# 3.12. Rompan filas

# Teoría cinética de la materia

Imagina la organización de la materia como el despliegue de las legiones romanas en la Gallaecia.

En este escenario, la estructura de las fuerzas depende de cómo se agrupan y mueven sus componentes individuales bajo reglas estrictas.

Esta visión científica se fundamenta en la teoría cinético-molecular, que se resume en tres postulados esenciales para comprender los estados de agregación.

Un postulado se define como una proposición que, aunque no haya sido demostrada, se acepta como base necesaria para explicar un razonamiento posterior.

## 1.er Postulado

La materia se compone de partículas extremadamente pequeñas e indivisibles.

El espacio existente entre estas partículas es vacío absoluto, sin ninguna otra sustancia que lo ocupe.

## 2.º Postulado

Las partículas experimentan fuerzas de atracción mutua cuya intensidad determina el estado físico.

En los sólidos, estas fuerzas son tan intensas que fijan las posiciones de las partículas; en los líquidos son moderadas y en los gases resultan prácticamente nulas.

## 3.er Postulado

Las partículas se encuentran en constante movimiento aleatorio y rectilíneo.

Este desplazamiento solo se interrumpe mediante colisiones elásticas entre las propias partículas o contra los límites del recipiente que las contiene.

## Lectura facilitada

Imagina que la materia se organiza como los soldados de un ejército.

Todo depende de cómo se agrupan y cómo se mueven según las normas.

Para entender esto, la ciencia usa la teoría cinético-molecular.

Esta teoría explica cómo funcionan los estados de la materia y se divide en tres ideas principales:

- 1.er postulado: La materia está formada por partículas muy pequeñas.
- 2.º postulado: Las partículas se atraen entre sí y, dependiendo de la intensidad, tendrás el estado sólido, líquido y gaseoso.
- 3.er postulado: Las partículas se mueven en línea recta, sin ningún orden, hasta que chocan con otra partícula.

## La estructura de la materia

## Sólidos

Se asemejan a la formación en tortuga de una legión romana, donde los soldados mantienen posiciones rígidas y una organización estricta.

En este estado, las partículas están estrechamente unidas formando una estructura ordenada y estable.

Las partículas no se desplazan y únicamente presentan un movimiento vibratorio que se intensifica al elevarse la temperatura.

- Mantienen forma y volumen constantes.
- Presentan una nula capacidad de compresión o expansión.

## Líquidos

Recuerdan a la flexibilidad de los guerreros, que se adaptan al terreno para defender su territorio.

Las partículas mantienen su proximidad pero poseen libertad para desplazarse, permitiendo que la sustancia fluya.

Las fuerzas de atracción son menos intensas que en los sólidos, lo que permite que las partículas se organicen en capas que pueden deslizarse unas sobre otras.

- Su forma es variable para adaptarse al recipiente, aunque su volumen permanece constante.
- No se expanden y su resistencia a la compresión es muy elevada debido a las fuerzas intermoleculares remanentes.

## Gases

Representan la dispersión de las tropas tras una escaramuza, moviéndose de forma independiente por el campo de batalla.

En el estado gaseoso, las partículas se encuentran a grandes distancias unas de otras.

Las fuerzas de atracción son mínimas, permitiendo un movimiento caótico, veloz y en todas las direcciones del espacio disponible.

- Tanto su forma como su volumen son variables.
- Poseen una gran capacidad para expandirse hasta ocupar todo el recipiente y para comprimirse bajo presión.

## Apoyo visual

Sólidos

Partículas unidas, ordenadas y estables.
Solo vibración, sin desplazamiento.
Forma y volumen constantes.
Nula capacidad de compresión.

Líquidos

Partículas próximas, en capas que se deslizan.
Libertad para desplazarse (fluyen).
Forma variable, volumen constante.
Resistencia muy elevada a la compresión.

Gases

Partículas separadas por grandes distancias.
Movimiento caótico, veloz y en todas direcciones.
Forma y volumen variables.
Gran capacidad de expansión y compresión.

# La ingeniería de los fluídos

Completa las frase con la palabra adecuada:

- Durante la explotación romana de Gallaecia, los ingenieros utilizaban principalmente el Rellenar huecos (1):
  JXUwMDM5JXUwMDA2JXUwMDEyJXUwMDE0 líquida como fuerza motriz. Los fluidos —líquidos y gases— no tiene Rellenar huecos (2):
  JXUwMDNlJXUwMDA5JXUwMDFkJXUwMDFmJXUwMDBj propia y se adaptan al recipiente que los contiene, a diferencia de los sólidos.
- Cuando se calienta un gas, sus partículas se mueven más Rellenar huecos (3):
  JXUwMDJhJXUwMDkzJXUwMDkxJXUwMDE5JXUwMDBkJXUwMDBi y chocan con mayor fuerza contra las paredes del recipiente, aumentando la presión. El volumen de un gas no es fijo sino Rellenar huecos (4):
  JXUwMDJlJXUwMDE3JXUwMDEzJXUwMDFiJXUwMDA4JXUwMDAzJXUwMDBlJXUwMDA5 , ya que se expande para ocupar todo el espacio disponible.
- En la construcción, los romanos mezclaban agua con otros materiales como cal y cenizas . El agua es prácticamente Rellenar huecos (5):
  JXUwMDMxJXUwMDA3JXUwMDBkJXUwMDBjJXUwMDAyJXUwMDFkJXUwMDAyJXUwMDE3JXUwMDE2JXUwMDFhJXUwMDBiJXUwMDBlJXUwMDA5 : su volumen apenas varía al aplicar presión. Lo que cambia es la Rellenar huecos (6):
  JXUwMDNlJXUwMDA5JXUwMDFkJXUwMDFmJXUwMDBj de la mezcla, no el volumen de la misma.
- Cuando se comprime un gas en un recipiente cerrado, las moléculas chocan con mayor Rellenar huecos (7):
  JXUwMDNlJXUwMDE0JXUwMDE3JXUwMDA2JXUwMDE2JXUwMDEwJXUwMDBiJXUwMDBkJXUwMDBhJXUwMDA4 y la presión Rellenar huecos (8):
  JXUwMDM5JXUwMDE0JXUwMDE4JXUwMDA4JXUwMDBiJXUwMDFhJXUwMDE1 . Los romanos aprovechaban este principio en los fuelles de sus fundiciones.

