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Transcripción del video

creo que en general todos estamos razonablemente familiarizados con los tres estados de la materia bueno en nuestro día a día a temperaturas muy altas obtenemos un cuarto estado de la materia pero los tres con los que normalmente tratamos son el sólido show sólido ok el líquido y lo voy a poner con color azul y líquido líquido o líquido y ojo no forzosamente el líquido es de color azul pero bueno sólido líquido y gas y gas bien pues vamos a trabajar con esos tres conceptos generales y creo que el agua es mi ejemplo favorito porque siempre me viene a la mente el sólido ocurre cuando las cosas son más frías así que déjame ponerlo así tan frías frías ok y después a mientras se van calentando ok mientras más temperatura tengamos entonces vamos a pasar de estar en el estado sólido al estado líquido y por último al estado gas donde aquí tenemos cosas más calientes caliente ok y bueno cuando nosotros pensamos en el agua en el caso del agua cuando el agua está en estado sólido a eso le llamamos jhelum hielo ok eso lo sabemos por otra parte cuando el agua en estado líquido bueno pues simple y sencillamente se le llama am agua líquida sé que lo voy a poner con este color agua líquida líquida ok y bueno cuando el agua está en estado gaseoso es decir está muy caliente 'no podemos llamar vapor vapor de luz ahora vamos a pensar un poco sobre esto al menos en el caso del agua y la analogía se extenderá para otro tipo de moléculas que es lo que hay en el agua que hace que ésta sea actualidad cuando está más fría y lo que permite que sea liquidada y bueno hacer franco los líquidos son cosas fascinantes porque nunca nos puedes establecer supongo que bueno es la mejor forma de verlos y el caso vamos a dibujar una molécula del agua así que si por aquí tienes un oxígeno vamos a poner lo justo por aquí y bueno aquí tenemos el oxígeno pero tenemos algunos enlaces también con el hidrógeno así que tengo aquí un enlace cuando el hidrógeno ok y vamos a poner el otro por aquí por aquí tengo mi otro enlace con mi otro hidrógeno entonces también tenemos dos pares extras de electrones de valencia en el oxígeno recuerdas por aquí tengo otro para ok este es uno y aquí está el otro además hace un par de videos dijimos que el oxígeno es mucho más electro negativo que el hidrógeno ya que le gusta traer a los electrones a pesar de esto muestra que están compartiendo electrones han vamos a ponerlos por aquí con este color voy a poner que comparten aquí y aquí electrones y aquí y aquí también electrones en ambos lados de estas líneas y bueno puedes observar que el hidrógeno está aportando un electrón y el oxígeno está aportando un electrón en ambos lados de esta línea pero sabemos por la electrónica actividad o la electrónica actividad relativa del oxígeno que está atrayendo a estos electrones así que los electores gastan mucho más tiempo alrededor del oxígeno que el que gastan alrededor del hidrógeno lo que resulta es que del lado del oxígeno de la molécula terminas ambiente jaime ponerlo con este color terminas con una carga parcial negativa ok aquí vamos a tener una carga parcial negativa mientras que en el lado del hidrógeno terminadas con la carga ligeramente positiva una carga ligeramente positiva y aquí también una carga ligeramente positiva ahora si estas moléculas tienen muy poca energía cinética no se están moviendo mucho alrededor de un conjunto entonces los lados positivos de los hidrógenos éstos están muy atraídos por el lado negativo del oxígeno en otras moléculas cuando hablamos sobre el estado entero de toda la materia en realidad pensamos sobre cómo las moléculas están interactuando la unas con las otras dentro de una molécula sólo dibuje una molécula del agua pero podrá dibujar más moléculas del agua ahora dejan atrapar esta molécula del agua así que vamos a tratar la ama la ue tras pasar por aquí o que íbamos a a golpearla y a pegarla por qué porque si yo tengo aquí han vamos a decir que el hidrógeno va a estar cerca de esta otra molécula de agua aún la podemos poner más o menos como por aquí vamos a ponerlos nos compra equipo y para esto deja una baja de la pantalla bajamos un poco más la pantalla para que veas a lo que me estoy refiriendo yo voy a juntar a kim esta estructura pero también por tener por la cam otra de ellas vamos a ponerla más o menos como por aquí esto exige no lo voy a poner lo más cerca que se pueda de este otro hidrógeno ok y es más para que sigamos entendiendo bien qué es lo que está pasando aquí voy a poner otra más aquí voy a poner otro signo que steam cerca de estos dos hidrógenos de lugo y bueno esto es porque el oxígeno tiene carga parcial negativa y el hidrógeno tiene carga parcial positiva entonces si te das cuenta justo por aquí este oxígeno puede estar conectado con esta