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Materia es todo aquello que ocupa un lugar en el espacio, tiene una energía medible y está sujeto a
cambios en el tiempo y a interacciones con aparatos de medida. En física y filosofía, materia es el
término para referirse a los constituyentes de la realidad material objetiva, entendiendo por objetiva que
pueda ser percibida de la misma forma por diversos sujetos. Se considera que es lo que forma la parte
sensible de los objetos perceptibles o detectables por medios físicos. Es decir es todo aquello que ocupa
un sitio en el espacio, se puede tocar, se puede sentir, se puede medir, etc.
También se usa el término para designar al tema que compone una obra literaria, científica, política,
etc. Esta distinción da lugar a la oposición "materia-forma", considerando que una misma materia,
como contenido o tema, puede ser tratado, expuesto, considerado, etc. de diversas formas: de estilo, de
expresión, de enfoque o punto de vista. Se usa también para hablar de una asignatura o disciplina en la
enseñanza.




Concepto físico
En física, se llama materia a cualquier tipo de entidad física que es parte del universo observable, tiene
energía asociada, es capaz de interaccionar, es decir, es medible y tiene una localización
espaciotemporal compatible con las leyes de la física.
Clásicamente se consideraba que la materia tiene tres propiedades que juntas la caracterizan: que ocupa
un lugar en el espacio y que tiene masa y duración en el tiempo.
En el contexto de la física moderna se entiende por materia cualquier campo, entidad, o discontinuidad
traducible a fenómeno perceptible que se propaga a través del espacio-tiempo a una velocidad igual o
inferior a la de la luz y a la que se pueda asociar energía. Así todas las formas de materia tienen
asociadas una cierta energía pero sólo algunas formas de materia tienen masa.


Materia másica
Los constituyentes básicos de la materia másica conocida son los fermiones como los "quarks"
(púrpura) y "leptones" (verde). Los bosones (rojo) son "materia no-másica".
Artículo principal: Materia (física)
La materia másica está jerárquicamente organizada en varios niveles y subniveles. La materia másica
puede ser estudiada desde los puntos de vista macroscópico y microscópico. Según el nivel de
descripción adoptado debemos adoptar descripciones clásicas o descripciones cuánticas. Una parte de
la materia másica, concretamente la que compone los astros subenfriados y las estrellas, está
constituida por moléculas, átomos, e iones. Cuando las condiciones de temperatura lo permite la
materia se encuentra condensada.

Nivel microscópico
El nivel microscópico de la materia másica puede entenderse como un agregado de moléculas. Éstas a
su vez son agrupaciones de átomos que forman parte del nivel microscópico. A su vez existen niveles
microscópicos que permiten descomponer los átomos en constituyentes aún más elementales, que sería
el siguiente nivel son:
• Electrones: partículas leptónicas con carga eléctrica negativa.
    • Protones: partículas bariónicas con carga eléctrica positiva.
    • Neutrones: partículas bariónicas sin carga eléctrica (pero con momento magnético).
A partir de aquí hay todo un conjunto de partículas subatómicas que acaban finalmente en los
constituyentes últimos de la materia. Así por ejemplo virtualmente los bariones del núcleo (protones y
neutrones) se mantienen unidos gracias a un campo escalar formado por piones (bosones de espín
cero). E igualmente los protones y neutrones, sabemos que no son partículas elementales, sino que
tienen constituyentes de menor nivel que llamamos quarks (que a su vez se mantienen unidos mediante
el intercambio de gluones virtuales).

Nivel macroscópico
Macroscópicamente, la materia másica se presenta en las condiciones imperantes en el sistema solar, en
uno de cuatro estados de agregación molecular: sólido, líquido, gaseoso y plasma. De acuerdo con la
teoría cinética molecular la materia se encuentra formada por moléculas y éstas se encuentran animadas
de movimiento, el cual cambia constantemente de dirección y velocidad cuando chocan o bajo el
influjo de otras interacciones físicas. Debido a este movimiento presentan energía cinética que tiende a
separarlas, pero también tienen una energía potencial que tiende a juntarlas. Por lo tanto el estado físico
de una sustancia puede ser:

    • Sólido: si la energía cinética es menor que la potencial.
    • Líquido: si la energía cinética y potencial son aproximadamente iguales.
    • Gaseoso: si la energía cinética es mayor que la potencial.
    • Plasma: si la energía cinética es tal que los electrones tienen una energía total positiva.
Bajo ciertas condiciones puede encontrarse materia másica en otros estados físicos, como el
condensado de Bose-Einstein o el condensado fermiónico.
La manera más adecuada de definir materia másica es describiendo sus cualidades:

    • Presenta dimensiones, es decir, ocupa un lugar en un espacio-tiempo determinado.
    • Presenta inercia: la inercia se define como la resistencia que opone la materia a modificar su
      estado de reposo o movimiento.
    • La materia es la causa de la gravedad o gravitación, que consiste en la atracción que actúa
      siempre entre objetos materiales aunque estén separados por grandes distancias.

Materia no-másica
Una gran parte de la energía del universo corresponde a formas de materia formada por partículas o
campos que no presentan masa, como la luz y la radiación electromagnética, las dos formada por
fotones sin masa. Junto con estas partículas no másicas, se postula la existencia de otras partículas
como el gravitón, el fotino y el gravitino, que serían todas ellas partículas sin masa aunque contribuyen
a la energía total del universo.
Distribución de materia en el universo

Según estimaciones recientes, resumidas en este gráfico de la NASA, alrededor del 70% del contenido
energético del Universo consiste en energía oscura, cuya presencia se infiere en su efecto sobre la
expansión del Universo pero sobre cuya naturaleza última no se sabe casi nada.
Según los modelos físicos actuales, sólo aproximadamente el 5% de nuestro universo está formado por
materia másica ordinaria. Se supone que una parte importante de esta masa sería materia bariónica
formada por bariones y electrones, que sólo supondrían alrededor de 1/1850 de la masa de la materia
bariónica. El resto de nuestro universo se compondría de materia oscura (23%) y energía oscura (72%).
A pesar que la materia bariónica representa un porcentaje tan pequeño, la mitad de ella todavía no se ha
encontrado. Todas las estrellas, galaxias y gas observable forman menos de la mitad de los bariones
que debería haber. La hipótesis principal sobre el resto de materia bariónica no encontrada es que,
como consecuencia del proceso de formación de estructuras posterior al big bang, está distribuida en
filamentos gaseosos de baja densidad que forman una red por todo el universo y en cuyos nodos se
encuentran los diversos cúmulos de galaxias. Recientemente (mayo de 2008) el telescopio XMM-
Newton de la agencia espacial europea ha encontrado pruebas de la existencia de dicha red de
filamentos.1


Propiedades de la materia ordinaria
Propiedades generales
Las presentan los cuerpos sin distinción y por tal motivo no permiten diferenciar una sustancia de otra.
Algunas de las propiedades generales se les da el nombre de extensivas, pues su valor depende de la
cantidad de materia, tales el caso de la masa, peso, volumen, la inercia, la energía, impenetrabilidad,
porosidad, divisibilidad, elasticidad, maleabilidad, tenacidad y dureza entre otras.

