Los estados de la materia

Los diferentes estados en que podemos encontrar la materia de este universo en el que vivimos se denominan estados de agregación de la materia, porque son las distintas maneras en que la materia se "agrega", distintas presentaciones de un conjunto de átomos. Los estados de la materia son cinco:

1. Sólido

2. Líquido

3. Gaseoso

4. Plasma

5. Condensado de Bose-Einstein

Los tres primeros son de sobra conocidos por todos nosotros y los encontramos en numerosas experiencia de nuestro día a día. El sólido lo experimentamos en los objetos que utilizamos, el líquido en el agua que bebemos y el gas en el aire que respiramos.

El plasma es un estado que nos rodea, aunque lo experimentamos de forma indirecta.

El plasma es un gas ionizado, esto quiere decir que es una especie de gas donde los átomos o moléculas que lo componen han perdido parte de sus electrones o todos ellos. Así, el plasma es un estado parecido al gas, pero compuesto por electrones, cationes (iones con carga positiva) y neutrones. En muchos casos, el estado de plasma se genera por combustión.

El Sol situado en el centro de nuestro sistema solar está en estado de plasma, no es sólido, y los conocidos tubos fluorescentes contienen plasma en su interior (vapor de mercurio). Las luces de neón y las luces urbanas usan un principio similar.

La ionosfera, que rodea la tierra a 70,80 km de la superficie terrestre, se encuentra también en estado de plasma.

El viento solar, responsable de las deliciosas auroras boreales, es un plasma también.

En realidad, el 99% de la material conocida del universo se encuentra en estado de plasma. Aunque también es verdad que sólo conocemos el 10% de la material que compone el universo. Esto significa que el escaso 105 de materia que hemos estudiado, el 99% es plasma, o sea, casi todo es plasma en el universo.

Es interesante analizar que los griegos sostenían que el universo estaba formado por cuatro elementos: aire, agua, tierra y fuego. Haciendo un símil, podríamos asignar un elemento físico a cada elemento filosófico:

Aire – Gas

Agua – Líquido

Tierra – Sólido

Fuego – Plasma

¿Dónde podemos incluir el condensado de Bose – Einstein?

Condensado de Bose – Einstein

En 1920, Santyendra Nath Bose desarrolló una estadística mediante la cual se estudiaba cuándo dos fotones debían ser considerados como iguales o diferentes. Envió sus estudios a Albert Einstein, con el fin de que le apoyara a publicar su novedoso estudio en la comunidad científica y, además de apoyarle, Einstein aplicó lo desarrollado por Bose a los átomos. Predijeron en conjunto el quinto estado de la materia en 1924.

No todos los átomos siguen las reglas de la estadística de Bose-Einstein. Sin embargo, los que lo hacen, a muy bajas temperaturas, se encuentran todos en el mismo nivel de energía.

Ya hemos escuchado de los 3 estados de la material: sólido,liquido y gaseoso. peróxido a pesar de su existencia de estos 3 estados de la materia existen otros 2 estados más que son: plasma,y el quinto estado es el condensado de Bose-Einstein.

existen en la superficie terrestres , solo que algunas sustancias pueden encontrarse de modo natural en los 3 estados ,tal es el caso del agua.

la mayor parte de las sustancias se presentan en un estado concreto .por ejemplo: los metales o las sustancias que constituyen los minerales se encuentran en un estado solido y el oxigeno o el CO2 en estado gaseoso.

Sus definiciones y complementación es de los estado de la materia. Juntó a sus propiedades que hacen que sea el complemento necesario de sus características con forme así propiedad o estado de agregación.

Desarrollo

1.1 Los solidos

en los solidos , las partículas están unidas por fuerzas muy protegidas por su intensidad , y por fuerzas de atracción muy grandes,y por lo que se mantienen unidas y fijas en un mismo lugar , solo vibran unas al lado de otras .sus propiedades :tienen forma y volumen constantes, se caracterizan por la rigidez y regularidad de sus propias estructuras .No se pueden comprimir, pues no es posible reducir o disminuir su volumen presionándolos. Aumenta su volumen cuando se calientan , y se contraen: disminuyendo su volumen cuando se enfrían.