hidrogenera o el sonado caso por ejemplo este oxígeno pues está conectado con estos dos hidrógenos porque tienen su carga parcial positiva pero puedes ver una especie de estructura cristalina que se está formando y para eso deja de dibujar estos enlaces estos enlaces son enlaces polares aunque se empiezan a formar y déjame ponerlo así aquí se va a formar un enlace polar por aquí vamos a tener otro enlace polar am por aquí vamos a tener otro enlace polar y polaca otro enlace polar ok estos enlaces polares se forman porque las propias moléculas son polares se puede ver que se forma una estructura cristalina y se cada una de estas moléculas no tiene una gran cantidad de energía cinética o podremos decir que la energía cinética media de esta materia es bastante baja y bueno recuerda que sabemos a qué energía cinética me estoy refiriendo a la energía cinética media hablada sobre la temperatura entonces esta estructura cristalina será sólida estas moléculas no se moverán una con respecto a la otra y podrá dibujar muchísimas más pero creo vigente desde el punto de lo que estamos formando en este tipo de estructura fija mientras estamos en estado sólido cuando agregamos energía cinética es decir cuando agregamos calor lo que vamos a obtener es que las moléculas a bible solamente un poco alrededor y para esto antes no ponerlo así esto me está diciendo en que estas moléculas vibran un poco aunque bueno algunos libros de texto lo ponen con algunas comillas de hecho lo ponen más o menos así esta energía cinética es la que hace que vibren y bueno podrán vibrar alrededor o bueno de una manera circular alrededor y es que si pueden lo que estas fechas porque estoy pensando que van a librar sin embargo recuerda que no solamente vibran de derecha a izquierda también pueden librar para arriba para abajo o de hecho para cualquier lado pueden vibrar y cómo llegaste más y más y más calor en el sólido estas moléculas van a mantener su estructura así que no van a moverse una con respecto a la otra pero van a convertir ese calor y ese calor es sólo una forma de energía en energía cinética la cual está expresada como una vibración en estas moléculas ahora sí hace que estas moléculas comienzan a librar bastante y si pones suficiente energía cinética en estas moléculas que piensas que va a pasar bueno pues esta molécula está vibrando bastante fuerte libra más y más fuerte con formas agrega más y más calor y esta molécula va a estar haciendo lo mismo está también y todas y en algún momento estos enlaces polares que se tienen el uno al otro van a empezar a no ser lo suficientemente fuertes para contener las vibraciones y una vez que esto pase las moléculas van a empezar a moverse más allá de ellas así que para eso dejan a bajar un poco la pantalla porque quiero ver qué es lo que va a pasar ahora cuando las mujeres las ideas no poner aquí varias moléculas am voy a poner a está por acá ok a voy a poner a otra por acá ok han perfecto y ahora voy a poner a otra por acá porque ahora lo que está pasando es algo muy importante las moléculas van a empezar a desplazarse esta molécula se va a desplazar a tal vez para gam ojos siguen atraídos an tal vez ésta se mueva algo por acá también hay un montón de moléculas pero ahora se están deslizando tal vez existan otras moléculas aquí alrededor de este camino pero siguen atraídas la una a la otra cierto a pesar de que hemos conseguido la energía cinética hasta el punto en que las vibraciones pueden romper los enlaces de los lados polares las moléculas bueno nuestra vibración o que nuestra energía cinética sigue estando aquí para cada molécula aquí también tengo vibración y esta vibración todavía no es lo suficientemente fuerte para separarlas por completo están pasando a deslizarse una sobre la otra y eso es esencialmente lo que pasa cuando estamos en el estado líquido lee kid o tienes muchos átomos quiero estar en contacto entre sí muchas moléculas pero se están deslizando estas moléculas tienen suficiente energía cinética para deslizarse unas sobre las otras y rompe esta estructura sólida cristalina que teníamos bueno acá arriba justo está que tenemos acá arriba sin embargo ahora en este estado si agregas mucha más energía cinética en este punto en este estado aún más calor entonces qué es lo que va a pasar bueno pues ellas ni siquiera van a ser capaces de estar juntas y déjeme bajar un poco la pantalla porque ahora va a pasar lo siguiente si te fijas am ahora vamos a tener también estas moléculas y dejen de poner una por aquí y ok vamos a poner otro por aquí pero ahora ninguna de estas moléculas se está tocando con la otra es decir que estas moléculas tan completo mente separadas están muy lejos las unas de las otras antes para evitar esto y entonces más o menos van a rebotar de una forma independiente y esto en caso de que tengamos un gas ideal pero