Propiedades características
Permiten distinguir una sustancia de otra. También reciben el nombre de propiedades intensivas porque
su valor es independiente de la cantidad de materia. Las propiedades características se clasifican en:

Físicas
Es el caso de la densidad, el punto de fusión, el punto de ebullición, el coeficiente de solubilidad, el
índice de refracción, el módulo de Young y las propiedades organolépticas.

Químicas
Están constituidas por el comportamiento de las sustancias al combinarse con otras, y los cambios con
su estructura íntima como consecuencia de los efectos de diferentes clases de energía.
Ejemplos:

    • corrosividad de ácidos
    • poder calorífico
• acidez
    • reactividad

Ley de la conservación de la materia
Como hecho científico la idea de que la masa se conserva se remonta al químico Lavoisier, el científico
francés considerado padre de la Química moderna que midió cuidadosamente la masa de las sustancias
antes y después de intervenir en una reacción química, y llegó a la conclusión de que la materia,
medida por la masa, no se crea ni destruye, sino que sólo se transforma en el curso de las reacciones.
Sus conclusiones se resumen en el siguiente enunciado: En una reacción química, la materia no se
crea ni se destruye, solo se transforma. El mismo principio fue descubierto antes por Mijaíl
Lomonosov, de manera que es a veces citado como ley de Lomonosov-Lavoisier, más o menos en los
siguientes términos: La masa de un sistema de sustancias es constante, con independencia de los
procesos internos que puedan afectarle, es decir, "La suma de los productos, es igual a la suma de los
reactivos, manteniéndose constante la masa". Sin embargo, tanto las técnicas modernas como el
mejoramiento de la precisión de las medidas han permitido establecer que la ley de Lomonosov-
Lavoisier, se cumple sólo aproximadamente.
La equivalencia entre masa y energía descubierta por Einstein obliga a rechazar la afirmación de que la
masa convencional se conserva, porque masa y energía son mutuamente convertibles. De esta manera
se puede afirmar que la masa relativista equivalente (el total de masa material y energía) se conserva,
pero la masa en reposo puede cambiar, como ocurre en aquellos procesos relativísticos en que una parte
de la materia se convierte en fotones. La conversión en reacciones nucleares de una parte de la materia
en energía radiante, con disminución de la masa en reposo; se observa por ejemplo en procesos de
fisión como la explosión de una bomba atómica, o en procesos de fusión como la emisión constante de
energía que realizan las estrellas.


Concepto filosófico
Desde el comienzo de la filosofía, y en casi todas las culturas, se encuentra este concepto vagamente
formulado como lo que permanece por debajo de las apariencias cambiantes de las cosas de la
naturaleza. Según esa idea, todo lo observable está dado en sus diversas y cambiantes apariencias en un
soporte o entidad en la que radica el movimiento y cambio de las cosas: la materia.

Principio único o diversos
Una cuestión filosófica importante fue si toda la materia o sustrato material tenía un principio único o
tenía diversas fuentes. Que dicho sustrato sea uno sólo, o varios principios materiales, (aire, fuego,
tierra y agua), fue cuestión planteada por los filósofos milesios; los eleatas, en cambio, cuestionaron la
realidad del movimiento y, junto con los pitagóricos, fundamentaron el ser en un principio formal del
pensamiento, dejando a la materia meramente como algo indeterminado e inconsistente, un no-ser.

El atomismo
Mayor trascendencia histórica ha tenido la teoría atomista de la antigüedad, puesta de nuevo en vigor
por el mecanicismo racionalista en el siglo XVII y XVIII, que supuso el soporte teórico básico para el
nacimiento de la ciencia física moderna.
Hilemorfismo
Platón y sobre todo Aristóteles elaboraron el concepto de forma, correlativo y en contraposición a la
materia, dándole a ésta el carácter metafísico y problemático que ha tenido a lo largo de la historia del
pensamiento, al mismo tiempo que ha servido como concepto que se aplica en otros contextos.
Es Aristóteles quien elaboró el concepto de materia de manera más completa, si bien el aspecto
metafísico quedó relegado a la escolástica.
Para Aristóteles, siguiendo la tradición de los milesios y de Platón, la característica fundamental de la
materia es la receptividad de la forma. La materia puede ser todo aquello capaz de recibir una forma.
Por eso ante todo la materia es potencia de ser algo, siendo el algo lo determinado por la forma.
En función de este concepto hay tantas clases de materias como clases de formas capaces de determinar
a un ser. Puesto que el movimiento consiste en un cambio de forma de la sustancia, el movimiento se
explica en función de la materia como potencia y el acto como forma de determinación de la sustancia.
La materia, en tanto que sustancia y sujeto, es la posibilidad misma del movimiento. Hay tantas clases
de materia cuantas posibles determinaciones de la sustancia en sus predicados.
Cuando las determinaciones son accidentales la materia viene dada por la situación de la sustancia en
potencia respecto a recepción de una nueva forma. Así el estar sentando en acto es materia en potencia
para estar de pie; el movimiento consiste en pasar de estar de pie en potencia, a estar de pie en acto.
El problema es la explicación del cambio sustancial que se produce en la generación y corrupción de la
sustancia. Aparece aquí el concepto metafísico de materia prima, pura potencia de ser que no es nada,
puesto que no tiene ninguna forma de determinación.
La tradicional fórmula escolástica por la que se suele definir la materia prima da idea de que realmente
es difícil concebir una realidad que se corresponda con dicho concepto: No es un qué (sustancia), ni
una cualidad, ni una cantidad ni ninguna otra cosa por las cuales se determina el ser. Una definición
meramente negativa que incumple las leyes mismas de la definición. Pura posibilidad de ser que no es
nada.
Sin embargo el concepto aristotélico de materia ha tenido aplicaciones en diversos sentidos.



Errores comunes al estudiar la materia
Diferencia nominativa de magnitudes cuantificables
Sabemos que dentro de la clasificación de propiedades y magnitudes cuantificables existe el criterio:
propiedades físicas y químicas. En el caso de las propiedades físicas, estas se subdividen en escalares,
vectoriales y tensoriales. Dentro de las propiedades físicas tenemos la masa y dentro de las propiedades
vectoriales está el peso. Ahora bien, por la tergiversación de los conceptos mismos y por el mal uso
cotidiano de las propiedades de la materia, se nomina la masa como peso, siendo estas dos propiedades
diametralmente opuestas. Una es la cantidad de materia que hay en un sistema que ocupe algún
volumen en el espacio y la segunda es la medida de la fuerza que ejerce la gravedad sobre la masa
misma.
Otro error muy común es la asignación de nombre a señaléticas (los cuales en muchos casos no
corresponde). Cuando en una carretera se asigna un letrero que dice: "Disminuir la velocidad al entrar
a la ciudad" o "Velocidad máxima: 120 km/h"; todos estos son erróneos, puesto que la velocidad es una
magnitud vectorial y contempla en ella no solo el valor (módulo) al que se desplace el móvil, sino que a
la dirección, sentido, punto de aplicación y punto de origen de este. En esos casos, debería decir:
Rapidez máxima. Y por esto mismo, el instrumento de medición de los vehículos se llama en realidad
rapidímetro u oggmetro, pero jamás Velocímetro (esto es una nominación y uso incorrecto del
concepto en su correcta acepción). Si vemos como un todo en el universo se puede comprender este
concepto.


