El modelo cinético-molecular y los estados de agregación

Al preparar un refresco usás agua de la canilla, echás unos cubitos de hielo y, al fondo de la cocina, sale vapor de una olla. Nombrá los tres estados en los que se puede encontrar el agua y escribí un ejemplo de la vida diaria para cada uno, distinto de los que aparecen aquí.

Completá la frase con las palabras que faltan: «Según la teoría cinético-molecular, toda la materia está formada por $\dots$ muy pequeñas que están en continuo $\dots$». Explicá después con tus palabras por qué no podemos ver esas partículas.

Aitana deja en la estantería de su cuarto una piedra que recogió en la playa. La piedra no cambia ni de forma ni de tamaño, esté donde esté. La figura muestra cómo están ordenadas las partículas dentro de un sólido como ella.

Explicá, con la teoría cinético-molecular, por qué los sólidos tienen forma y volumen propios. Pensá en cómo están unidas sus partículas y en cómo se mueven.

Mateo vuelca el jugo de un vaso ancho a una botella angosta: el jugo cambia de forma, pero la cantidad de jugo es la misma. La figura muestra el jugo en los dos recipientes.

Explicá por qué un líquido tiene volumen propio pero no forma propia, pensando en cómo se mueven sus partículas.

Paula tapa con el dedo la salida de una jeringa llena de aire y empuja el émbolo: el aire se puede comprimir bastante. Si llena la jeringa de agua y repite la prueba, el émbolo apenas se mueve. La figura representa las dos pruebas.

¿Qué diferencia hay entre las partículas de un gas y las de un líquido que explica este resultado?

En un sólido las partículas vibran casi sin cambiar de sitio; en un líquido se deslizan unas sobre otras; en un gas se mueven libremente por todo el recipiente. Relacioná cada tipo de movimiento con una de estas observaciones y justificá la relación:

1. a) Un bloque de hierro conserva siempre su forma.
2. b) El agua de una botella puede echarse en un vaso.
3. c) El aire de un globo llena todo su interior.

Al inflar una pelota, el aire que entra acaba ocupando todo su interior. Da igual que la pelota sea esférica, como las de fútbol, u ovalada, como las de rugby: el aire siempre la llena por completo. En la figura se representan sus partículas dentro de la pelota.

Explicá qué hacen las partículas de un gas y por qué los gases no tienen ni forma ni volumen propios.

Un colchón inflable recién inflado está duro: al apretarlo con la mano, notás que resiste. Explicá, con la teoría cinético-molecular, qué hacen las partículas del aire contra las paredes interiores del colchón y por qué eso explica que notemos esa resistencia.

Martina compara dos pelotas: una desinflada, que está blanda, y otra recién inflada, que está dura. Dentro de la segunda hay muchas más partículas de aire, como se muestra en la figura.

Explicá, pensando en los choques de las partículas contra las paredes de la pelota, por qué la pelota inflada está más dura.

En una garrafa pequeña de camping gas cabe gas suficiente para llenar muchos globos grandes. ¿Cómo es posible que tanto gas quepa en un recipiente tan pequeño? Relacionalo con los espacios vacíos que hay entre las partículas de un gas.

Valeria llena una jeringa con $10\ \text{mL}$ de aire, tapa la salida con el dedo y empuja el émbolo hasta dejar el aire en $5\ \text{mL}$.

1. a) ¿Cambió el número de partículas de aire dentro de la jeringa?
2. b) ¿Qué ocurre con el número de choques de las partículas contra las paredes en cada segundo?
3. c) ¿Aumenta o disminuye la presión del aire? Justificá las tres respuestas.

Los globos sonda que miden el tiempo atmosférico se sueltan medio inflados. Al subir, la presión del aire exterior es cada vez menor, y el globo se infla más y más hasta que estalla. La figura muestra el globo al soltarlo y a gran altura.

Explicá, pensando en los choques de las partículas de adentro y de afuera, por qué el globo crece al disminuir la presión exterior.