realmente nunca se van a tocar en general en los gases las moléculas ya no están en contacto entre sí pero podrían chocar las unas con las otras tienen mucha energía cinética tanta que cada una de estas moléculas está haciendo lo suyo y nos están tocando creo que esto tiene un sentido muy intuitivo si sólo piensas en lo que es un gas por ejemplo es difícil ver un gas no porque es difícil ver un gas bueno porque las moléculas están mucho más separadas así que no están actuando en la luz me refiero a la forma en la que actúa en la luz un sólido o un líquido bueno probablemente no deba usar el ejemplo con el agua en este caso porque el hielo bueno el hielo consultado caso el agua es una de las pocas situaciones donde el sólido es menos denso que el líquido es justo por eso que el hielo flotante y es por eso que los icebergs no caen hasta el fondo del océano los estanques no están completamente congelados pero puedes imaginar lo hagan con otro tipo de substancia porque el líquido es en la mayoría de los casos menos de hecho esa es otra razón de por qué puedes ver a través de ella mucho mejor o no se está retractando bueno no voy a entrar en esto demasiado pero el gas es más obvio y esto también es cierto con el agua la forma líquida definitivamente es más densa que la forma del gas en la forma del gas las moléculas van a saltar alrededor no se van a tocar entre ellas es por eso que más luz puede llegar a través de la sustancia ahora la pregunta sería cómo podemos medir la cantidad de calor que se necesita para hacerle esto al agua es decir cómo podemos pasar am de este estado ok a este estado y bueno para hacer eso ahora voy a dibujar un poco más abajo lo que se conoce como un diagrama de cambio de fase el cual es una forma elegante de escribir algo bastante sencillo así que vamos a dibujar dos ejes en este eje voy a poner a la cantidad de calor ok mientras que en este otro eje voy a poner la temperatura o que así que déjame poner que estos son mis jefes y bueno a la cantidad de calor casi siempre se le dé nota con la letra q ahora bien también hay personas que lo ponen con la letra h la letra h tanto mayúscula como minúscula y bueno eso quiere decir calor y si le ponen una del ta enfrente de la h eso hace que la delta signifique cambio en la acc ha dicho otra manera cambio en el calor y algunas veces también escuchar la palabra entalpía déjame escribirlo aquí está la vía pero quieren tapia bueno suena como empatía pero es un concepto bastante diferente al menos en cuanto a las conexiones neuronales me dice la en dalvian está estrechamente relacionada con el calor es más podría decir que esto lo podemos definir como el contenido de calor con de ny y don de calor o que esto es lo que significa la gente al pie que queda al bueno pues exactamente lo mismo que el cambio de calor podría pensarlo de esta manera y es que de hecho lo consideró que esta palabra la palabra entalpía bueno pues es una palabra que realmente no deberían de introducir en el contexto de los primeros cursos de química porque puede confundir a los estudiantes en tal pía introduce una palabra que no es intuitiva dentro de su vocabulario la mejor manera de pensar esto es como el contenido de calor pero bueno es que tapia realmente sólo eso cambiar él flor recuerda que todas estas cosas que hemos hablado bastante como lo es calor calor energía cinética en energía cinética entalpía tal vía energía potencial energía potencial ok bueno todas estas cosas las cucharas en diferentes contextos y dirás pensé que debería de usar calor pero están hablando sobre entalpía o sobre energía cinética pero recuerdan que todas éstas son distintos tipos de energía son formas de energía y por lo tanto todas éstas se miden en news lus bien podría ser medidos en otras formas pero la forma tradicional es en news y es que la energía recuerda que es la capacidad de hacer un trabajo y cuál es la unidad del trabajo bueno pues son los hughes fuerza por distancia pero como sea eso es otro tema es bueno saber esta palabra en dalvian especialmente en un contexto químico porque es usado todo el tiempo y puede ser confuso y nada intuitivo y bueno es que ya no sé qué es lenta el piano en mi día a día sólo piensa en esto como el contenido de calor como sea en éste en este eje tengo bueno al calor mientras que en este otro eje voy a tener a y tejiendo ponerlo con este color voy a tener a la temperatura de apertura bien ahora vamos a decir qué bueno a bajas temperaturas vamos a suponer que estamos como por aquí y mientras agrede calor ni temperatura subirá estás de acuerdo la temperatura es de energía cinética media así que vamos a decir que estamos en un estado sólido como por aquí y para eso dejan utilizar este color vamos a estar en estado sólido como por aquí y mi temperatura va a subir por lo tanto ni calor también va a subir supongamos