Miscelánea
    • El kilogramo es una unidad de la cantidad de materia, corresponde a la masa de un dm³ (1 litro)
      de agua pura a 4 °C de temperatura. A partir de esta medida, se creó un bloque de platino e
      iridio de la misma masa que se denominó kilogramo patrón. Éste se conserva en la Oficina
      Internacional de Pesos y Medidas de Sèvres (Francia).
    • La cantidad de materia también puede ser estimada por la energía contenida en una cierta región
      del espacio, tal como sugiere la fórmula E = m.c² que da la equivalencia entre masa y energía
      establecida por la teoría de la relatividad de Albert Einstein.
    • "Tabla de densidades" en [kg/m3]: Osmio 22300, Oro 19300 - Hierro 7960 - Cemento 3000 -
      Agua 1000 - Hielo 920 - Madera 600 a 900 - Aire 1,29.
    • La temperatura es una magnitud que indica el grado de agitación térmica de una sustancia.
      Asimismo, cuando dos sustancias que están en contacto tienen distintas temperaturas se produce
      una transferencia de energía térmica (en forma de calor) hasta igualar ambas temperaturas. En el
      momento en que se igualan las temperaturas se dice que estas dos sustancias están en equilibrio
      térmico.
    • Los tres elementos químicos más abundantes en el universo son H, He y C; algunas de sus
      propiedades más importantes son:
           • Hidrógeno (H2): Densidad = 0,0899 kg/m³ Teb = -252,9 °C, Tf =-259,1 °C.

           • Helio (He): Densidad = 0,179 kg/m³ Teb = -268,9 °C, Tf = -272,2 °C.
           • Carbono (C): Densidad = 2267 kg/m³ Teb = 4027 °C, Tf = 3527 °C.



Estado de agregación de la materia

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Diagrama de fase para el dióxido de carbono en función de presión y temperatura.
En física y química se observa que, para cualquier sustancia o elemento material, modificando sus
condiciones de temperatura o presión, pueden obtenerse distintos estados o fases, denominados estados
de agregación de la materia, en relación con las fuerzas de unión de las partículas (moléculas, átomos
o iones) que la constituyen.
Estados de agregación, todos con propiedades y características diferentes, y aunque los más conocidos
y observables cotidianamente son cuatro, las llamadas fases sólida, líquida, gaseosa y plasmática,
también existen otros estados observables bajo condiciones extremas de presión y temperatura.


    •


[editar] Estado sólido
Artículo principal: Sólido
A bajas temperaturas, los materiales se presentan como cuerpos de forma compacta y precisa; y sus
átomos a menudo se entrelazan formando estructuras cristalinas definidas, lo que les confiere la
capacidad de soportar fuerzas sin deformación aparente. Los sólidos son calificados generalmente
como duros y resistentes, y en ellos las fuerzas de atracción son mayores que las de repulsión. La
presencia de pequeños espacios intermoleculares caracteriza a los sólidos dando paso a la intervención
de las fuerzas de enlace que ubican a las celdillas en una forma geométrica.
Las sustancias en estado sólido presentan las siguientes características:

    • Cohesión elevada.
    • Forma definida.
    • Incompresibilidad (no pueden comprimirse).
    • Resistencia a la fragmentación.
    • Fluidez muy baja o nula.
    • Algunos de ellos se subliman (yodo).
    • Volumen constante (hierro).
[editar] Estado líquido
Artículo principal: Líquido
Si se incrementa la temperatura el sólido va "descomponiéndose" hasta desaparecer la estructura
cristalina, alcanzando el estado líquido. Característica principal: la capacidad de fluir y adaptarse a la
forma del recipiente que lo contiene. En este caso, aún existe cierta unión entre los átomos del cuerpo,
aunque mucho menos intensa que en los sólidos.
El estado líquido presenta las siguientes características:

    • Cohesión menor.
    • Movimiento energía cinética.
    • No poseen forma definida.
    • Toma la forma de la superficie o el recipiente que lo contiene.
    • En el frío se comprime.
    • Posee fluidez a través de pequeños orificios.
    • Puede presentar difusión.
    • Volumen constante.


[editar] Estado gaseoso
Artículo principal: Gas
Incrementando aún más la temperatura se alcanza el estado gaseoso. Las moléculas del gas se
encuentran prácticamente libres, de modo que son capaces de distribuirse por todo el espacio en el cual
son contenidos.
El estado gaseoso presenta las siguientes características

    • Cohesión casi nula.
    • Sin forma definida.
    • Su volumen es variable dependiendo del recipiente que lo contenga.
    • Pueden comprimirse fácilmente.
    • Ejercen presión sobre las paredes del recipiente contenedor.
    • Las moléculas que lo componen se mueven con libertad.
    • Ejercen movimiento ultra dinámico.
    • Tienden a dispersarse fácilmente


[editar] Estado plasmatico
Artículo principal: Plasma
El plasma es un gas ionizado, es decir que los átomos que lo componen se han separado de algunos de
sus electrones. De esta forma el plasma es un estado parecido al gas pero compuesto por aniones y
cationes (iones con carga negativa y positiva, respectivamente), separados entre sí y libres, por eso es
un excelente conductor. Un ejemplo muy claro es el Sol.
En la baja Atmósfera terrestre, cualquier átomo que pierde un electrón (cuando es alcanzado por una
partícula cósmica rápida) se dice que está ionizado. Pero a altas temperaturas es muy diferente. Cuanto
más caliente está el gas, más rápido se mueven sus moléculas y átomos,(ley de los gases ideales) y a
muy altas temperaturas las colisiones entre estos átomos, moviéndose muy rápido, son suficientemente
violentas para liberar los electrones. En la atmósfera solar, una gran parte de los átomos están
permanentemente «ionizados» por estas colisiones y el gas se comporta como un plasma.
A diferencia de los gases fríos (por ejemplo, el aire a temperatura ambiente), los plasmas conducen la
electricidad y son fuertemente influidos por los campos magnéticos. La lámpara fluorescente, contiene
plasma (su componente principal es vapor de mercurio) que calienta y agita la electricidad, mediante la
línea de fuerza a la que está conectada la lámpara. La línea, positivo eléctricamente un extremo y
negativo, causa que los iones positivos se aceleren hacia el extremo negativo, y que los electrones
negativos vayan hacia el extremo positivo. Las partículas aceleradas ganan energía, colisionan con los
átomos, expulsan electrones adicionales y mantienen el plasma, aunque se recombinen partículas. Las
colisiones también hacen que los átomos emitan luz y esta forma de luz es más eficiente que las
lámparas tradicionales. Los letreros de neón y las luces urbanas funcionan por un principio similar y
también se usaron en electrónicas.

