¿El volumen ocupado en estado sólido es el mismo que en estado líquido?

En general, la densidad varía con la temperatura y la presión, y a veces las variaciones son muy pequeñas y difíciles de medir.

En términos generales, la mayoría de las sustancias se contraen en volumen al congelarse , volviéndose más densas. Uno podría esperar que esto sea intuitivo a partir de una comprensión básica de la ciencia física, ya que se esperaría que las vibraciones y los movimientos aleatorios en las moléculas se redujeran a medida que se reducen las temperaturas y los líquidos se congelan, y en particular, los gases se contraen significativamente en volumen a medida que se enfrían. Tome un globo afuera de una casa cálida en un día frío de invierno, y puede verificar experimentalmente este marchitamiento de trombón triste.

Sin embargo , el agua no se comporta de esta manera: se expande en volumen al congelarse aproximadamente un 9%, volviéndose menos densa. Esta propiedad inusual se comparte con el metal galio, cuyo volumen es aproximadamente un 3% mayor al congelarse a presión atmosférica. (ver, por ejemplo, aquí)

Puede observar esta expansión experimentalmente: si coloca agua líquida en el congelador en un recipiente rígido, a menudo verá el bulto de agua hacia afuera, del mismo modo, si coloca un recipiente de plástico lleno de agua en el congelador, verá el diámetro de el contenedor se estira (o en algunos casos, ¡el contenedor se romperá!)

(imagen de Anomalías de densidad del agua )

La menor densidad de agua también se verifica fácilmente, ya que el hielo flota en el agua, debe ser menos densa, lo que significa que para un número igual de moléculas (o “moles”, por lo tanto, “volumen molar”) de agua, agua sólida (hielo ) ocupará más volumen que el agua líquida.

( ibid )

La densidad máxima del agua es de alrededor de 4 grados C (justo por encima de la congelación), sin embargo, la densidad máxima a alta presión está significativamente por debajo del punto de congelación.

El agua tiene otras propiedades y diferencias muy inusuales entre las fases sólida y líquida: para obtener más información, es posible que le interese leer más en Anomalías de la densidad del agua.

Realmente depende del material. El volumen es solo eso, volumen. Es una medida de un espacio que ocupa un material. Ahora, el volumen tiene una relación con la masa, el peso, la densidad, etc., pero depende del material si es directo, indirecto, proporcional o inversamente proporcional. Ejemplo: tengo un metro cúbico de agua (líquido) y un metro cúbico de hielo (sólido). Ambos tienen un volumen de 1 metro cúbico. Pero el hielo es más ligero que el mismo volumen de hielo, es por eso que flota. Eso se debe a la estructura cristalina que hace que el hielo sea menos denso que el agua. Dicho de otra manera, ¿recuerdas la vieja pregunta que es más pesada una libra de plomo o una libra de plumas? Tampoco, es una pregunta capciosa. Ambos pesan una libra. Pero la libra de plomo tiene un volumen de solo unos pocos centímetros cúbicos, pero la libra de plumas puede tener un volumen de varios metros cúbicos (menos si está comprimido).

La respuesta depende de la sustancia y de cómo se congeló. El agua al hielo en un refrigerador se expande. Si se congela instantáneamente, el volumen de agua puede permanecer constante. Los metales elementales como el cobre generalmente ocupan el mismo volumen en estado líquido y sólido. Ese resultado supone la pureza, no hay contaminación por sustancias que reaccionan con el elemento durante la transición de líquido a sólido. Un ejemplo es la oxidación debido al oxígeno presente en el recipiente.

Las reglas para los compuestos varían con la composición. Los plásticos y otros compuestos orgánicos pueden pasar de sólidos a líquidos. Cada uno puede resultar individualmente. Las sustancias clasificadas como similares por estructura molecular pueden cambiar de estado de manera similar.

No siempre el caso …

El agua a 4 grados centígrados tiene una densidad de 1.00 g / cm3 y a 24 grados centígrados se convierte en 0.99 g / cm3.

DYI: tome 1000 kg de agua a 24 grados (volumen de un cubo de 1 metro) y enfríe a 4 grados. El cambio marcado (reducción) en el Volumen será de 10 cm3 … a menos que derrames un poco.

Si.

Imagina tu bebida favorita en un vaso.

Un cubo de hielo colocado en su bebida ocupará el mismo volumen que un sólido que cuando se derrite en agua. A menos que algo más cambie en el sistema, el nivel de líquido en su vaso se mantendrá constante, ¡incluso cuando el cubo de hielo se derrita en agua!

Si. En general, el volumen de un sólido aumenta a medida que se calienta y se licua.
Curiosamente, el agua es la excepción a esta regla, y eso bien podría ser el principal impulsor de la vida en la Tierra.

No necesariamente. El agua ocupa más volumen como hielo que, por ejemplo, como agua. Es por eso que el hielo flota en el agua: misma masa / más volumen = menos densidad.

No Mira el agua La forma sólida ocupa un volumen mayor que la forma líquida.

Dicho esto, creo que el agua es la excepción que confirma la regla.