que llegamos hasta este punto recuerda que el calor es una forma de energía por eso cuando nosotros estábamos pensando en este diagrama que tenemos justo hasta acá arriba en este diagrama de que arriban bueno pues recuerda que estamos en estado sólido y cuando agregó calor a éstas pq las que es lo que pasa estas moléculas empiezan a vibrar aún más o les hizo tener una mayor energía cinética media y eso es lo que es la temperatura una energía cinética media así que si bajamos de nuevo a anf justo a este diagrama que tenemos por aquí bueno qué es lo que está pasando vamos a aumentar nuestra temperatura aumenta nuestra energía cinética y estamos hablando de la fase sólida así que déjame apuntarlo aquí estamos hablando de la fase sólida sólida o del estado sólido de la materia sólida muy bien ahora algo muy interesante ocurre justo en este punto y déjame ponerlo con este color en este punto de aquí va a ocurrir algo muy interesante que pasa a los cero grados bueno en este caso estamos justo equipo en este punto en los 0 grados y estamos al lado del agua en los cero grados celsius o podemos pensarlo como 273 y bueno déjame ponerlo aquí 273 punto 15 que elvin pues el sólido se va a empezar a derretir y buenos y nosotros estamos pensando en la cuestión del agua en la que lo son así que si éste de kim es hielo antes de ponerlos y este equipo es hielo ok bueno pues qué es lo que va a pasar y ojo no todos los sólidos sobre hielo aunque podría pensar como una piedra con más más sólida porque eso es lo que es podrá tomar esta tecnología a un montón de formas diferentes pero lo interesante es lo que ocurre a los cero grados si vamos en esa dirección o en la dirección contraria es decir si estamos en el punto de congelación del agua o en el punto de fusión del hielo bueno algo interesante ocurre en este momento puedo añadir más calor pero la temperatura no sube por un período pequeño por un período corto la temperatura se mantiene constante hasta llegar a este punto de aquí y luego mientras la temperatura es constante se mantiene en un sentido sólido el sólido se va derritiendo y justo aquí es donde se convierte en un estado líquido es decir se estaba derritiendo todo este tiempo es la mejor forma de pensar sobre ello y ahora cuando estamos en este punto bueno pues entonces ahora nuestro líquido va a obtener más y más calor es decir va a empezar a aumentar nuestra temperatura hasta llegar a algo más o menos por acá el líquido se empieza a calentar demasiado bueno y ahora que otra temperatura se vuelve interesante de nuevo para el agua si llegamos a este punto de aquí y déjame ponerlo aún con este color ahora llegamos a este nuevo punto de aquí bueno este valor de aquí nos va a dar los 100 grados celsius o 373 qué y cómo estamos más familiarizado con los hechos lo pondré así ok en este punto de aquí y bueno qué ocurre esta es la temperatura a la cual el agua se vaporiza la cual el agua hervida am pero realmente están consiguiendo energía cinética mente activa y justo igual que cuando fuiste de sólido a líquido hay una cierta cantidad de energía que necesitas agrega al sistema y de hecho es una buena cantidad de energía cinética en este punto han vamos a ponerlo así tengo ahora una gran cantidad hasta por acá de energía cinética la cual le vamos a agregar a este punto hasta llegar aquí justo aquí estamos pasando del estado líquido al estado gaseoso en donde el agua se está convirtiendo en vapor pero ojo no se está poniendo más caliente pero ojo no está aumentando nuestra temperatura notamos que la temperatura no subió y hablaremos de esto en un momento sobre qué es lo que está pasando aquí y ahora finalmente después de este punto el agua está completamente vaporizada ya que estamos en vapor podemos seguir calentando y calentando y déjame ponerlo con un nuevo color con este equipo podemos seguir calentando calentando todo esto así que la pregunta interesante de todo esto es que está pasando justo aquí y bueno es que pedro de esta manera aquí estamos aumentando una cierta cantidad de calor y nuestra temperatura está aumentando por aquí estamos convirtiendo nuestro calor energía cinética la temperatura es la energía cinética media pero aquí justo aquí qué es lo que está pasando estamos aumentando nuestra cantidad de calor pero no estamos agregando energía cinética sistema la temperatura no está en incremento por lo tanto el hielo solamente va a pasar de estado sólido a agua líquida así que lo que estaba pasando en este estado y para ello dejamos subir de nuevo auto de esta pantalla porque creo que te fijes en el estado sólido lo que va a pasar justo en este momento anpe estamos justo por aquí es que la energía cinética el calor está siendo utilizado para rompe estos enlaces vamos a quitar cada uno de estos enlaces y esencialmente traer las moléculas a un estado de energía más alto