[editar] Perfil de la ionosfera
La parte superior de la ionosfera se extiende en el espacio algunos cientos de kilómetros y se combina
con la magnetosfera, cuyo plasma está generalmente más rarificado y también más caliente. Los iones
y los electrones del plasma de la magnetosfera provienen de la ionosfera que está por debajo y del
viento solar y muchos de los pormenores de su entrada y calentamiento no están claros aún.
Existe el plasma interplanetario, el viento solar. La capa más externa del Sol, la corona, está tan
caliente que no sólo están ionizados todos sus átomos, sino que aquellos que comenzaron con muchos
electrones, tienen arrancados la mayoría (a veces todos), incluidos los electrones de las capas más
profundas que están más fuertemente unidos. En la corona del Sol se ha detectado la radiación
electromagnética característica del hierro que ha perdido 13 electrones.
Esta temperatura extrema evita que el plasma de la corona permanezca cautivo por la gravedad solar y,
así, fluye en todas direcciones, llenando el Sistema Solar más allá de los planetas más distantes.
Propiedades del plasma:
Hay que decir que hay 2 tipos de plasma, fríos y calientes.
En los fríos, los átomos se encuentran a temperatura ambiente y son los electrones los que se aceleran
hasta alcanzar una temperatura de 5000 ºC. Pero como los iones, que son muchísimo más masivos,
están a temperatura ambiente, no queman al tocarlos. Un plasma caliente es el fuego.
En los plasma calientes, la ionización se produce por los choques de los átomos entre sí. Lo que hace es
calentar un gas mucho y por los propios choques de los átomos entre sí se ionizan. Estos mismos
átomos ionizados también capturan electrones y en ese proceso se genera luz (por eso el Sol brilla, y
brilla el fuego, y brillan los plasmas de los laboratorios).
[editar] Condensado de Bose-Einstein
Artículo principal: Condensado de Bose-Einstein
Esta nueva forma de la materia fue obtenida el 5 de julio de 1995, por los físicos Eric Cornell, Wolfgan
Ketterle y Carl Wieman, los cuales fueron galardonados en 2001 con el premio nobel de la física. Los
científicos lograron enfriar los átomos a una temperatura 300 veces más bajo que lo que se había
logrado anteriormente. Se le ha llamado "BEC, Bose - Einstein Condensado" y es tan frío y denso que
ellos aseguran que los átomos pueden quedar inmóviles.Sin embargo todavía no se sabe cuál será el
mejor uso que se le pueda dar a este descubrimiento. Este estado fue predicho por Einstein y Bose en
1926.


[editar] Condensado de Fermi
Artículo principal: Condensado fermiónico
Creado en la universidad de Colorado por primera vez en 1999, el primer condensado de Fermi
formado por átomos fue creado en 2003. El condensado fermiónico, considerado como el sexto estado
de la materia, es una fase superfluida formada por partículas fermiónicas a temperaturas bajas. Esta
cercanamente relacionado con el condensado de Bose-Einstein. A diferencia de los condensados de
Bose-Einstein, los fermiones condensados se forman utilizando fermiones en lugar de bosones.
Dicho de otra forma, el condensado de Fermi es un estado de agregación de la materia en la que la
materia adquiere superfluidez. Se crea a muy bajas temperaturas, extremadamente cerca del cero
absoluto.
Los primeros condensados fermiónicos describían el estado de los electrones en un superconductor. El
primer condensado fermiónico atómico fue creado por Deborah S. Jin en 2003. Un condensado quiral
es un ejemplo de un condensado fermiónico que aparece en las teorías de los fermiones sin masa con
rompimientos a la simetría quiral.
Es considerado una falacia para muchos científicos. La naturaleza del condensado implica que todas las
partículas que lo conforman se encuentran en el mismo estado cuántico, lo cual es sólo posible si dichas
partículas son bosones. Ahora bien, el Principio de exclusión de Pauli impide que cualquier pareja de
fermiones ocupe el mismo estado cuántico al mismo tiempo. Por lo tanto un condensado fermiónico no
puede existir.
¿Cuál es la diferencia? Los bosones ejercen una gran fuerza de atracción entre ellos. Como regla
general, cualquier átomo con un número par de electrones+protones+neutrones es un bosón. Así, por
ejemplo, los átomos del sodio ordinario son bosones, y pueden unirse para formar condensados Bose-
Einstein.
Los fermiones, por otro lado, ejercen una nula fuerza de atracción entre ellos. No pueden juntarse en el
mismo estado cuántico (por el “Principio de Exclusión de Pauli” de la mecánica cuántica). Cualquier
átomo con un número impar de electrones+protones+neutrones, como el potasio-40, es un fermión.


[editar] Supersólido nuevo estado
Este material es un sólido en el sentido de que la totalidad de los átomos del helio-(4) que lo componen
están congelados en una película cristalina rígida, de forma similar a como lo están los átomos y las
moléculas en un sólido normal como el hielo. La diferencia es que, en este caso, “congelado” no
significa “estacionario”.
Como la película de helio-4 es tan fría (apenas una décima de grado sobre el cero absoluto), comienzan
a imperar las leyes de incertidumbre cuántica. En efecto, los átomos de helio comienzan a comportarse
como si fueran sólidos y fluidos a la vez. De hecho, en las circunstancias adecuadas, una fracción de
los átomos de helio comienza a moverse a través de la película como una sustancia conocida como
“súper-fluido”, un líquido que se mueve sin ninguna fricción. De ahí su nombre de “súper-sólido”.
Se demuestra que las partículas de helio aplicadas a temperaturas cercanas al 0 absoluto cambian el
momento de inercia y un sólido se convierte en un supersólido lo que previamente aparece como un
estado de la materia.


[editar] Otros posibles estados de la materia
Existen otros posibles estados de la materia; algunos de estos sólo existen bajo condiciones extremas,
como en el interior de estrellas muertas, o en el comienzo del universo después del Big Bang o gran
explosión:

    • Superfluido
    • Materia degenerada
    • Materia fuertemente simétrica
    • Materia débilmente simétrica
    • Materia extraña o materia de quarks
    • Superfluido polaritón


[editar] Cambios de estado
Artículo principal: Cambio de estado




Diagrama de los cambios de estado entre los estados sólido, líquido y gaseoso.
Los cambios de estado descritos también se producen si se incrementa la presión manteniendo
constante la temperatura. Así, el hielo de las pistas se funde por la presión ejercida por el peso de los
patinadores. Esta agua sirve de lubricante, permitiendo el suave deslizamiento de los patinadores.
Para cada elemento o compuesto químico existen determinadas condiciones de presión y temperatura a
las que se producen los cambios de estado, debiendo interpretarse, cuando se hace referencia
únicamente a la temperatura de cambio de estado, que ésta se refiere a la presión de la atm. (la presión
atmosférica). De este modo, en "condiciones normales" (presión atmosférica, 0 °C) hay compuestos
tanto en estado sólido como líquido y gaseoso (S, L y G).
Los procesos en los que una sustancia cambia de estado son: la sublimación (S-G), la vaporización (L-
G), la condensación (G-L), la solidificación (L-S), la fusión (S-L), y la sublimación inversa (G-S). Es
importante aclarar que estos cambios de estado tienen varios nombres.

