¿Por qué el agua puede encontrarse en los tres estados?

Los estados del agua dependen de la energía de las moléculas H₂O y de la fuerza que las mantiene unidas entre sí. Para imaginar esta fuerza, pensemos que la molécula es como un imán y que los hidrógenos tienen una carga positiva y el oxígeno una negativa.

El agua se presenta naturalmente en estado líquido, pero basta enfriarla lo suficiente (alcanzar el punto de congelación; es decir, una temperatura de 0 ºC) para que pase a estado sólido (conocido como hielo), o calentarla lo suficiente (alcanzar el punto de ebullición; es decir, una temperatura cercana a los 100 ºC) ...

Tanto la condensación como la precipitación son flujos importantes en nuestro ciclo del agua. A medida que se mueve, el agua puede cambiar de forma entre líquido, sólido y gas. La circulación mezcla el agua en los océanos y transporta el vapor de agua en la atmósfera.

El estado de agregación depende de la temperatura. Cuando sacamos hielo del congelador y se calienta, su temperatura va aumentando. Al llegar a 0 ºC, el hielo empieza a convertirse en agua y ya, aunque se siga calentando, la temperatura no cambia.

El agua es la única sustancia natural que se encuentra en sus tres estados: estado sólido (hielo), estado del agua gaseoso (vapor), estado del agua líquido (su estado natural).

El cambio de estado de sólido a líquido se llama fusión y la temperatura a la cual se produce se llama punto de fusión. El calor latente de fusión (L_f)de una sustancia es el calor por unidad de masa necesario para que la sustancia cambie de la fase sólida a la líquida, a su temperatura de fusión.

La evaporación del agua es un proceso físico por el cual el agua pasa de estado líquido a estado gaseoso o vapor de agua. Este proceso tiene lugar sobre la superficie del agua a partir de una temperatura determinada y hasta que el espacio se satura de vapor.

El estado físico de la materia depende del grado de movimiento de sus partículas, por lo tanto, depende de factores externos, como la temperatura y presión. Los cambios de estado físico se producen por aumento o disminución de temperatura y variación de presión.

Dependiendo del calor específico de la sustancia, la elevación de la temperatura es directamente proporcional a la cantidad de calor suministrado e inversamente proporcional a la masa de la sustancia. Si las moléculas de la sustancia se mueven o vibran lo suficiente, se produce un cambio de estado.

El ciclo del agua es impulsado por la energía solar. El sol calienta la superficie del océano y otras aguas superficiales, lo que evapora el agua líquida y sublima el hielo, convirtiéndolo directamente de sólido a gas. Estos procesos impulsados por el sol mueven el agua hacia la atmósfera en forma de vapor de agua.

La presión no tiene influencia sobre la temperatura de ebullición del agua. La presión y el peso son la misma magnitud física y utilizan las mismas unidades.

Cuando la temperatura de la superficie del agua se eleva, el agua se evapora con mayor facilidad, lo que contribuye a que las pequeñas tormentas que se forman en el océano se conviertan en sistemas de mayor tamaño e intensidad.

Variando la temperatura o la presión, podemos cambiar la materia de un estado a otro. Por ejemplo, podemos conseguir que un líquido se convierta en sólido disminuyendo su temperatura. Y para pasar de un líquido a un gas la aumentaremos, siempre y cuando la presión se mantenga constante.

«Agua» es el nombre del estado líquido de H2O a temperatura y presión ambiente estándar. Forma precipitaciones en forma de lluvia y aerosoles en forma de niebla. Las nubes se forman a partir de gotas suspendidas de agua y hielo, su estado sólido.

Recientemente, un grupo de científicos ingleses del Laboratorio Nacional de Ridge ha descubierto que después de someter el agua a una fuerte presión, el comportamiento de sus moléculas presenta un nuevo estado: el “tunelar”.

Los términos evaporación o vaporización se aplican al paso del estado líquido al estado gaseoso. Cuando el fenómeno se produce únicamente en la superficie de la masa líquida se designa como evaporación. Si el paso a vapor tiene lugar afectando toda la masa líquida se denomina vaporización o ebullición.

Las tres formas principales de materia se denominan sólidos, líquidos y gases. La materia es todo lo que ocupa espacio y tiene peso. Un sólido mantiene su forma, un líquido toma la forma de su recipiente y un gas llena su recipiente.

De sólido a líquido y viceversa

Al calentar una determinada cantidad de hielo, aumentamos su temperatura, y al cabo de cierto tiempo, se convierte en líquido. El proceso mediante el cual un sólido pasa al estado líquido se llama fusión. El proceso inverso, de líquido a sólido, se denomina solidificación.

Solidificación:Es el paso de un líquido a sólido por medio del enfriamiento; el proceso es exotérmico.

Normalmente las sustancias cuando se congelan ocupan menos espacio, pero el agua ocupa más porque su estructura es hexagonal, lo que hace que haya menos moléculas en el mismo volumen. Y esa es la razón de que se expanda cuando se congela.

Cuando se eleva el calor (por ejemplo, cuando el agua hierve), la mayor energía cinética de las moléculas de agua causa que los puentes de hidrógeno es rompan completamente y permite que las moléculas de agua escapen hacia el aire como gas.

El calor del Sol hace que el agua se evapore de los océanos, lagos y arroyos. La evaporación ocurre cuando el agua líquida en la superficie de la Tierra se transforma en vapor de agua en nuestra atmósfera. El agua de las plantas y los árboles también ingresa a la atmósfera. A esto se le llama transpiración.

La condensación es el cambio del agua de su estado gaseoso (vapor de agua) a su estado líquido.

Evaporación: En física, la evaporación es un proceso por el cual una sustancia en estado líquido pasa al estado gaseoso, tras haber adquirido energía suficiente para vencer la tensión superficial.

El punto de ebullición es la temperatura a la que un líquido cambia de fase a gas. La ebullición ocurre cuando la presión de vapor de un líquido es igual a la presión atmosférica del gas fuera de él. Debido a esto, a medida que cambia la presión exterior, también cambia el punto de ebullición del líquido.

En cuanto la temperatura asciende y se sitúa por encima de 0 °C, el hielo empieza a derretirse. Si el hielo recibe energía (calor) suficiente, lo absorbe y cambia su fase de hielo a agua mediante el proceso de fusión.

A mayor temperatura, un material puede pasar de estado sólido a líquido o de líquido a gas. Al disminuir la temperatura, un material en estado gaseoso puede pasar a estado líquido y un líquido, a sólido. La materia puede cambiar de un estado de agregación a otro; estos cambios reciben un nombre.