así que si dices sal que significa un estado energía más alto bueno lo que pasa es lo siguiente si no hubiera existido todo este calor en toda su energía cinética entonces estas moléculas seguirían teniendo a estar muy cerca las zonas las otras te voy a dar un ejemplo quiero estar siempre muy cerca de la superficie de la tierra pero ahora cuando me pones en un precipicio tienes que ponerme en un estado de energía superior porque tengo mucha más energía potencial tengo el potencial para caer hasta la tierra de igual manera cuando mueves estas moléculas aparte y vas de un estado sólido a un estado líquido no quieren caer la una hacia la otra pero cuando tú aumenta la energía cinética no soy capaz de hacerlo y entonces su energía sube y se rompen estos enlaces y ante oría podría haber algo de trabajo a kim así que lo que pasa aquí es cuando aportamos calor y bueno si ahora regresamos justo hasta acá abajo ok vamos a regresar a este diagrama que tengo aquí bueno pues ahora date cuenta que lo que está pasando justo en este momento en este momento que era lo que nosotros nos preguntábamos es que estamos ad portas lo calor pero esta cantidad de calor que estamos aportando que por cierto que por cierto se llama calor de fusión y déjame ponerlo con este nuevo color am este de aquí es el ámbito para poner fin a todo esto de aquí hasta cam así a este equipo es lo que se conoce como el calor calor de de fusión u fusión justo este esto es porque es la misma cantidad de calor independientemente de en cuál dirección vayamos cuando vamos de sólido a líquido vez esto como un calor de fusión cierto es el calor que necesitas para poder derretir el hielo y convertirla líquido cuando está yendo en esta dirección en dirección contraria es el calor que tienes que sacar del agua a cero grados para convertirla en hielo así que estás tomando esa energía potencial y está atrayendo a las moléculas cada vez más cerca las unas a las otras eso sí vamos en esta dirección y bueno es más lo puedes pensar de la siguiente manera puedes pensar que vive aquí desde aquí a hasta cam hasta caer justo hasta acá todo este este calor se está convirtiendo la energía cinética pero cuando llegamos a este punto estamos de aquí a cam lo que está pasando es que el calor lo vamos a invertir en energía potencial es justo cuando tenemos el cambio de fase de sólido a líquido ese calor está siendo utilizado para agregar más energía potencial del sistema es decir para apartar las moléculas sin apartarse de la tierra me estás dando energía potencial porque la gravedad no quiere tirar de nuevo a la tierra e inclusive podría ser trabajo cuando estoy cayendo de nuevo la tierra una cascada por ejemplo hace trabajo puede mover una turbina podrás tener un montón de personas que se llamen salman khan cayendo también y moviendo nature vida entonces una vez que esté completamente líquido justo aquí ahora el calor una vez más está siendo utilizado para tener energía significa que es toda esta parte de aquí y de nuevo llegamos a un punto que es este punto de aquí en el cual las moléculas que en desvincularse por completo el uno del otro y recuerda lo tenemos justo acá arriba aquí las moléculas se quieren alejar cada vez más las unas de las otras y entonces llegamos a este nuevo punto y en este nuevo punto es lo que se conoce como el calor de vaporización y déjame ponerlo con este color aquí tenemos ahora nuestro calor calor de vaporización de va a aburrir esa acción porque en este punto está ocurriendo la misma idea antes nos deslizamos uno junto al otro ahora nos estamos separando por completo y bueno ahora que llegamos justo a este punto ahora de que acá de nuevo estamos agregando energía cinética lo cual lo podemos ver como que estamos calentando cada vez más el vapor y ahora el agua que está en estado gaseoso sólo está poniendo más y más y más caliente pero lo interesante aquí o al menos lo que a mí me pareció más interesante cuando aprendí esto por primera vez es que siempre que pienso el agua a cero grados voy a decir o debo de tener hielo pero recuerda no necesariamente es el caso si empiezas con agua y las cada vez más fría a cero grados esencialmente está tomando calor fuera del agua puedes tener agua a cero grados y que todavía no se haya convertido en hielo y eso es muy importante estaríamos justo aquí y de la misma forma podría tener agua a 100 grados que no se haya convertido en vapor todavía más que agregar más energía como también puedes tener cero grados de agua de cualquier modo espero que esto te dé un poco más intuición sobre cuáles son los diferentes estados de la materia que hay en el próximo video hablaremos sobre la cantidad de calor exacto que hace falta para avanzar en esta línea y tal vez podemos ver a unos problemas de cuánto quiero es posible que necesitemos para hacer nuestra vida un poco más fría