Líquido para niños
Un líquido es un estado de agregación de la materia que se comporta como un fluido. Es casi imposible de comprimir, lo que significa que su volumen se mantiene casi igual, incluso si se le aplica mucha presión. Los líquidos tienen un volumen definido, pero no una forma fija. Siempre toman la forma del recipiente que los contiene.
Los líquidos están hechos de partículas muy pequeñas, como átomos y moléculas, que vibran y están unidas por fuerzas especiales. Aunque el agua es el líquido más común en la Tierra, este estado de la materia es poco común en el universo. Esto se debe a que los líquidos necesitan un rango específico de temperatura y presión para existir. La mayor parte del universo está en forma de gas o plasma.
Al igual que un gas, un líquido puede fluir y adaptarse a la forma de su recipiente. Pero a diferencia de un gas, un líquido no se expande para llenar todo el espacio disponible. Mantiene su propia densidad constante. La densidad de un líquido es parecida a la de un sólido, pero mucho mayor que la de un gas. Por eso, los líquidos y los sólidos se llaman "materia condensada". Una característica especial de los líquidos es la tensión superficial, que permite fenómenos como que algunos objetos floten o que el agua suba por tubos delgados.
Plantilla:Ficha de estado de la materia
Contenido
¿Qué son los líquidos?
El estado líquido es un punto intermedio entre el sólido y el gas. Las moléculas en un líquido no están tan juntas como en un sólido, pero tampoco tan separadas como en un gas. Se mueven al azar y cambian de posición constantemente. Las distancias entre las moléculas son casi siempre las mismas. En algunos líquidos, las moléculas tienen una orientación preferida, lo que les da propiedades especiales que varían según la dirección.
Los líquidos tienen tensión superficial y capilaridad. Generalmente, se expanden cuando se calientan y se encogen cuando se enfrían. A diferencia de los gases, su volumen cambia muy poco cuando se les aplica presión. Los objetos que se sumergen en un líquido experimentan un fenómeno llamado flotabilidad.
¿Cómo es la forma de un líquido?
Si no hay fuerzas externas actuando sobre él, un líquido toma una forma esférica. Por ejemplo, una gota de agua que cae libremente se vuelve esférica.
Cuando un líquido está en un recipiente y bajo la fuerza de la gravedad, su forma la define el recipiente. En un líquido que no se mueve, la presión es igual en todas las direcciones en cualquier punto. Esto se conoce como el principio de Pascal. La presión hidrostática en un punto de un líquido en reposo se calcula con la fórmula:
Aquí, 
es la densidad del líquido, 
es la gravedad (9,8 m/s²) y 
es la distancia desde el punto hasta la superficie del líquido. Si el líquido se está moviendo, la presión también depende de su velocidad.
¿Cómo cambian de estado los líquidos?
La mayoría de las sustancias pueden ser líquidas si la temperatura y la presión son las adecuadas.
- Cuando un líquido se calienta hasta su punto de ebullición, se convierte en gas.
- Cuando se enfría hasta su punto de congelación, se convierte en sólido.
Algunos sólidos, al calentarse, pasan directamente a gas sin ser líquidos. Esto se llama sublimación. La densidad de los líquidos suele ser un poco menor que la de la misma sustancia en estado sólido. Sin embargo, el agua es una excepción: es más densa en estado líquido que en estado sólido.
Los líquidos se pueden separar unos de otros usando la destilación fraccionada. Esto se logra calentándolos, ya que cada líquido se evapora a una temperatura diferente (su punto de ebullición). Las moléculas en la superficie de un líquido no están tan fuertemente unidas, por lo que pueden evaporarse fácilmente.
Propiedades importantes de los líquidos
¿Qué es la viscosidad?
La viscosidad es la resistencia de un líquido a fluir. Imagina la miel y el agua. La miel fluye mucho más lento que el agua, ¿verdad? Eso es porque la miel es más viscosa. Para que un líquido se mueva, se necesita aplicar una fuerza. Si esa fuerza desaparece, el líquido deja de moverse después de un tiempo.
