El artículo describe un nuevo material termoeléctrico que podría hacer que la generación de energía a partir del calor sea viable. Los investigadores han creado un material a base de telururo de plomo que produce un 20% más de electricidad a partir del calor que materiales anteriores. Esto se debe a que el nuevo material bloquea mejor el flujo de calor mediante interrupciones a escalas atómica, nanométrica y microscópica. Este avance podría permitir la conversión práctica del calor residual en electricidad para vehículos y

1. Facultad de Biología
Experiencia Educativa: Química Inorgánica
Práctica No. 3
“Los estados de agregación”
Fecha de realización: 18/09/12
Fecha de entrega: 18/09/12
Equipo: 7
Esteban Gross Calderón
Rosalinda Juárez Reyes
Eduardo Gabriel Lucia Manica
Barradas Bello Josafat Dalai

2. Facultad de Biología
Experiencia Educativa: Química Inorgánica
Práctica No. 3
“Los estados de agregación”
Sustento teórico
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.
Solido.
Los objetos en estado sólido se presentan como cuerpos de forma compacta y
precisa; sus átomos a menudo se entrelazan formando estructuras estrechas
definidas, lo que les confiere la capacidad de soportar fuerzas sin deformación
aparente. Son calificados generalmente como duros y resistentes, y en ellos
las fuerzas de atracción son mayores que las de repulsión. En los sólidos
cristalinos, la presencia de espacios intermoleculares pequeños da paso a la
intervención de las fuerzas de enlace, que ubican a las celdillas en formas
geométricas. En los amorfos o vítreos, por el contrario, las partículas que los
constituyen carecen de una estructura ordenada.

3. Las sustancias en estado sólido suelen presentar algunas de las siguientes
características:
Cohesión elevada.
Forma definida.
Incompresibilidad.
Resistencia a la fragmentación.
Fluidez muy baja o nula.
Algunos de ellos se subliman.
Liquido.
Si se incrementa la temperatura, el sólido va perdiendo forma 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 contrae (exceptuando el agua).
Posee fluidez a través de pequeños orificios.
Puede presentar difusión.
Volumen constante
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.
No tienen forma definida.
Su volumen es variable dependiendo del recipiente que lo contenga.
Pueden comprimirse fácilmente.
Ejercen presión sobre las paredes del recipiente contenedor.

4. Las moléculas que lo componen se mueven con libertad.
Ejercen movimiento ultra dinámico.
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, 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 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, 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, 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 combinen 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.
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.
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, incluidos los electrones de las capas más profundas que están más
fuertemente unidos.

5. 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.
Objetivo
Conocer los distintos estados de agregación
Poder observar sus distintas características
Saber diferenciar el estado de acuerdo a la situación
Poder observar la forma que toma de acuerdo el molde en el que se
encuentran por ejemplo:
Los gases: No tienen forma ni volumen fijos. temperatura y presión.
Los sólidos: tienen forma y volúmenes constantes.
Los líquidos: no tiene forma fija pero si volumen.
Descripción
En esta práctica se observaron los estados de agregación y como es que se
desenvuelven al introducirlos en diferentes tipos de recipiente y cómo reaccionan
al ponerles presión
Material
Bata
Agua
Pasta dental
Jeringa
Sal
Clavo
esponja

6. Resultados y Discusión
Se vertió agua (liquido) en un embase y esta se acopló a la forma del frasco
mientras que el clavo (sólido) se quedó en su forma original. Mientras tanto la sal
aun siendo sólido como el tornillo esta tomó la forma del frasco, pero no toma
todo el espacio como en el caso de los líquidos.
Después se observó un tubo de pasta dental boca abajo sin tapa y el resultado
fue que la pasta no salió de su embase, pero al aplastar el tubo la pasta si llega a
salir y esto se debe a que es un líquido, pero con una densidad grande.
A continuación se introdujo agua en una jeringa y de nuevo el agua se amoldó a
su recipiente. El aire al igual que el agua se amoldó a la forma de la jeringa
ocupando todo el espacio.
Tapando el orificio con el dedo, al tratar de sacar el agua aplastando el émbolo, el
agua no sale, pero si hay presión adentro.
Al aplastar la esponja que se encuentra en estado sólido, esta se puede
comprimir.
Todos estos materiales tienen la capacidad de amoldarse a su recipiente, pero su
densidad afecta en su desplazamiento.
Conclusión
La materia se nos presenta en diversos 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. Cada una de ellas se nos presenta en la vida diaria de
distinta forma y en distintos casos, en esta práctica nos ayudo a saber diferenciar
cuales formas pueden adoptar cada uno de los estados y como saber
diferenciarlos, también pudimos observar que cada uno tiene características muy
distintas pero siempre tendrá un cierto volumen.

