Aquí podrás descargar un material educativo de Cambio de Fase para Cuarto de Secundaria, este tema se trabaja en el curso de Física y contiene temas como: fases de sustancia, cambios de fase, la temperatura, calor de transformacion y tarea para el hogar.
Esta separata educativa lo podrás adquirir GRATIS en cualquiera de estos dos formatos: WORD y PDF, esperamos que te ayude.
Imagen de la Ficha de Cambio de Fase
Ahora observaras una parte de la 1era PÁGINA de la ficha de Cambio de Fase que podrás descargar GRATIS.
Esta separata educativa ha sido elaborada por un equipo de profesores de Física que llevan clases con los estudiantes que cursan el Cuarto Grado de Secundaria.
Ahora te presentaremos una parte del contenido que encontraras en la ficha de Cambio de Fase
¿Qué Encontraras en la Ficha de Cambio de Fase?
En la ficha podrás ubicar los siguientes conceptos:
Fases de una Sustancia
En dependencia de las condiciones de presión y temperatura una misma sustancia puede estar en fase sólida, líquida o gaseosa.
Las transiciones de fase son utilizadas en la práctica para muchos fines, por ejemplo, se funden los metales para obtener de ellos aleaciones tales como el acero, bronce, etc. el vapor de agua se usa en las turbinas de vapor.
En la misma naturaleza se ve fenómenos que involucran cambios de fase tales como la formación de nubes (vapor de H2O), los ríos se congelan en invierno, en verano el hielo se derrite.
Para poder entender estos cambios de fase es necesario conocer las características de cada fase en particular.
Partimos por el hecho de que para una sustancia en las tres fases las moléculas son las mismas, es decir, las moléculas mantienen su identidad, lo que ocurre es que de una fase a otra cambia el carácter de las interacciones intermoleculares, es decir, la forma de los enlaces.
Segundo, en toda sustancia la atracción electrostática principalmente tiende a enlazar a las moléculas, mientras que debido al movimiento térmico de las moléculas éstas tienden a separarse.
El resultado final de esta “lucha” de dos tendencias un tanto antagónicas define la fase de la sustancia.
Fase Solida
Las moléculas están fuertemente enlazadas, forman lo que se denomina una estructura cristalina (cristales moleculares), las moléculas se sitúan en lugares determinados denominados nudos de la red cristalina.
Respecto de los cuales realizan vibraciones. Ejm.: Cristal de hielo.
Pero también los cristales pueden estar formado por átomos, por ejemplo, el ClNa, en los nudos de la red cristalina están el Cl y Na en forma consecutiva.
Dado que las moléculas y átomos están fuertemente unidos, los sólidos presentan dureza, mantienen una forma, durante la deformación surgen fuerzas que tienden a restablecer la forma y el volumen.
Fase Liquida
En esta fase las moléculas guardan un cierto orden, pero también ya aparece cierta movilidad, es decir las moléculas cambian de lugar continuamente.
Se observa que muchas propiedades de los líquidos son muy familiares a los sólidos, lo que verifica que aún hay un cierto orden.
Fase Gaseosa
En esta fase todas las moléculas viajan en forma independiente, dado que el movimiento térmico es más pronunciado, prevalece el desorden, prácticamente no se dá interacciones entre moléculas excepto raras veces cuando chocan.
Nota:
En las estrellas, donde se da temperaturas muy elevadas y presiones muy altas (condiciones extremas) los átomos están ionizados, en estas condiciones se dice que la sustancia está en forma de plasma.
Cambio de Fase
Es el re ordenamiento molecular que experimenta una sustancia debido a una variación de su energía interna, éste cambio se da bajo ciertas condiciones de presión y temperatura.
Por otro lado manteniendo la presión constante, se observa que por lo general las sustancias a bajas temperaturas se hallan en fase sólida; mientras que para altas temperaturas la fase es gaseosa.
- Fusión: Para fundir un cuerpo primero debemos entregarle calor para que llegue a temperatura determinada denominada temperatura de fusión
- Solidificación: Análogamente para solidificar o cristalizar a una sustancia primero debemos enfriarla hasta una temperatura adecuada denominada temperatura de solidificación o cristalización.
La experiencia muestra que la temperatura de fusión y la temperatura de cristalización son iguales. Es importante resaltar que durante el cambio de fase a pesar de que la sustancia gana calor (fusión, ebullición) la temperatura permanece constante mientras dura el cambio de fase.