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Concepto y propiedades de la materia

  • 1. Materia es todo aquello que ocupa un lugar en el espacio, tiene una energía medible y está sujeto a cambios en el tiempo y a interacciones con aparatos de medida. En física y filosofía, materia es el término para referirse a los constituyentes de la realidad material objetiva, entendiendo por objetiva que pueda ser percibida de la misma forma por diversos sujetos. Se considera que es lo que forma la parte sensible de los objetos perceptibles o detectables por medios físicos. Es decir es todo aquello que ocupa un sitio en el espacio, se puede tocar, se puede sentir, se puede medir, etc. También se usa el término para designar al tema que compone una obra literaria, científica, política, etc. Esta distinción da lugar a la oposición "materia-forma", considerando que una misma materia, como contenido o tema, puede ser tratado, expuesto, considerado, etc. de diversas formas: de estilo, de expresión, de enfoque o punto de vista. Se usa también para hablar de una asignatura o disciplina en la enseñanza. Concepto físico En física, se llama materia a cualquier tipo de entidad física que es parte del universo observable, tiene energía asociada, es capaz de interaccionar, es decir, es medible y tiene una localización espaciotemporal compatible con las leyes de la física. Clásicamente se consideraba que la materia tiene tres propiedades que juntas la caracterizan: que ocupa un lugar en el espacio y que tiene masa y duración en el tiempo. En el contexto de la física moderna se entiende por materia cualquier campo, entidad, o discontinuidad traducible a fenómeno perceptible que se propaga a través del espacio-tiempo a una velocidad igual o inferior a la de la luz y a la que se pueda asociar energía. Así todas las formas de materia tienen asociadas una cierta energía pero sólo algunas formas de materia tienen masa. Materia másica Los constituyentes básicos de la materia másica conocida son los fermiones como los "quarks" (púrpura) y "leptones" (verde). Los bosones (rojo) son "materia no-másica". Artículo principal: Materia (física) La materia másica está jerárquicamente organizada en varios niveles y subniveles. La materia másica puede ser estudiada desde los puntos de vista macroscópico y microscópico. Según el nivel de descripción adoptado debemos adoptar descripciones clásicas o descripciones cuánticas. Una parte de la materia másica, concretamente la que compone los astros subenfriados y las estrellas, está constituida por moléculas, átomos, e iones. Cuando las condiciones de temperatura lo permite la materia se encuentra condensada. Nivel microscópico El nivel microscópico de la materia másica puede entenderse como un agregado de moléculas. Éstas a su vez son agrupaciones de átomos que forman parte del nivel microscópico. A su vez existen niveles microscópicos que permiten descomponer los átomos en constituyentes aún más elementales, que sería el siguiente nivel son:
  • 2. • Electrones: partículas leptónicas con carga eléctrica negativa. • Protones: partículas bariónicas con carga eléctrica positiva. • Neutrones: partículas bariónicas sin carga eléctrica (pero con momento magnético). A partir de aquí hay todo un conjunto de partículas subatómicas que acaban finalmente en los constituyentes últimos de la materia. Así por ejemplo virtualmente los bariones del núcleo (protones y neutrones) se mantienen unidos gracias a un campo escalar formado por piones (bosones de espín cero). E igualmente los protones y neutrones, sabemos que no son partículas elementales, sino que tienen constituyentes de menor nivel que llamamos quarks (que a su vez se mantienen unidos mediante el intercambio de gluones virtuales). Nivel macroscópico Macroscópicamente, la materia másica se presenta en las condiciones imperantes en el sistema solar, en uno de cuatro estados de agregación molecular: sólido, líquido, gaseoso y plasma. De acuerdo con la teoría cinética molecular la materia se encuentra formada por moléculas y éstas se encuentran animadas de movimiento, el cual cambia constantemente de dirección y velocidad cuando chocan o bajo el influjo de otras interacciones físicas. Debido a este movimiento presentan energía cinética que tiende a separarlas, pero también tienen una energía potencial que tiende a juntarlas. Por lo tanto el estado físico de una sustancia puede ser: • Sólido: si la energía cinética es menor que la potencial. • Líquido: si la energía cinética y potencial son aproximadamente iguales. • Gaseoso: si la energía cinética es mayor que la potencial. • Plasma: si la energía cinética es tal que los electrones tienen una energía total positiva. Bajo ciertas condiciones puede encontrarse materia másica en otros estados físicos, como el condensado de Bose-Einstein o el condensado fermiónico. La manera más adecuada de definir materia másica es describiendo sus cualidades: • Presenta dimensiones, es decir, ocupa un lugar en un espacio-tiempo determinado. • Presenta inercia: la inercia se define como la resistencia que opone la materia a modificar su estado de reposo o movimiento. • La materia es la causa de la gravedad o gravitación, que consiste en la atracción que actúa siempre entre objetos materiales aunque estén separados por grandes distancias. Materia no-másica Una gran parte de la energía del universo corresponde a formas de materia formada por partículas o campos que no presentan masa, como la luz y la radiación electromagnética, las dos formada por fotones sin masa. Junto con estas partículas no másicas, se postula la existencia de otras partículas como el gravitón, el fotino y el gravitino, que serían todas ellas partículas sin masa aunque contribuyen a la energía total del universo.
  • 3. Distribución de materia en el universo Según estimaciones recientes, resumidas en este gráfico de la NASA, alrededor del 70% del contenido energético del Universo consiste en energía oscura, cuya presencia se infiere en su efecto sobre la expansión del Universo pero sobre cuya naturaleza última no se sabe casi nada. Según los modelos físicos actuales, sólo aproximadamente el 5% de nuestro universo está formado por materia másica ordinaria. Se supone que una parte importante de esta masa sería materia bariónica formada por bariones y electrones, que sólo supondrían alrededor de 1/1850 de la masa de la materia bariónica. El resto de nuestro universo se compondría de materia oscura (23%) y energía oscura (72%). A pesar que la materia bariónica representa un porcentaje tan pequeño, la mitad de ella todavía no se ha encontrado. Todas las estrellas, galaxias y gas observable forman menos de la mitad de los bariones que debería haber. La hipótesis principal sobre el resto de materia bariónica no encontrada es que, como consecuencia del proceso de formación de estructuras posterior al big bang, está distribuida en filamentos gaseosos de baja densidad que forman una red por todo el universo y en cuyos nodos se encuentran los diversos cúmulos de galaxias. Recientemente (mayo de 2008) el telescopio XMM- Newton de la agencia espacial europea ha encontrado pruebas de la existencia de dicha red de filamentos.1 Propiedades de la materia ordinaria Propiedades generales Las presentan los cuerpos sin distinción y por tal motivo no permiten diferenciar una sustancia de otra. Algunas de las propiedades generales se les da el nombre de extensivas, pues su valor depende de la cantidad de materia, tales el caso de la masa, peso, volumen, la inercia, la energía, impenetrabilidad, porosidad, divisibilidad, elasticidad, maleabilidad, tenacidad y dureza entre otras. Propiedades características Permiten distinguir una sustancia de otra. También reciben el nombre de propiedades intensivas porque su valor es independiente de la cantidad de materia. Las propiedades características se clasifican en: Físicas Es el caso de la densidad, el punto de fusión, el punto de ebullición, el coeficiente de solubilidad, el índice de refracción, el módulo de Young y las propiedades organolépticas. Químicas Están constituidas por el comportamiento de las sustancias al combinarse con otras, y los cambios con su estructura íntima como consecuencia de los efectos de diferentes clases de energía. Ejemplos: • corrosividad de ácidos • poder calorífico
