Laboratorio Clínico 
Cambios de fase de la 
materia 
 
 
Fusión 
Es el paso de un sólido al estado 
líquido por medio del calor; 
durante este proceso endotérmico 
(proceso que absorbe energía 
para llevarse a cabo este cambio) 
hay un punto en que la 
temperatura permanece 
constante. El “punto de fusión” es 
la temperatura a la cual el sólido 
se funde, por lo que su valor es 
particular para cada sustancia. 
Dichas moléculas se moverán en 
una forma independiente, 
transformándose en un líquido. 
Un ejemplo podría ser un hielo 
derritiéndose, pues pasa de 
estado sólido al líquido. 
 
Solidificación 
Es el paso de un líquido a sólido 
por medio del enfriamiento; el 
proceso es exotérmico. El “punto 
de solidificación” o de congelación 
es la temperatura a la cual el 
líquido se solidifica y permanece 
constante durante el cambio, y 
coincide con el punto de fusión si 
se realiza de forma lenta 
(reversible); su valor es también 
específico. 
Vaporización 
Son los procesos físicos en los 
que un líquido pasa a estado 
gaseoso. Si se realiza cuando la 
temperatura de la totalidad del 
líquido iguala al punto de 
ebullición del líquido a esa presión 
continuar calentándose el líquido, 
éste absorbe el calor, pero sin 
aumentar la temperatura: el calor 
se emplea en la conversión del 
agua en estado líquido en agua en 
estado gaseoso, hasta que la 
totalidad de la masa pasa al 
estado gaseoso. En ese momento 
es posible aumentar la 
temperatura del gas. 
Condensación 
Se denomina condensación al 
cambio de estado de la materia que 
se pasa de forma gaseosa a forma 
líquida. Esel proceso inverso a la 
vaporización. Si se produce un paso 
de estado gaseoso a estado sólido 
de manera directa, el proceso es 
llamado sublimación inversa. Si se 
produce un paso del estado líquido 
a sólido se denomina solidificación. 
Desionización 
Es el cambio de un plasma a 
gas. Ionización: Es el cambio 
de un gas a un plasma. 
Es importante hacer notar que 
en todas las transformaciones 
de fase de las sustancias, éstas 
no se transforman en otras 
sustancias, solo cambia su 
estado físico. 
Rubí Elena Hernández de los Santos 
5°A Laboratorio Clínico