¿Por qué la temperatura no cambia?
Respuesta: A medida que calentamos el movimiento de vibración de las moléculas, crece, por lo que aumenta la energía cinética media.
Pero esto (cuando llega a la temperatura de cambio de fase) origina el rompimiento de enlaces y por lo tanto la energía intermolecular disminuye bruscamente, en consecuencia la temperatura no se altera, observemos además que la disposición de las moléculas en el cristal se altera.
En el proceso de solidificación (por ejemplo) el proceso es inverso, cuando la sustancia pierde calor la energía cinética media disminuye, por lo tanto permite que las fuerzas electrostáticas puedan fijar las moléculas que estén muy “lentas” formándose de esta manera en forma paulatina la estructura cristalina.
Análogamente la temperatura de condensación y la temperatura de ebullición son iguales.
Otra de las características del cambio de fase es que la temperatura de cambio de fase queda definida al fijar las condiciones de presión ambiental que afecta a la sustancia, es decir, durante el cambio de fase la presión y la temperatura son constantes.
Calor Latente (CL)
¿Cuántas calorías es necesario dar a 1g de hielo que está a 0°C para que completamente cambie de fase? Rpta.: La experiencia demuestra que a condiciones normales de presión el hielo necesita para fundirse 80 calorías
En general se denomina calor latente (CL) a la cantidad de calor que 1 g de sustancia necesita para cambiar de fase completamente (fusión, ebullición).
Nota: Si tenemos 1g de agua líquida a 0°C le debemos extraer 80 calorías para que ella se cristalice por completo. ( CLF = 80cal/gr)
Calor de Transformación (QT)
Es el calor total que una sustancia debe ganar o perder para lograr cambiar de fase. Es necesario también ver las diferencias entre la ebullición y la evaporación
- Ebullicion
Es un proceso violento que se da en todas las partes del líquido y se da a una temperatura específica.
- Evarizacion
A cualquier temperatura, existen partículas que tienen mayor velocidad promedio que las otras, éstas son lo suficientemente rápidas para llegar a la superficie libre del liquido, y pueden inclusive vencer la atracción de las moléculas vecinas y abandonar el líquido.
Las moléculas que abandonan este último forman en la superficie vapor.
- La velocidad de la evaporación depende del género del líquido
- La evaporación es a cualquier temperatura
- Cuanto más alta es la temperatura del líquido tanto mayor será la rapidez del líquido con que transcurre la evaporación
- Al desplazar con el viento o soplando las moléculas sobre la superficial del líquido transcurre más rápido la evaporación
- La velocidad de evaporación de un liquido depende del área de la superficie libre del líquido
- Cuando el líquido se evapora se enfría, es decir su temperatura disminuye.
Actividades de Cambio de Fase
En esta parte te presentaremos algunos ejercicios que encontraras en la separata educativa que podrás descargar más adelante.
- En un recipiente con capacidad calorífica despreciable se tienen 800 g de agua a 40°C. Se entregan 40Kcal. Determine la temperatura final del agua.
- En un recipiente de capacidad calorífica despreciable se tiene 100g de una sustancia desconocida a 20°C. Se introduce 50g de agua a 80°C, alcanzándose una TE = 60°C. Determine el calor específico de la sustancia desconocida (en cal/g – °C)
- Se tiene 20g de vapor a 110°C. Determine el calor que hay que quitarle para condensarlo completamente.
- Se tiene 50g de hielo a –10°C al cual se le agregan 5kcal. Determine la temperatura final.
- Se tiene 100g de hielo a 0°C. Determine la cantidad de calor necesario para fusionarlo (derretirlo)
- En un recipiente de C = 50 cal/°C se tiene una mezcla de 600 g y de agua con alcohol a 60°C y se vierten 200g de agua a 20°C, obteniéndose una TE = 50°C. Determine la masa de alcohol en la mezcla inicial (Cealcohol = 0,5 cal/g-°C)
- Se mezclan 40g de hielo a –35°C con 20g de vapor a 100°C. Determine TE del sistema
Al término de cada ficha educativa encontraras una tarea domiciliaria. Estas actividades permitirán a los estudiantes de Cuarto de Secundaria consolidad sus aprendizajes.
Con solo UN CLICK obtendrás este increíble material educativo sobre Cambio de Fase.
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