El modelo de partículas y los estados de agregación

Al preparar un refresco usas agua de la llave, echas unos cubos de hielo y, al fondo de la cocina, sale vapor de una olla. Nombra los tres estados en los que se puede encontrar el agua y escribe un ejemplo de la vida diaria para cada uno, distinto de los que aparecen aquí.

Completa 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 $\dots$». Explica 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.

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

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. Relaciona cada tipo de movimiento con una de estas observaciones y justifica 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.

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

Explica 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 jeringuilla llena de aire y empuja el émbolo: el aire se puede comprimir bastante. Si llena la jeringuilla 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?

Al inflar un balón, el aire que entra acaba ocupando todo su interior. Da igual que el balón sea esférico, como los de fútbol, u ovalado, como los de rugby: el aire siempre lo llena por completo. En la figura se representan sus partículas dentro del balón.

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

Un colchón hinchable recién inflado está duro: al apretarlo con la mano, notas que resiste. Explica, 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 balones: uno deshinchado, que está blando, y otro recién inflado, que está duro. Dentro del segundo hay muchas más partículas de aire, como se muestra en la figura.

Explica, pensando en los choques de las partículas contra las paredes del balón, por qué el balón inflado está más duro.

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

Valeria llena una jeringuilla 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) ¿Ha cambiado el número de partículas de aire dentro de la jeringuilla?
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? Razona las tres respuestas.

Sofía se pone colonia en la muñeca en su cuarto y, al poco rato, su hermano la huele desde la sala 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 remover, 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 ha ocurrido? Explícalo 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 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 crees que la difusión es mucho más rápida en los gases que en los líquidos? Piensa en la distancia entre las partículas y en lo libres que están para moverse.

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

En un bote de desodorante se lee: «No exponer a temperaturas superiores a $50\ ^\circ\text{C}$». El bote es hermético y contiene gas a presión. Explica qué les pasa a las partículas del gas cuando el bote se calienta y por qué el bote 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 pinchazos. Explica, con la teoría cinético-molecular, qué ha pasado 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. Explica 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 del refrigerador y otro con agua caliente. Deja caer una gota de colorante en cada uno, al mismo tiempo y sin agitar, como se muestra en la figura.

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

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

Explica, pensando en los choques de las partículas de dentro y de fuera, por qué el globo crece al disminuir la presión exterior.

Una botella de plástico vacía y bien cerrada se queda dentro de un carro al sol: al rato está abombada, como hinchada. Si la metes en el refrigerador unas horas, aparece arrugada, hundida hacia adentro. Explica 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) Explica por qué el calor del agua ayuda a desabollarla: ¿qué hacen las partículas del aire de dentro?
2. b) ¿Funcionaría el truco si la pelota tuviera un pequeño agujero? Justifica la respuesta.

Diseña un experimento para comprobar que las partículas de un gas están en continuo movimiento usando solo un ambientador en spray, un cronómetro y una cinta métrica. Indica:

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

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