7. Artículos
Artículo científico publicado por el Dpto. de Plasmas Termonucleares
entre los más visto en internet
La prestigiosa revista internacional "Plasma Physics and Controlled Fusion"
seleccionó los 25 artículos más visitados en su sitio web durante el año 2005.
Entre ellos se encuentra el trabajo del Dr. Leopoldo Soto, líder del Grupo de
Física y Tecnologías de Plasmas y Jefe del Departamento de Plasmas
Termonucleares de la Comisión Chilena de Energía Nuclear, CCHEN, titulado
"New Trends and Future Perspectives on Plasma Focus Research" (Nuevas
Tendencias y Perspectivas Futuras en Investigación en Plasma Focus).
Un plasma focus es un dispositivo experimental para producir plasmas densos
transientes. Dependiendo del gas en que se produzca el plasma, éste genera
pulsos de rayos X, haces de partículas cargadas y pulsos de neutrones. El grupo
de la CCHEN ha ampliado la investigación en este tipo de plasmas escalando los
experimentos a dispositivos que operan a una región de baja energía nunca antes
estudiada, entre mil y diez mil veces más pequeño en energía, comparado con los
equipos más pequeños de hace 5 años. Para ello, el grupo ha diseñado y
construido equipos únicos en el mundo.
El trabajo publicado por el Dr. Soto incluye una breve revisión de los trabajos y
resultados de varios grupos que trabajan en plasma focus en el mundo. Luego
describe los resultados más importantes obtenidos por el grupo de la CCHEN en
el tema. Posteriormente, realiza una visión integradora del estado actual del arte
en el tema. Identifica parámetros que se mantienen prácticamente constantes en
todos los dispositivos plasma focus que funcionan en un amplio rango de
energías, desde 1 millón de joules hasta 50 joules.
Usando este conocimiento escala al diseño y construcción de un dispositivo que
es capaz de trabajar con una décima de joule. Resultados preliminares de ese
dispositivo ultraminiaturizado se presentan hacia el final del artículo.
A lo largo del artículo se discuten brevemente aplicaciones de estos dispositivos a
diagnósticos no destructivos, detección de sustancias, a la biología y a la ciencia
de materiales. La pregunta que el Dr. Soto persigue es ¿qué tan bajo en energía

8. se puede ir en este tipo de dispositivos manteniendo la misma densidad de
energía en el plasma que en los grandes experimentos y por consiguiente
manteniendo la producción de rayos X, partículas cargadas y neutrones? ¿En qué
etapa del escalamiento los efectos de superficie- volumen empezarían a ser
relevantes?
Comentario: El texto anterior nos hace mención de un articulo visto demasiadas
veces en internet de la revista “Plasma Physics and Controlled Fusion” Donde es
su trabajo nos expone el Dr. Soto nos habla del plasma focus, es un dispositivo
experimental para producir plasmas densos transientes. Dependiendo del gas en
que se produzca el plasma, éste genera pulsos de rayos X, haces de partículas
cargadas y pulsos de neutrones.