Sofía se echa colonia en la muñeca en su cuarto y, al poco rato, su hermano la huele desde el living sin que corra aire. ¿Cómo llegaron las partículas de la colonia hasta la nariz de su hermano? ¿Cómo se llama ese fenómeno?

Hugo deja caer, con cuidado y sin revolver, una gota de tinta en un vaso de agua. Al cabo de un rato, toda el agua se ha teñido de color, como se muestra en la figura.

¿Qué fenómeno ocurrió? Explicalo con la teoría cinético-molecular: ¿qué hacen las partículas de la tinta y las del agua?

Si se escapa un poco de gas de una garrafa de gas (o de una bombona de butano), se huele en toda la cocina en pocos segundos. En cambio, una gota de tinta en un vaso de agua tarda varios minutos en teñirlo por completo. ¿Por qué creés que la difusión es mucho más rápida en los gases que en los líquidos? Pensá en la distancia entre las partículas y en lo libres que están para moverse.

Al pasar por delante de una panadería sentís el olor del pan recién hecho, pero el olor no llega al instante: tarda unos segundos en recorrer los pocos metros hasta vos, aunque las partículas del aroma se mueven muy rápido. ¿Qué les ocurre a esas partículas en el camino? Pensá en las partículas del aire que ya hay entre la panadería y tu nariz.

Diseñá un experimento para comprobar que las partículas de un gas están en continuo movimiento usando solo un desodorante de ambiente en aerosol, un cronómetro y una cinta métrica. Indicá:

1. a) Qué harías y qué medirías.
2. b) Qué resultado esperás obtener.
3. c) A qué conclusión llegarías si el resultado confirma la teoría.

En un envase de desodorante se lee: «No exponer a temperaturas superiores a $50\ ^\circ\text{C}$». El envase es hermético y contiene gas a presión. Explicá qué les pasa a las partículas del gas cuando el envase se calienta y por qué puede llegar a estallar.

Tras un paseo largo en bici un día de calor, Omar nota las ruedas más duras que al salir, sin haber usado la bomba y sin pinchaduras. Explicá, con la teoría cinético-molecular, qué pasó con las partículas del aire del interior de las ruedas.

En casa de Carla, la sopa caliente que acaban de servir se huele desde el pasillo, pero el gazpacho frío apenas se nota hasta acercar la nariz al plato. Explicá la diferencia con la teoría cinético-molecular: ¿qué efecto tiene la temperatura sobre las partículas y cómo influye eso en la difusión del olor?

En el laboratorio, Eric prepara dos vasos: uno con agua fría de la heladera y otro con agua caliente. Deja caer una gota de colorante en cada uno, al mismo tiempo y sin revolver, como se muestra en la figura.

1. a) Predecí qué se observará en cada vaso al cabo de cinco minutos.
2. b) Explicá tu predicción con la teoría cinético-molecular.
3. c) Enunciá una conclusión general que relacione la temperatura con la velocidad de la difusión.

Una botella de plástico vacía y bien cerrada se queda dentro de un auto al sol: al rato está abombada, como hinchada. Si la metés en la heladera unas horas, aparece arrugada, hundida hacia adentro. Explicá los dos cambios con la teoría cinético-molecular: qué hacen las partículas del aire interior en cada caso y qué ocurre con la presión.

Una pelota de ping-pong abollada, pero sin agujeros, se introduce en agua caliente y recupera su forma redonda.

1. a) Explicá por qué el calor del agua ayuda a desabollarla: ¿qué hacen las partículas del aire de adentro?
2. b) ¿Funcionaría el truco si la pelota tuviera un pequeño agujero? Justificá la respuesta.

Un vaso con agua olvidado en el alféizar de una ventana baja de nivel al cabo de unas semanas, aunque nadie toma de él. Explicá, con la teoría cinético-molecular, qué les pasa a las partículas más rápidas de la superficie del agua. Después, predecí qué ocurriría con el nivel del agua si el vaso estuviera tapado herméticamente y justificalo.