  • 4. • acidez • reactividad Ley de la conservación de la materia Como hecho científico la idea de que la masa se conserva se remonta al químico Lavoisier, el científico francés considerado padre de la Química moderna que midió cuidadosamente la masa de las sustancias antes y después de intervenir en una reacción química, y llegó a la conclusión de que la materia, medida por la masa, no se crea ni destruye, sino que sólo se transforma en el curso de las reacciones. Sus conclusiones se resumen en el siguiente enunciado: En una reacción química, la materia no se crea ni se destruye, solo se transforma. El mismo principio fue descubierto antes por Mijaíl Lomonosov, de manera que es a veces citado como ley de Lomonosov-Lavoisier, más o menos en los siguientes términos: La masa de un sistema de sustancias es constante, con independencia de los procesos internos que puedan afectarle, es decir, "La suma de los productos, es igual a la suma de los reactivos, manteniéndose constante la masa". Sin embargo, tanto las técnicas modernas como el mejoramiento de la precisión de las medidas han permitido establecer que la ley de Lomonosov- Lavoisier, se cumple sólo aproximadamente. La equivalencia entre masa y energía descubierta por Einstein obliga a rechazar la afirmación de que la masa convencional se conserva, porque masa y energía son mutuamente convertibles. De esta manera se puede afirmar que la masa relativista equivalente (el total de masa material y energía) se conserva, pero la masa en reposo puede cambiar, como ocurre en aquellos procesos relativísticos en que una parte de la materia se convierte en fotones. La conversión en reacciones nucleares de una parte de la materia en energía radiante, con disminución de la masa en reposo; se observa por ejemplo en procesos de fisión como la explosión de una bomba atómica, o en procesos de fusión como la emisión constante de energía que realizan las estrellas. Concepto filosófico Desde el comienzo de la filosofía, y en casi todas las culturas, se encuentra este concepto vagamente formulado como lo que permanece por debajo de las apariencias cambiantes de las cosas de la naturaleza. Según esa idea, todo lo observable está dado en sus diversas y cambiantes apariencias en un soporte o entidad en la que radica el movimiento y cambio de las cosas: la materia. Principio único o diversos Una cuestión filosófica importante fue si toda la materia o sustrato material tenía un principio único o tenía diversas fuentes. Que dicho sustrato sea uno sólo, o varios principios materiales, (aire, fuego, tierra y agua), fue cuestión planteada por los filósofos milesios; los eleatas, en cambio, cuestionaron la realidad del movimiento y, junto con los pitagóricos, fundamentaron el ser en un principio formal del pensamiento, dejando a la materia meramente como algo indeterminado e inconsistente, un no-ser. El atomismo Mayor trascendencia histórica ha tenido la teoría atomista de la antigüedad, puesta de nuevo en vigor por el mecanicismo racionalista en el siglo XVII y XVIII, que supuso el soporte teórico básico para el nacimiento de la ciencia física moderna.
  • 5. Hilemorfismo Platón y sobre todo Aristóteles elaboraron el concepto de forma, correlativo y en contraposición a la materia, dándole a ésta el carácter metafísico y problemático que ha tenido a lo largo de la historia del pensamiento, al mismo tiempo que ha servido como concepto que se aplica en otros contextos. Es Aristóteles quien elaboró el concepto de materia de manera más completa, si bien el aspecto metafísico quedó relegado a la escolástica. Para Aristóteles, siguiendo la tradición de los milesios y de Platón, la característica fundamental de la materia es la receptividad de la forma. La materia puede ser todo aquello capaz de recibir una forma. Por eso ante todo la materia es potencia de ser algo, siendo el algo lo determinado por la forma. En función de este concepto hay tantas clases de materias como clases de formas capaces de determinar a un ser. Puesto que el movimiento consiste en un cambio de forma de la sustancia, el movimiento se explica en función de la materia como potencia y el acto como forma de determinación de la sustancia. La materia, en tanto que sustancia y sujeto, es la posibilidad misma del movimiento. Hay tantas clases de materia cuantas posibles determinaciones de la sustancia en sus predicados. Cuando las determinaciones son accidentales la materia viene dada por la situación de la sustancia en potencia respecto a recepción de una nueva forma. Así el estar sentando en acto es materia en potencia para estar de pie; el movimiento consiste en pasar de estar de pie en potencia, a estar de pie en acto. El problema es la explicación del cambio sustancial que se produce en la generación y corrupción de la sustancia. Aparece aquí el concepto metafísico de materia prima, pura potencia de ser que no es nada, puesto que no tiene ninguna forma de determinación. La tradicional fórmula escolástica por la que se suele definir la materia prima da idea de que realmente es difícil concebir una realidad que se corresponda con dicho concepto: No es un qué (sustancia), ni una cualidad, ni una cantidad ni ninguna otra cosa por las cuales se determina el ser. Una definición meramente negativa que incumple las leyes mismas de la definición. Pura posibilidad de ser que no es nada. Sin embargo el concepto aristotélico de materia ha tenido aplicaciones en diversos sentidos. Errores comunes al estudiar la materia Diferencia nominativa de magnitudes cuantificables Sabemos que dentro de la clasificación de propiedades y magnitudes cuantificables existe el criterio: propiedades físicas y químicas. En el caso de las propiedades físicas, estas se subdividen en escalares, vectoriales y tensoriales. Dentro de las propiedades físicas tenemos la masa y dentro de las propiedades vectoriales está el peso. Ahora bien, por la tergiversación de los conceptos mismos y por el mal uso cotidiano de las propiedades de la materia, se nomina la masa como peso, siendo estas dos propiedades diametralmente opuestas. Una es la cantidad de materia que hay en un sistema que ocupe algún volumen en el espacio y la segunda es la medida de la fuerza que ejerce la gravedad sobre la masa misma. Otro error muy común es la asignación de nombre a señaléticas (los cuales en muchos casos no corresponde). Cuando en una carretera se asigna un letrero que dice: "Disminuir la velocidad al entrar a la ciudad" o "Velocidad máxima: 120 km/h"; todos estos son erróneos, puesto que la velocidad es una