9. Un nuevo material podría hacer que la energía termoeléctrica
fuera viable
Investigadores demuestran una mejora importante en la eficiencia con la
que se puede convertir el calor directamente en electricidad.
LUNES, 24 DE SEPTIEMBRE DE 2012
POR KEVIN BULLIS
Un dispositivo práctico y barato que fuera capaz de transformar el calor
directamente en electricidad podría transformar el consumo energético, desde el
de los coches hasta el de las plantas eléctricas. Dando un paso más para
conseguir un dispositivo de este tipo, los investigadores han creado un material
que produce aproximadamente un 20 por ciento más de electricidad del calor que
anteriores materiales termoeléctricos. Además, para fabricarlo no se requieren
técnicas de fabricaciones difíciles o caras y está hecho de telururo de plomo, que
no tiene un precio prohibitivo.
En la actualidad malgastamos cantidades ingentes de calor. Se arroja a la
atmósfera procedente de tubos de escape y chimeneas industriales. Los
materiales termoeléctricos pueden generar corriente eléctrica con ese calor, pero
hasta ahora resultaban demasiado caros e ineficaces para que pudiera haber un
uso masivo de los mismos.
La termoeléctrica ha encontrado algunas aplicaciones comerciales muy
especializadas. Además de generar electricidad, puede hacer lo contrario, usando
la corriente eléctrica para mover el calor en las neveras portátiles y en los
calentadores de asiento de coches. También se ha usado como sistema
generador de energía en las misiones espaciales.
Al contrario que anteriores materiales termoeléctricos, este nuevo material, que se
describe en la revista Nature, podría ser lo suficientemente eficiente como para
que los generadores termoeléctricos resulten prácticos. El material funciona mejor
a temperaturas elevadas, unos 650 ºC., que es la temperatura aproximada a la
que salen los gases del tubo de escape de un coche que circule a unos 100
kilómetros por hora. A esa temperatura, el material podría convertir un 20 por
ciento de la energía que sale del tubo en electricidad. Esa energía se podría usar,
por ejemplo, para cargar la batería en un vehículo híbrido o reducir la carga del
alternador del coche y mejorar el consumo de combustible (ver “Alimentando su
coche con calor residual”).
Un material termoeléctrico impide que el calor fluya a través de él, pero permite
que los electrones sí lo hagan, creando así una corriente eléctrica. El nuevo
material es bueno bloqueando el calor gracias a que usa interrupciones o
fronteras microscópicas dentro del mismo. A pequeña escala, los investigadores
añadieron impurezas al material que interrumpen su estructura cristalina regular a

10. la escala de átomos individuales. Para interrupciones a una escala ligeramente
más grande, añadieron trozos a nanoescala de un material parecido, cada uno de
ellos de dos a diez nanómetros de anchura. Finalmente, controlando cómo
cristaliza el material al enfriar, crearon granos microscópicos que tienen unos
cientos de nanómetros de anchura. Antes, distintos grupos de investigadores
habían logrado cada una de estas cosas por separado. “Somos los primeros en
unirlo todo”, afirma Mercouri Kanatzidis, el profesor de química de la Universidad
Northwestern (EE.UU.) que ha dirigido el trabajo.
Una clave para que el material funcionara era asegurarse de que las
interrupciones no bloquearan también el flujo de electrones. Los investigadores lo
han logrado añadiendo impurezas al material que aumentan el número de
electrones en el mismo y escogiendo nanoestructuras que se orientan
automáticamente en el material más grande de tal forma que se genera un
camino claro para el flujo de electrones.
John Fairbanks, gestor de desarrollo de tecnologías en el Departamento de
Energía de Estados Unidos, afirma que el nuevo material es “un gran avance”,
pero avisa de que comercializarlo podría ser un reto. Un dispositivo termoeléctrico
necesita versiones tanto positivas como negativas del material (tipos p y n, por
sus siglas en inglés). El nuevo material solo es de tipo positivo, así que aún
necesita su pareja, explica. Además, los legisladores en Estados Unidos y la
Unión Europea sentirán cierto rechazo a incluir un material basado en el plomo
en un vehículo, aunque Fairbanks sostiene que la cantidad del mismo será mucho
menor que el que se encuentra en una batería normal. El material también se
podría usar en marcos industriales y plantas eléctricas para capturar el calor que
actualmente se disipa.
Comentario: Bueno lo que leímos anteriormente es una excelente noticia, que se
dio a conocer el día 24 de septiembre del 2012. Tal vez la pregunta importante es
que tiene que ver con los estados de agregación, si no se encontró similitud,
recuerde que todo lo que ocupa un lugar en el espacio y tiene masa lo es. Este
avance para un tipo de energía necesitaría de cambiar su estado, pues nos habla
del toluro de plomo, sometido a 650° C que sin duda se llevaría a cabo un cambio
físico.