Mira como se congela y se evapora el agua... ¡Al mismo tiempo!

En el colegio siempre nos enseñaban y nos repetian lo mismo: La materia puede estar en estado líquido, sólido o gaseoso. El ejemplo más común de todos era el agua, pues su punto de fusión (0ºC) y de ebullición (100ºC) la hacían cómoda de explicar, tanto a nivel teórico como práctico, sin dejar de recordar que es un elemento de uso cotidiano para cocinar sin ir muy lejos. Además, siempre nos han explicado los estados de congelación y ebullición (gas) como algo físicamente opuesto. ¿no? Pues no, la naturaleza dice lo contrario

Una sustancia SI puede estar en estado sólido y líquido simultáneamente

agua_liquida_solida

Por supuesto para conseguir este limbo entre gas y sólido hay ciertos trucos. Estamos todos de acuerdo en que cada estado ocurre a una temperatura completamente diferente (0ªC y 100ºC en el agua por ejemplo), pero lo que se suele recordar poco es otro factor que siempre deberíamos tener en cuenta: la presión. Si aplicamos condiciones de baja presión a un elemento, los dos procesos físicos pueden producirse a la vez.

Una sustancia para volverse liquida (fusión) necesita la presencia de un gas que aplique una presión de vapor. Sin presión, o con poca presión, la sustancia se convertirá directamente de sólido a gas a medida que sube la temperatura. Sin embargo, si este proceso se lleva a cabo en un espacio cerrado, el gas que se va produciendo se acumula, creando la misma presión que hace posible la fase líquida. Si se hace en un espacio abierto, el gas escapa, y el proceso puede continuar de forma indefinida.

El ejemplo más conocido es el del dióxido de carbono sólido o hielo seco. Para llegar al estado líquido necesita mucha más presión que otros elementos . En presión atmosférica normal el CO2 será un gas si se encuentra a más de -78,5ºC, y sólido si se encuentra a una temperatura menor. Por ello si colocamos hielo seco a temperatura ambiente se convertirá directamente en gas sin pasar por el estado líquido, pues la presión ambiental no es suficiente para conseguir ese estado.

El juego entre presión y temperatura

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Como podréis observar en el vídeo inferior, si un líquido se coloca en condiciones donde la temperatura se queda justo en el punto donde se congela y se elimina la presión, no puede permanecer en estado líquido, pero estando justo en el punto entre ebullición y congelación puede permanecer en un “limbo“ entre ambos si ajustamos bien la temperatura y la presión.

Esto requiere tener en cuenta muchos parámetros, pues pasar de gas a líquido requiere energía, pero pasar de líquido a sólido libera energía. Hay que mantener el elemento en un equilibrio, y tener en cuenta que el mismo gas liberado aumenta la presión, por lo que hay que ir sacándolo para que no estropee el experimento.

Vía | IFLS.