¿Por qué el cambio entre los estados de la materia es tan repentino?

Su pregunta es la termodinámica básica. Deberías buscarlo en Google y leer durante una o dos horas. ¿Por qué? Porque explica cada … bueno al menos muchas de las cosas que necesitas saber como ser humano. La mayoría de las personas que nunca fueron a la universidad no conocen todas las leyes termodinámicas, pero algunas de las partes que experimentan en la vida cotidiana.

De todos modos, la termodinámica es una de las ramas más grandes de la física, y apenas recomiendo que estudies al respecto. (Pero te advierto, lleva tiempo entenderlo)

Sobre el estado de transición entre líquido a hielo:

En cualquier líquido, las moléculas tienen una distancia entre sí, pero hacen algunos enlaces “de baja potencia” (no covalentes) entre sí. Esto es lo que hace la diferencia entre el estado de gas y el líquido, porque en un gas no hay un vínculo entre las moléculas. Hay algo llamado entropía (describe la actividad, los movimientos de las moléculas en un micro nivel de un sistema), que analiza el sistema de forma microscópica, y hay un momento en que el estado de entropía del sistema se vuelve tan lento que se vuelve congelado. Entonces, los movimientos son tan lentos que podemos suponer que no hay ninguno, ese es el estado congelado. El problema es que cuando congelamos agua, no podemos ver con nuestros ojos este micro sistema (entropía) y solo vemos el momento en que se congela de manera macro.

Entonces la respuesta es: es de transición pero no lo ves.

Nota: Como estudiante universitario, esto es lo que entendí de mis lecciones de termodinámica, pero puedo estar equivocado en algunas partes. lo siento si ese es el caso.

Porque los enlaces entre las moléculas en un sólido cristalino dicen que “estamos todos juntos en esto”.

Todos los enlaces en una red de moléculas son similares, es decir, tienen la misma energía. Entonces, en cualquier temperatura en particular, no hay razón para que se comporten de manera diferente, es decir, algunos se rompen mientras que otros están fuertemente formados.

A medida que aumentamos la temperatura de un sólido, aumenta la amplitud de las vibraciones en un enlace. Piense en ello como alguien que sostiene dos extremos de una banda de goma y lo estira y relaja continuamente. Una temperatura más alta significa tirar de la banda elástica más rápido y más duro.

Cuando la temperatura es lo suficientemente alta como para romper un enlace en particular, es suficiente para romper todos los enlaces. Y esto es lo que vemos como el cambio de fase abrupto.

Tenga en cuenta que hay sólidos que tienen diferentes enlaces entre las moléculas. Tales sólidos se ablandan antes de derretirse. Se llaman sólidos amorfos.

La materia tiene su estado debido a las fuerzas intermoleculares que actúan en él, pero tan pronto como la temperatura aumenta, estas fuerzas no son suficientes para mantener las partículas juntas y, por lo tanto, el estado de la materia cambia.

Depende si un sólido es cristalino o amorfo. Si el sólido bajo observación es cristalino, verá que el cambio será espontáneo a una temperatura y presión fijas, pero en caso de cambio sólido amorfo estará en un rango de temperatura. Por ejemplo, si tomamos un plástico, no se derretirá a una temperatura fija sino que se ablandará a medida que aumentemos la temperatura, esto se debe a su disposición de partículas que forman sólidos.