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Una ojeada a la materia autores: guillermo aguilar sahagúN / salvador cruz jiménez / jorge flores valdés primera parte


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UNA OJEADA A LA MATERIA


Autores: GUILLERMO AGUILAR SAHAGÚN / SALVADOR CRUZ JIMÉNEZ / JORGE FLORES VALDÉS

PRIMERA PARTE


I. ESTADOS DE LA MATERIA

II. MUCHAS OTRAS PREGUNTAS

III. EL ATOMISMO DE LOS GRIEGOS

IV. LA MECÁNICA DE GALILEO Y NEWTON

V. LA GRAN SÍNTESIS DE MAXWELL

VI. RENACE EL ATOMISMO

VII. LA LUZ DE LOS ELEMENTOS

VIII. LAS PRIMERAS IDEAS CUÁNTICAS

IX. EL ÁTOMO TIENE ESTRUCTURA

X. EL MODELO DE BOHR

XI. LA NUEVA FÍSICA

XII. EL ÁTOMO DE HIDRÓGENO

XIII. ÁTOMOS COMPLEJOS

XIV. OTRA VEZ LA TABLA PERIÓDICA

XV. LA FORMACIÓN DE LAS MOLÉCULAS

XVI. LOS ACELERADORES ATÓMICOS

XVII. A MANERA DE RESUMEN

XVIII. LOS CONSTITUYENTES DEL NÚCLEO

XIX. LOS ACELERADORES NUCLEARES

XX. MODELOS TEÓRICOS DEL NÚCLEO

XXI. LA FÍSICA DE PARTÍCULAS MUY VELOCES

XXII. LA MECÁNICA CUÁNTICA RELATIVISTA

XXIII. LA HISTORIA DE LOS CRISTALES

XXIV. TEORÍA ATÓMICA DE LOS CRISTALES

XXV. ALGUNAS PROPIEDADES DE LOS SÓLIDOS

XXVI. EL MODELO DE PARTÍCULAS INDEPENDIENTES

XXVII. IMPUREZAS Y SEMICONDUCTORES

XXVIII. LA SUPERCONDUCTIVIDAD


ESTADOS DE LA MATERIA


HIELO, agua, vapor... tan distintos en apariencia e idénticos en lo esencial. El hielo, frío y que mantiene su forma; el agua, líquida y que adopta la forma de su recipiente; el vapor de agua, caliente, que tiende a llenar todo el espacio que lo contiene. Sin embargo, éstas son tan sólo tres formas distintas -fases, las llaman los físicos- de la misma sustancia, el agua.

Cambiando su temperatura, el agua puede pasar de una fase a otra. Y esto no sólo se da en ella sino que ocurre con todas las sustancias. Con el paso de las diversas civilizaciones, el hombre ha inventado y descubierto procesos y máquinas que le permiten dar a una sustancia la fase deseada: sólida, líquida o gaseosa. Los hornos de las fundiciones son capaces de derretir metales como el hierro, plomo y otros; hay fábricas que producen hielo seco, que no es otra cosa que el bióxido de carbono solidificado. Y tenemos máquinas que licuan el aire, refrigeradores que solidifican el agua y calderas que la vaporizan.

Estas máquinas alteran no sólo la temperatura de la sustancia, sino que también cambian su presión o su volumen. La relación entre estos tres factores, temperatura, presión y volumen, depende de la fase en que se encuentre la sustancia. Esta relación, que resume un enorme conjunto de observaciones experimentales, era conocida, en muchos casos, desde hace bastante tiempo. Así, desde el siglo XVII se conocían las leyes de los gases, formuladas por Boyle, Mariotte, Charles y Gay Lussac, y que se pueden resumir diciendo que el producto de la presión por el volumen es proporcional a la temperatura del gas.

Esta relación es válida para todas las sustancias gaseosas a muy baja presión; en el caso opuesto, cuando la presión es muy alta, como la que se produce después de una explosión, también es posible encontrar relaciones entre la presión, el volumen y la temperatura, que son de carácter muy general. Para valores intermedios de la presión, las cosas se complican y ya no es posible hallar relaciones simples. Los físicos y los químicos han recurrido entonces a los diagramas PVT, que les permiten observar las condiciones en que se dan cada una de las fases, y el tipo de proceso que puede llevar de una a otra.

Entre las condiciones de presión y temperatura, existe una, la llamada condición normal, porque es muy parecida a la que soportamos en la vida cotidiana. La condición normal se da a una temperatura de 20°C y a una presión de una atmósfera. En condiciones normales, el agua es líquida, el oro y la plata son sólidos, y el hidrógeno, el oxígeno y el hielo se presentan en su fase gaseosa. ¿Por qué ocurre esto?

Resolver este porqué, y muchos otros que luego veremos, constituye un reto al que se da el nombre de física. Narrar un poco de su historia y de la situación en que se encuentra hasta nuestros días, forman el relato que ahora emprenderemos.

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