Cambios de estado — Problemas

Despliega ▶ Solución solo después de resolver.

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Bloque A – Identificación de cambios

Problema 1

Indica el cambio de estado que se produce en cada caso e indica si es progresivo o regresivo:

a) Una bola de hielo se derrite al sol. b) Se forma rocío sobre la hierba al amanecer. c) Se forma escarcha en una ventana fría. d) El alcohol del termómetro «desaparece» al calentarlo mucho. e) Se solidifica el chocolate fundido. f) La nieve carbónica se convierte en niebla.

▶ Solución

a) Fusión – progresivo b) Condensación – regresivo c) Sublimación inversa (deposición) – regresivo d) Vaporización – progresivo e) Solidificación – regresivo f) Sublimación directa – progresivo

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Bloque B – Estados de la materia

Problema 2

Completa la tabla:

Propiedad	Sólido	Líquido	Gas
¿Forma propia?
¿Volumen propio?
¿Compresible?

▶ Solución

Propiedad	Sólido	Líquido	Gas
Forma propia	Sí	No	No
Volumen propio	Sí	Sí	No
Compresible	No	No	Sí

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Bloque C – Temperaturas características

Problema 3

Indica en qué estado está cada sustancia a 25 °C:

• Mercurio (T_f = −39 °C, T_e = 357 °C)
• Etanol (T_f = −114 °C, T_e = 78 °C)
• Hierro (T_f = 1 535 °C, T_e = 2 750 °C)
• Oxígeno (T_f = −219 °C, T_e = −183 °C)

▶ Solución

• Mercurio: líquido (entre −39 y 357 °C)
• Etanol: líquido (entre −114 y 78 °C)
• Hierro: sólido (25 < 1 535)
• Oxígeno: gas (25 > −183)

Problema 4

Si calentamos hierro desde 25 °C, ¿qué cambios va sufriendo en orden?

▶ Solución

1. Dilatación sólida hasta 1 535 °C.
2. Fusión a 1 535 °C (T constante).
3. Dilatación líquida hasta 2 750 °C.
4. Vaporización a 2 750 °C (T constante).
5. Dilatación gaseosa.

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Bloque D – Densidad y dilatación

Problema 5

Razona por qué un globo de helio se «encoge» cuando lo metes en un congelador y se «hincha» al sol.

▶ Solución

El globo es flexible, por lo que la presión dentro puede equilibrarse con la atmosférica.

• Al meterlo en el congelador, la T disminuye → las partículas se mueven más despacio → el gas se contrae → V disminuye.
• Al sol, T aumenta → las partículas se mueven más rápido → el gas se dilata → V aumenta.

Problema 6

Explica por qué las botellas de cristal con líquido se rompen si las metemos en el congelador con el tapón cerrado.

▶ Solución

El agua, al solidificarse, aumenta su volumen (excepción del agua). El hielo necesita más espacio que el agua líquida, pero el cristal no cede → la presión interna sobre las paredes crece hasta romperla.

Problema 7

Una vía de tren de 100 m se calienta en verano y aumenta su longitud 4 cm. Calcula la nueva longitud y explica por qué se dejan juntas de dilatación.

▶ Solución

Nueva longitud = 100 m + 0,04 m = 100,04 m. Si las vías estuvieran soldadas sin huecos, la dilatación generaría tensiones que las deformarían (pandeo). Las juntas absorben la dilatación.

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Bloque E – Presión y temperatura de los gases

Problema 8

Una bombona contiene un gas a 1,5 atm y 20 °C. Si la dejamos al sol y la temperatura sube hasta 60 °C (volumen constante), explica cualitativamente qué ocurre con la presión.

▶ Solución

A V constante, p y T son directamente proporcionales (en kelvin). Como T aumenta, las partículas chocan con más fuerza y frecuencia con las paredes → la presión aumenta. Por eso es peligroso exponer bombonas al sol.

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Bloque F – Viscosidad y vida cotidiana

Problema 9

Explica por qué: a) Es más fácil verter aceite caliente que aceite frío. b) La miel fluye con dificultad cuando la sacas del frigorífico.

▶ Solución

La viscosidad de un líquido disminuye con la temperatura: a) El aceite caliente tiene menor viscosidad → fluye más fácilmente. b) La miel fría tiene mayor viscosidad → cae con dificultad.

Problema 10

Razona si las siguientes afirmaciones son verdaderas o falsas:

a) La evaporación solo ocurre a la temperatura de ebullición. b) Durante la fusión la temperatura se mantiene constante. c) La masa de una sustancia cambia al cambiar de estado. d) El hielo es más denso que el agua líquida. e) Una sustancia a 25 °C siempre está líquida.

▶ Solución

a) Falsa. La evaporación ocurre a cualquier T por debajo de la ebullición, en la superficie. b) Verdadera. La energía se invierte en romper la red, la T no varía. c) Falsa. La masa se conserva. d) Falsa. Es menos denso (por eso flota). e) Falsa. Depende de los puntos de fusión y ebullición de cada sustancia.