1.2Los líquido

las partículas están unidas pero las fuerzas de atracción son más débiles que en los solidos,de modo que las partículas se mueven y chocan entre ellos,vibrando y deslizando unas sobre otras. sus propiedades: No tienen forma fija pero si volumen. La variabilidad de forma y el presentar una propiedad muy especifica son características de los líquidos . Los líquidos. Los líquidos toman forma del recipiente que los contienen.

Fluyen o se escurren con mucha facilidad.

1.3Los gases

en los gases , las fuerzas de atracción son casi inexistentes. por lo que las partículas están muy separadas unas de otras y se mueven rápidamente y en cualquier dirección, y desplazarse a largas distancias, propiedades no tienen ni forma ni volumen fijos. en ellos es muy caracterizada una gran variación de volumen que experimentan cambiar las condiciones de temperatura y presión.

1.4Plasma

existe este estado de la materia llamado plasma, que se forman bajo temperatura y presión es extremadamente altas. un ejemplo de plasma presente en nuestro universo es mejor plasma terrestre: los rayos durante una tormenta el fuego, el magma, la lava, la ionosfera y la aurora boreal. placas espaciales y astrofísicos: las estrellas, los vientos solares y el medio interplanetario, etc.. la materia entre las estrellas entre unas de ellas la estrella mas grande es el sol.

1.5Estado confesado de de Bose-Einteins

representa un quinto estado de la materia vito por primera vez en 1955. El estado lleva el nombre de satyendra Nath Bose y Albert Einteins, quien predijo su existencia hacia 1920. Los condensados B-E son súper fluidos gaseosos enfriados a temperaturas muy cercanas al cero absoluto -273°C o -459,67 °F.

Las propiedades son muy complejas en la vida humana algunas de ellos los podemos ver en la naturaleza, ejemplo: sobre los estados de la materia .

Los estados de la materia es necesario distinguimos unos de otros para poder darnos cuenta en que los 3 estados de agregación más conocidos son sólido, liquido y gaseosos, y después, le siguen los otros 2,

Conclusión

aunque el mas reconocido de esos 2 estados de la materia es el plasma, es mas reconocido que el estado Confesado de Bose-Einstein.

Estado Sólido: podemos ver que los átomos se hallan dispuestos en un volumen pequeño, se sitúan adyacentes, uno al lado del otro, aunque no en contacto, formando generalmente una estructura.

Estado Líquido: los átomos se encuentran esparcidos en un volumen mayor, sin seguir ninguna estructura. La separación entre cada átomo es mayor que en el sólido.

Estado Gaseoso: los átomos ocupan un volumen mucho mayor. Es el estado en que los átomos están más separados.

Estado de Plasma: sus componentes no son átomos, sino partículas individuales y núcleos de átomos. Parece un gas, pero formado por iones (cationes -núcleos y protones con carga positiva-, neutrones sin carga y electrones -con carga negativa-). Cada componente del estado de plasma está cargada eléctricamente y el conjunto ocupa un gran volumen.

el plasma es un estado que nos rodea, aunque lo experimentamos de forma indirecta. El plasma es un gas ionizado, esto quiere decir que es una especie de gas donde los átomos o moléculas que lo componen han perdido parte de sus electrones o todos ellos. Así, el plasma es un estado parecido al gas, pero compuesto por electrones, cationes (iones con carga positiva) y neutrones.

El Sol situado en el centro de nuestro sistema solar está en estado de plasma, no es sólido, y los conocidos tubos fluorescentes contienen plasma en su interior (vapor de mercurio).

En realidad, el 99% de la material conocida del universo se encuentra en estado de plasma. Aunque también es verdad que sólo conocemos el 10% de la material que compone el universo. Esto significa que el escaso 105 de materia que hemos estudiado, el 99% es plasma, o sea, casi todo es plasma en el universo.

Condensado de Bose-Einstein: todos los átomos se encuentran en un mismo lugar. En la figura 1, la única bola roja representa la posición donde se hayan todos lo átomos, pero no uno sobre otro, sino todos ocupando el mismo espacio físico.