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En física, usar el vocabulario adecuado es fundamental para describir con exactitud el comportamiento de la materia y los fluidos.
Si no has acertado todas, relee el párrafo fijándote en el contexto: ¿habla de una propiedad de los fluidos, de un cambio de estado o de una relación entre presión y volumen? El término que buscas describe un concepto específico que ya has trabajado en clase. Inténtalo de nuevo.

# Pruebas de laboratorio

## Instrucciones

Accede al simulador y selecciona la opción "Estados".

### Paso 1: Observación

En el panel de la derecha, selecciona la sustancia argón.

Haz clic en cada uno de los tres estados (sólido, líquido y gas) y describe el comportamiento de las partículas en la Gallaecia:

1. En estado sólido: ¿Cómo están colocadas las partículas? ¿Tienen algún tipo de movimiento?
2. En estado líquido: ¿Qué diferencia observas en la distancia entre partículas respecto al sólido? ¿Se mueven más o menos?
3. En estado gaseoso: ¿Cómo es el movimiento de las partículas? ¿Ocupan todo el recipiente?

### Paso 2: La influencia del calor

Vuelve al estado sólido del argón.

En la parte inferior, verás un cubo con un control de temperatura.

1. Desplaza el control hacia "calor" y mantén la temperatura en ascenso. ¿Qué ocurre con la velocidad de las partículas a medida que el termómetro sube?
2. Observa el termómetro: ¿A qué temperatura aproximadamente empiezan a deslizarse las capas de partículas unas sobre otras (paso a líquido)?
3. Continúa calentando hasta que las partículas se muevan libremente por todo el espacio. ¿Cómo se llama este cambio de estado que acabas de provocar?

### Paso 3: Investigación de diferentes sustancias

Los romanos utilizaban diversos materiales.

Cambia ahora la sustancia a "agua".

Selecciona el estado sólido (hielo).

Fíjate bien en la estructura que forman las moléculas de agua.

1. ¿Hay más o menos espacio vacío entre ellas que en el argón sólido?
2. ¿Qué crees que ocurrirá con el volumen del agua si se congela en las grietas de una roca de la muralla?

### Paso 4: Cambios de fase y presión

Ahora, sal de esa pantalla y selecciona la opción "cambios de fase" en la parte inferior del simulador.

1. Utiliza el dedo que aparece en la parte superior para presionar la tapa del recipiente hacia abajo.
2. A medida que reduces el espacio disponible para el gas, observa el medidor de presión. ¿Qué sucede con la presión a medida que disminuyes el volumen?
3. Fíjate en los choques de las partículas contra las paredes. ¿Hay más o menos choques cuando el espacio es más pequeño?

### Conclusión

1. Basándote en tus observaciones con el simulador, explica brevemente por qué es más fácil comprimir el aire de una cámara que el agua de un acueducto, utilizando para ello lo que has aprendido sobre el espacio vacío entre las partículas.

# Ciudades y cambios de estado

## Lucus Augusti

En el campamento de Lucus Augusti, los romanos estaban intentando producir vino.

Para ello, necesitaban calentar el mosto de uvas para extraer el alcohol.

Cuando el mosto se calienta, comienza a hervir a 78 °C.

1. Describe el estado físico del mosto antes de ser calentado, enumerando sus características.

2. Al alcanzar la temperatura de ebullición, ¿qué cambio de estado ocurre? Explica lo que sucede a nivel molecular durante este proceso.

3. Si el vapor se enfría y se condensa, ¿cuál es el estado final del líquido resultante? Describe cómo las moléculas cambian al ser enfriadas.

## Bracara Augusta

En Bracara Augusta, los romanos utilizaban el fuego para calentar agua en una marmita .

La marmita contiene agua a temperatura ambiente (20 °C).

1. Describe cómo se comportan las moléculas del agua en este estado. ¿Qué tipo de energía tienen?

2. Si el agua se calienta hasta alcanzar los 100 °C, ¿qué tipo de cambio de estado ocurre? Describe cómo las moléculas de agua se comportan al cambiar de estado.

3. Si dejas de calentar, ¿cuál es el proceso que seguirá el vapor? Explica la conversión de vapor a agua y cómo se organizan las moléculas en cada estado.

## Auriensis

En el campamento de Auriensis, los romanos utilizaban la nieve para conservar alimentos.

El hielo, a una temperatura de -5 °C, se utiliza para mantener la carne fresca.

1. Describe las propiedades del hielo a -5 °C y cómo se organizan sus moléculas.

2. Si la temperatura aumenta y el hielo comienza a fusionarse, ¿qué cambio de estado ocurre? ¿Qué sucede con las moléculas del hielo al absorber calor?

3. Si la temperatura sigue aumentando y el agua resultante alcanza los 100 °C, ¿qué ocurrirá? Explica el cambio de estado resultante y cómo las moléculas de agua se comportan durante este proceso.

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