  • 6. magnitud vectorial y contempla en ella no solo el valor (módulo) al que se desplace el móvil, sino que a la dirección, sentido, punto de aplicación y punto de origen de este. En esos casos, debería decir: Rapidez máxima. Y por esto mismo, el instrumento de medición de los vehículos se llama en realidad rapidímetro u oggmetro, pero jamás Velocímetro (esto es una nominación y uso incorrecto del concepto en su correcta acepción). Si vemos como un todo en el universo se puede comprender este concepto. Miscelánea • El kilogramo es una unidad de la cantidad de materia, corresponde a la masa de un dm³ (1 litro) de agua pura a 4 °C de temperatura. A partir de esta medida, se creó un bloque de platino e iridio de la misma masa que se denominó kilogramo patrón. Éste se conserva en la Oficina Internacional de Pesos y Medidas de Sèvres (Francia). • La cantidad de materia también puede ser estimada por la energía contenida en una cierta región del espacio, tal como sugiere la fórmula E = m.c² que da la equivalencia entre masa y energía establecida por la teoría de la relatividad de Albert Einstein. • "Tabla de densidades" en [kg/m3]: Osmio 22300, Oro 19300 - Hierro 7960 - Cemento 3000 - Agua 1000 - Hielo 920 - Madera 600 a 900 - Aire 1,29. • La temperatura es una magnitud que indica el grado de agitación térmica de una sustancia. Asimismo, cuando dos sustancias que están en contacto tienen distintas temperaturas se produce una transferencia de energía térmica (en forma de calor) hasta igualar ambas temperaturas. En el momento en que se igualan las temperaturas se dice que estas dos sustancias están en equilibrio térmico. • Los tres elementos químicos más abundantes en el universo son H, He y C; algunas de sus propiedades más importantes son: • Hidrógeno (H2): Densidad = 0,0899 kg/m³ Teb = -252,9 °C, Tf =-259,1 °C. • Helio (He): Densidad = 0,179 kg/m³ Teb = -268,9 °C, Tf = -272,2 °C. • Carbono (C): Densidad = 2267 kg/m³ Teb = 4027 °C, Tf = 3527 °C. Estado de agregación de la materia Este artículo o sección necesita referencias que aparezcan en una publicación acreditada, como revistas especializadas, monografías, prensa diaria o páginas de Internet fidedignas. Puedes añadirlas así o avisar al autor principal del artículo en su página de discusión pegando: {{subst:Aviso referencias|Estado de agregación de la materia}} ~~~~
  • 7. Diagrama de fase para el dióxido de carbono en función de presión y temperatura. En física y química se observa que, para cualquier sustancia o elemento material, modificando sus condiciones de temperatura o presión, pueden obtenerse distintos estados o fases, denominados estados de agregación de la materia, en relación con las fuerzas de unión de las partículas (moléculas, átomos o iones) que la constituyen. Estados de agregación, todos con propiedades y características diferentes, y aunque los más conocidos y observables cotidianamente son cuatro, las llamadas fases sólida, líquida, gaseosa y plasmática, también existen otros estados observables bajo condiciones extremas de presión y temperatura. • [editar] Estado sólido Artículo principal: Sólido A bajas temperaturas, los materiales se presentan como cuerpos de forma compacta y precisa; y sus átomos a menudo se entrelazan formando estructuras cristalinas definidas, lo que les confiere la capacidad de soportar fuerzas sin deformación aparente. Los sólidos son calificados generalmente como duros y resistentes, y en ellos las fuerzas de atracción son mayores que las de repulsión. La presencia de pequeños espacios intermoleculares caracteriza a los sólidos dando paso a la intervención de las fuerzas de enlace que ubican a las celdillas en una forma geométrica. Las sustancias en estado sólido presentan las siguientes características: • Cohesión elevada. • Forma definida. • Incompresibilidad (no pueden comprimirse). • Resistencia a la fragmentación. • Fluidez muy baja o nula. • Algunos de ellos se subliman (yodo). • Volumen constante (hierro).
  • 8. [editar] Estado líquido Artículo principal: Líquido Si se incrementa la temperatura el sólido va "descomponiéndose" hasta desaparecer la estructura cristalina, alcanzando el estado líquido. Característica principal: la capacidad de fluir y adaptarse a la forma del recipiente que lo contiene. En este caso, aún existe cierta unión entre los átomos del cuerpo, aunque mucho menos intensa que en los sólidos. El estado líquido presenta las siguientes características: • Cohesión menor. • Movimiento energía cinética. • No poseen forma definida. • Toma la forma de la superficie o el recipiente que lo contiene. • En el frío se comprime. • Posee fluidez a través de pequeños orificios. • Puede presentar difusión. • Volumen constante. [editar] Estado gaseoso Artículo principal: Gas Incrementando aún más la temperatura se alcanza el estado gaseoso. Las moléculas del gas se encuentran prácticamente libres, de modo que son capaces de distribuirse por todo el espacio en el cual son contenidos. El estado gaseoso presenta las siguientes características • Cohesión casi nula. • Sin forma definida. • Su volumen es variable dependiendo del recipiente que lo contenga. • Pueden comprimirse fácilmente. • Ejercen presión sobre las paredes del recipiente contenedor. • Las moléculas que lo componen se mueven con libertad. • Ejercen movimiento ultra dinámico. • Tienden a dispersarse fácilmente [editar] Estado plasmatico Artículo principal: Plasma El plasma es un gas ionizado, es decir que los átomos que lo componen se han separado de algunos de
  • 9. sus electrones. De esta forma el plasma es un estado parecido al gas pero compuesto por aniones y cationes (iones con carga negativa y positiva, respectivamente), separados entre sí y libres, por eso es un excelente conductor. Un ejemplo muy claro es el Sol. En la baja Atmósfera terrestre, cualquier átomo que pierde un electrón (cuando es alcanzado por una partícula cósmica rápida) se dice que está ionizado. Pero a altas temperaturas es muy diferente. Cuanto más caliente está el gas, más rápido se mueven sus moléculas y átomos,(ley de los gases ideales) y a muy altas temperaturas las colisiones entre estos átomos, moviéndose muy rápido, son suficientemente violentas para liberar los electrones. En la atmósfera solar, una gran parte de los átomos están permanentemente «ionizados» por estas colisiones y el gas se comporta como un plasma. A diferencia de los gases fríos (por ejemplo, el aire a temperatura ambiente), los plasmas conducen la electricidad y son fuertemente influidos por los campos magnéticos. La lámpara fluorescente, contiene plasma (su componente principal es vapor de mercurio) que calienta y agita la electricidad, mediante la línea de fuerza a la que está conectada la lámpara. La línea, positivo eléctricamente un extremo y negativo, causa que los iones positivos se aceleren hacia el extremo negativo, y que los electrones negativos vayan hacia el extremo positivo. Las partículas aceleradas ganan energía, colisionan con los átomos, expulsan electrones adicionales y mantienen el plasma, aunque se recombinen partículas. Las colisiones también hacen que los átomos emitan luz y esta forma de luz es más eficiente que las lámparas tradicionales. Los letreros de neón y las luces urbanas funcionan