Estados del agua
El agua puede existir en tres estados diferentes: sólido, líquido y gaseoso. Estos estados están determinados por la temperatura y la presión a las que se encuentra el agua. A continuación se describen cada uno de estos estados:
- Agua sólida (hielo): Cuando el agua se enfría por debajo de los 0 grados Celsius (32 grados Fahrenheit), se solidifica y se convierte en hielo. En este estado, las moléculas de agua se organizan en una estructura cristalina, formando una sustancia sólida con una forma y volumen definidos.
- Agua líquida: El estado líquido del agua es el más común y familiar. Se encuentra en este estado a temperaturas entre 0 grados Celsius (32 grados Fahrenheit) y 100 grados Celsius (212 grados Fahrenheit) a presión atmosférica estándar. En este estado, el agua fluye libremente y adopta la forma del recipiente que la contiene. Tiene un volumen constante pero puede cambiar de forma.
- Vapor de agua (agua gaseosa): Cuando el agua se calienta por encima de los 100 grados Celsius (212 grados Fahrenheit), se convierte en vapor de agua, que es el estado gaseoso del agua. En este estado, las moléculas de agua están en constante movimiento y se dispersan en el aire. El vapor de agua es invisible, pero se puede condensar en gotas de agua visibles cuando se enfría.
Es importante destacar que estos son los estados más comunes del agua, pero bajo condiciones extremas de temperatura y presión, el agua también puede existir en otros estados, como el plasma (agua ionizada) o el estado amorfo (como el vidrio de agua). Sin embargo, estos estados son menos comunes y no se encuentran en las condiciones habituales de la Tierra.
Los cambios de estado del agua, como la solidificación, fusión (cambio de sólido a líquido) y la evaporación (cambio de líquido a gas), son procesos fundamentales en el ciclo del agua y desempeñan un papel vital en la naturaleza y en nuestras vidas diarias.
El agua es un líquido en el rango de temperaturas y presiones más adecuado para las formas de vida conocidas: a la presión de 1 atm, el agua es líquida entre las temperaturas de 273,15 K (0 °C) y 373,15 K (100 °C). Los valores para el calor latente de fusión y de vaporización son de 0,334 kJ/g y 2,23 kJ/g respectivamente.
Al aumentar la presión, disminuye ligeramente el punto de fusión, que es de aproximadamente −5 °C a 600 atm y −22 °C a 2100 atm. Este efecto es el causante de la formación de los lagos subglaciales de la Antártida y contribuye al movimiento de los glaciares. A presiones superiores a 2100 atm el punto de fusión vuelve a aumentar rápidamente y el hielo presenta configuraciones exóticas que no existen a presiones más bajas.
Las diferencias de presión tienen un efecto más dramático en el punto de ebullición, que es aproximadamente 374 °C a 220 atm, mientras que en la cima del Monte Everest, donde la presión atmosférica es de alrededor de 0,34 atm, el agua hierve a unos 70 °C. El aumento del punto de ebullición con la presión se puede presenciar en las fuentes hidrotermales de aguas profundas, y tiene aplicaciones prácticas, como las ollas a presión y motores de vapor. La temperatura crítica, por encima de la cual el vapor no puede licuarse al aumentar la presión es de 373,85 °C (647,14 K).
A presiones por debajo de 0,006 atm, el agua no puede existir en el estado líquido y pasa directamente del sólido al gas por sublimación, fenómeno explotado en la liofilización de alimentos y compuestos. A presiones por encima de 221 atm, los estados de líquido y de gas ya no son distinguibles, un estado llamado agua supercrítica. En este estado, el agua se utiliza para catalizar ciertas reacciones y tratar residuos orgánicos.
La densidad del agua líquida es muy estable y varía poco con los cambios de temperatura y presión. A la presión de una atmósfera, la densidad mínima del agua líquida es de 0,958 kg/l, a los 100 °C. Al bajar la temperatura, aumenta la densidad constantemente hasta llegar a los 3,8 °C donde alcanza una densidad máxima de 1 kg/l. A temperaturas más bajas, a diferencia de otras sustancias, la densidad disminuye. A los 0 °C, el valor es de 0,9999 kg/l; al congelarse, la densidad experimenta un descenso más brusco hasta 0,917 kg/l, acompañado por un incremento del 9 % en volumen, lo que explica el hecho de que el hielo flote sobre el agua líquida.
Fuente: Wikipedia