Para hacernos una idea de lo que sería un objeto cotidiano estando en estado de Bose-Einstein, proponemos imaginar que varias personas estuvieran sentadas en la misma silla, no una sentada sobre otra, sino literalmente todas sentadas en la misma silla, ocupando el mismo espacio en el mismo momento.

Explicación a través del concepto de ondas

Una explicación de cómo se forma el CBE es teniendo en cuenta que la

temperatura de un sistema es una medida del movimiento de sus átomos.

Los átomos, como todas las partículas, son también ondas (dualidad onda-corpúsculo ). Están moviéndose continuamente, y cuanto más lento se mueven, su longitud de onda es más larga.

¿Cuán frío debe estar el condensado de Bose-Einstein?

La temperatura es una medida del movimiento de los átomos de un sistema. Si lo que se desea es parar los átomos, deberemos bajar la temperatura lo máximo posible con el fin de alcanzar el valor más cercano al cero absoluto (0 K).

La temperatura más baja que se encuentra de forma natural en el universo es de 3 K, que corresponde a la radiación de fondo. Ésta es una radiación uniforme y de baja energía que se encuentra en cualquier dirección del universo.

Para conseguir el CBE es necesario enfriar los átomos a una temperatura muchísimo menor. Normalmente se han usado átomos de rubidio o sodio y se han debido enfriar a una temperatura de 0,000 000 001 K !!!

Propiedades de la materia en estado de CBE

Después de 77 años de que fuera predicho el estado de CBE, Eric Cornell, Wolfgang Ketterle y Carl Wieman fueron galardonados en 2001 con el premio Nobel de Física por la obtención en 1995 de la condensación de Bose-Einstein utilizando gases atómicos diluidos, así como por sus estudios sobre las propiedades que muestra la materia cuando se encuentra en este estado.

Según declaraciones de Weiman (el constructor de la nevera que ha sido capaz de alcanzar los 0,000 000 001K), los átomos enfriados sufren esta transición al estado CBE que las ecuaciones dicen que pasa. Es como una propiedad de la materia y, a la vez, tan contrario a la intuición, que parece magia.

Algunas de estas propiedades que muestran los átomos en estado de CBE son las siguientes:

1. Los átomos están congelados, todo lo quietos que permiten las leyes de la mecánica cuántica. La interacción entre ellos es muy débil y entonces puede estudiarse el efecto que tiene sobre ellos la gravedad.

Los resultados muestran que estos átomos se caen como si fueran una roca (a escala atómica), pero siguen siendo un gas!! Se comportan como un sólido, pero no lo son… Por eso a veces al estado de CBE se le ha denominado hielo cuántico.

2. Los átomos son coherentes, forman una única onda, como la luz láser. Los átomos del CBE son a los normales como la luz láser a la de una bombilla casera.

3. Un grupo de átomos en CBE se comporta muy extrañamente ante la interacción con otro grupo de átomos diferente también en estado de CBE.

Cuando se pone 2 átomos normales uno encima del otro, se obtiene el doble de átomos. Hasta aquí, bien. Pero si se coloca un condensado de Bose-Einstein encima de otro, deja de haber átomos en esa región!!

Todas estas propiedades de la materia y otras en estado de CBE siguen siendo estudiadas. Actualmente existen en el mundo veinte grupos experimentales con capacidad para crear y manipular condensados de Bose-Einstein. Ya veremos qué nos depara todo esto.

Propiedades de la materia en estado de CBE

Se ve como una pequeña masa en el fondo de una trampa magnética. Como una gota de agua que se condensa cuando se enfría el aire.

Los tamaños obtenidos de CBE más grandes son del tamaño de una pepita de melón. En la generación de un condensado de Bose-Einstein, como aún suele haber átomos normales alrededor, el condensado suele mostrarse como si fuera la semilla dentro de una cereza.

Bibliografía

los-estados-de-la-materia.blogspot.in/p/los-cinco-estados-de-la-materia.html?m=1

Autor:

Jorge Noel

Jorge Morales