por un principio similar y también se usaron en electrónicas. [editar] Perfil de la ionosfera La parte superior de la ionosfera se extiende en el espacio algunos cientos de kilómetros y se combina con la magnetosfera, cuyo plasma está generalmente más rarificado y también más caliente. Los iones y los electrones del plasma de la magnetosfera provienen de la ionosfera que está por debajo y del viento solar y muchos de los pormenores de su entrada y calentamiento no están claros aún. Existe el plasma interplanetario, el viento solar. La capa más externa del Sol, la corona, está tan caliente que no sólo están ionizados todos sus átomos, sino que aquellos que comenzaron con muchos electrones, tienen arrancados la mayoría (a veces todos), incluidos los electrones de las capas más profundas que están más fuertemente unidos. En la corona del Sol se ha detectado la radiación electromagnética característica del hierro que ha perdido 13 electrones. Esta temperatura extrema evita que el plasma de la corona permanezca cautivo por la gravedad solar y, así, fluye en todas direcciones, llenando el Sistema Solar más allá de los planetas más distantes. Propiedades del plasma: Hay que decir que hay 2 tipos de plasma, fríos y calientes. En los fríos, los átomos se encuentran a temperatura ambiente y son los electrones los que se aceleran hasta alcanzar una temperatura de 5000 ºC. Pero como los iones, que son muchísimo más masivos, están a temperatura ambiente, no queman al tocarlos. Un plasma caliente es el fuego. En los plasma calientes, la ionización se produce por los choques de los átomos entre sí. Lo que hace es calentar un gas mucho y por los propios choques de los átomos entre sí se ionizan. Estos mismos átomos ionizados también capturan electrones y en ese proceso se genera luz (por eso el Sol brilla, y brilla el fuego, y brillan los plasmas de los laboratorios).
  • 10. [editar] Condensado de Bose-Einstein Artículo principal: Condensado de Bose-Einstein Esta nueva forma de la materia fue obtenida el 5 de julio de 1995, por los físicos Eric Cornell, Wolfgan Ketterle y Carl Wieman, los cuales fueron galardonados en 2001 con el premio nobel de la física. Los científicos lograron enfriar los átomos a una temperatura 300 veces más bajo que lo que se había logrado anteriormente. Se le ha llamado "BEC, Bose - Einstein Condensado" y es tan frío y denso que ellos aseguran que los átomos pueden quedar inmóviles.Sin embargo todavía no se sabe cuál será el mejor uso que se le pueda dar a este descubrimiento. Este estado fue predicho por Einstein y Bose en 1926. [editar] Condensado de Fermi Artículo principal: Condensado fermiónico Creado en la universidad de Colorado por primera vez en 1999, el primer condensado de Fermi formado por átomos fue creado en 2003. El condensado fermiónico, considerado como el sexto estado de la materia, es una fase superfluida formada por partículas fermiónicas a temperaturas bajas. Esta cercanamente relacionado con el condensado de Bose-Einstein. A diferencia de los condensados de Bose-Einstein, los fermiones condensados se forman utilizando fermiones en lugar de bosones. Dicho de otra forma, el condensado de Fermi es un estado de agregación de la materia en la que la materia adquiere superfluidez. Se crea a muy bajas temperaturas, extremadamente cerca del cero absoluto. Los primeros condensados fermiónicos describían el estado de los electrones en un superconductor. El primer condensado fermiónico atómico fue creado por Deborah S. Jin en 2003. Un condensado quiral es un ejemplo de un condensado fermiónico que aparece en las teorías de los fermiones sin masa con rompimientos a la simetría quiral. Es considerado una falacia para muchos científicos. La naturaleza del condensado implica que todas las partículas que lo conforman se encuentran en el mismo estado cuántico, lo cual es sólo posible si dichas partículas son bosones. Ahora bien, el Principio de exclusión de Pauli impide que cualquier pareja de fermiones ocupe el mismo estado cuántico al mismo tiempo. Por lo tanto un condensado fermiónico no puede existir. ¿Cuál es la diferencia? Los bosones ejercen una gran fuerza de atracción entre ellos. Como regla general, cualquier átomo con un número par de electrones+protones+neutrones es un bosón. Así, por ejemplo, los átomos del sodio ordinario son bosones, y pueden unirse para formar condensados Bose- Einstein. Los fermiones, por otro lado, ejercen una nula fuerza de atracción entre ellos. No pueden juntarse en el mismo estado cuántico (por el “Principio de Exclusión de Pauli” de la mecánica cuántica). Cualquier átomo con un número impar de electrones+protones+neutrones, como el potasio-40, es un fermión. [editar] Supersólido nuevo estado Este material es un sólido en el sentido de que la totalidad de los átomos del helio-(4) que lo componen están congelados en una película cristalina rígida, de forma similar a como lo están los átomos y las moléculas en un sólido normal como el hielo. La diferencia es que, en este caso, “congelado” no significa “estacionario”.
  • 11. Como la película de helio-4 es tan fría (apenas una décima de grado sobre el cero absoluto), comienzan a imperar las leyes de incertidumbre cuántica. En efecto, los átomos de helio comienzan a comportarse como si fueran sólidos y fluidos a la vez. De hecho, en las circunstancias adecuadas, una fracción de los átomos de helio comienza a moverse a través de la película como una sustancia conocida como “súper-fluido”, un líquido que se mueve sin ninguna fricción. De ahí su nombre de “súper-sólido”. Se demuestra que las partículas de helio aplicadas a temperaturas cercanas al 0 absoluto cambian el momento de inercia y un sólido se convierte en un supersólido lo que previamente aparece como un estado de la materia. [editar] Otros posibles estados de la materia Existen otros posibles estados de la materia; algunos de estos sólo existen bajo condiciones extremas, como en el interior de estrellas muertas, o en el comienzo del universo después del Big Bang o gran explosión: • Superfluido • Materia degenerada • Materia fuertemente simétrica • Materia débilmente simétrica • Materia extraña o materia de quarks • Superfluido polaritón [editar] Cambios de estado Artículo principal: Cambio de estado Diagrama de los cambios de estado entre los estados sólido, líquido y gaseoso. Los cambios de estado descritos también se producen si se incrementa la presión manteniendo constante la temperatura. Así, el hielo de las pistas se funde por la presión ejercida por el peso de los patinadores. Esta agua sirve de lubricante, permitiendo el suave deslizamiento de los patinadores. Para cada elemento o compuesto químico existen determinadas condiciones de presión y temperatura a las que se producen los cambios de estado, debiendo interpretarse, cuando se hace referencia
  • 12. únicamente a la temperatura de cambio de estado, que ésta se refiere a la presión de la atm. (la presión atmosférica). De este modo, en "condiciones normales" (presión atmosférica, 0 °C) hay compuestos tanto en estado sólido como líquido y gaseoso (S, L y G). Los procesos en los que una sustancia cambia de estado son: la sublimación (S-G), la vaporización (L- G), la condensación (G-L), la solidificación (L-S), la fusión (S-L), y la sublimación inversa (G-S). Es importante aclarar que estos cambios de estado tienen varios nombres.