La viscosidad de un líquido aumenta si sus moléculas son más grandes y disminuye si la temperatura sube. También depende de lo complejas que sean las moléculas. Es baja en gases licuados y alta en aceites pesados. Es una propiedad de todos los fluidos (líquidos y gases).
La viscosidad se mide en poises. Un poise es la viscosidad de un líquido donde se necesita una fuerza específica para mover una capa de líquido sobre otra.
Generalmente, la viscosidad de los líquidos disminuye al aumentar la temperatura. Sin embargo, algunos líquidos son la excepción y se vuelven más viscosos al calentarse. En los gases, la viscosidad aumenta con la temperatura.
La viscosidad de un líquido se puede medir con un viscosímetro. El más común es el de Ostwald, que compara la viscosidad de un líquido con la de un líquido conocido, como el agua.
Los líquidos pueden ser:
- Newtonianos: Su viscosidad no cambia sin importar cuánto tiempo o qué tan rápido se muevan. Ejemplos: agua, glicerina, aceite de motor, miel o mercurio.
- No newtonianos: Su viscosidad cambia cuando se les aplica fuerza. Pueden volverse más espesos o más líquidos. Ejemplos: salsa de tomate, mayonesa, gel para el cabello, plastilina o soluciones de almidón.
¿Qué es la fluidez?
La fluidez es la capacidad de los líquidos (y gases) para pasar por cualquier agujero o espacio, por pequeño que sea. Esto se debe a que un fluido puede cambiar su forma sin necesidad de mucha fuerza. La fuerza o presión en un fluido depende de la velocidad con la que se deforma, no de la deformación en sí misma. Los sólidos, en cambio, tienen una "memoria de forma" y se resisten más a deformarse.
¿Qué es la presión de vapor?
La presión de vapor es la presión que ejerce un vapor cuando está en equilibrio con su forma líquida. Esta presión solo depende de la temperatura y es una característica única de cada líquido.
Otras propiedades importantes de los líquidos son:
- El punto de ebullición: la temperatura a la que un líquido se convierte en gas.
- El punto de solidificación: la temperatura a la que un líquido se convierte en sólido.
- El calor de vaporización: la energía necesaria para convertir una cantidad de líquido en vapor.
A veces, un líquido puede calentarse por encima de su punto de ebullición (líquido supercalentado) o enfriarse por debajo de su punto de congelación (líquido superenfriado).
Otras propiedades importantes
Los líquidos no tienen una forma fija, pero sí un volumen definido. Tienen características muy especiales:
- Cohesión: Es la fuerza de atracción entre moléculas iguales dentro del líquido.
- Adhesión: Es la fuerza de atracción entre las moléculas del líquido y las de otra superficie (como un sólido).
- Tensión superficial: Es una fuerza en la superficie de un líquido que hace que la capa exterior del líquido se comporte como una piel elástica, tratando de mantener el volumen del líquido en la menor superficie posible.
- Capilaridad: Es la facilidad con la que los líquidos suben por tubos muy delgados (llamados capilares). Esto ocurre cuando la fuerza de adhesión es mayor que la fuerza de cohesión.
Usos de los líquidos
Los líquidos se usan de muchas maneras: como bebidas, lubricantes, solventes (para disolver cosas) y refrigerantes (para enfriar). En los sistemas hidráulicos, los líquidos se usan para transmitir fuerza.
- Lubricantes: Los líquidos como el aceite se usan para reducir la fricción entre piezas que se mueven. Se eligen por su viscosidad y cómo fluyen a diferentes temperaturas. Se usan en motores, cajas de cambios y sistemas hidráulicos.
- Disolventes: Muchos líquidos disuelven otras sustancias. Las soluciones se usan en pinturas, selladores y adhesivos. La nafta y la acetona se usan en la industria para limpiar grasa y alquitrán. Los fluidos de nuestro cuerpo son soluciones a base de agua. Los tensioactivos están en jabones y detergentes. El alcohol se usa como antimicrobiano. También se encuentran en cosméticos y tintas.
- Refrigerantes: Los líquidos son buenos para quitar el calor porque conducen mejor el calor que los gases y pueden fluir. El calor se puede eliminar haciendo circular el líquido por un intercambiador de calor (como un radiador) o por evaporación. El agua o el glicol se usan para enfriar motores. En los reactores nucleares, se usan agua o metales líquidos como refrigerantes. El sudor en nuestro cuerpo nos enfría por evaporación.
- En la cocina: Los líquidos también se usan en la cocina para transferir calor. Como los líquidos calientes suben y los fríos bajan, los líquidos con baja viscosidad transfieren el calor de manera uniforme por convección. Esto es útil para escaldar, hervir o freír. La destilación se usa para separar mezclas de líquidos o gases, como en las refinerías de petróleo o para obtener gases como argón y oxígeno.
- Sistemas hidráulicos: Los líquidos son clave en los sistemas hidráulicos, que usan el principio de Pascal para transmitir fuerza. Las bombas y las ruedas hidráulicas se han usado desde la antigüedad para convertir el movimiento de los líquidos en trabajo. Los aceites se bombean a través de cilindros hidráulicos para transmitir fuerza. La hidráulica se usa en frenos de coches, equipos pesados y sistemas de control de aviones.
- Dispositivos de medición: A veces, los líquidos se usan en instrumentos de medición. Un termómetro usa la expansión de líquidos como el mercurio para indicar la temperatura. Un manómetro usa el peso de un líquido para medir la presión del aire.
¿Cómo se ven los líquidos a nivel microscópico?
Las moléculas en los líquidos están desordenadas y se atraen fuertemente entre sí. Esto hace que sea difícil describirlos con mucha precisión a nivel molecular. A diferencia de los gases, donde las moléculas están muy separadas, o los sólidos, donde tienen una estructura regular, los líquidos son un desafío para los científicos.
¿Qué es el factor de estructura estática?
En un líquido, los átomos no forman una estructura ordenada como en un cristal. Esto se ve en los experimentos de difracción de rayos X. El patrón de difracción muestra que el líquido es igual en todas las direcciones. Las oscilaciones en este patrón nos dicen cómo se organizan los átomos cercanos entre sí.
Una forma más fácil de entender esto es con la función de distribución radial. Esta función nos muestra cómo se agrupan los átomos en el líquido en un momento dado.
¿Cómo se propaga el sonido en los líquidos?
La velocidad del sonido en un líquido depende de su módulo de compresibilidad. En la realidad, los líquidos muestran algo de dispersión: la velocidad del sonido cambia con la frecuencia. A frecuencias muy altas, un líquido puede incluso comportarse un poco como un sólido.
A bajas frecuencias, un líquido normal no puede soportar ondas de corte. Esto se considera a veces la característica principal de un líquido. Sin embargo, a frecuencias muy altas, un líquido sí puede mostrar cierta resistencia a las ondas de corte, como un sólido.
Cuando un líquido se enfría mucho y se convierte en vidrio, su comportamiento cambia de líquido a sólido. Esto explica por qué los líquidos que forman vidrio se vuelven viscoelásticos (tienen propiedades de líquido y de sólido).
¿Qué pasa cuando las moléculas se asocian?
Las moléculas en los líquidos pueden "asociarse" o unirse en pequeños grupos. Esto afecta la viscosidad del líquido. Cuando las moléculas se asocian, ocupan espacio que antes estaba libre, lo que hace que el líquido sea más viscoso. Por eso, la viscosidad suele aumentar al enfriarse, ya que las moléculas tienden a asociarse más.
La presión también afecta la viscosidad. Si se aumenta la presión, la viscosidad suele aumentar.
La tendencia de las moléculas a orientarse en pequeños grupos le da al líquido un cierto grado de "asociación". Esta asociación crea una "presión interna" considerable dentro del líquido.
Véase también
En inglés: Liquid Facts for Kids
