(lectura de la secuencia Fase 2 – Fase 5)
La página muestra la misma simulación de calentamiento de agua en cuatro momentos, con un termómetro digital que indica la temperatura instantánea y, debajo, la gráfica T (eje vertical, en ^{\circ}\text{C}) frente al calor aportado Q (eje horizontal).
Fase 2 — Temperatura 0\,^{\circ}\text{C}: fusión.
- El termómetro marca 0\,^{\circ}\text{C} y en la matraz aparecen hielo y agua: es un estado de coexistencia de fases.
- En la curva hay un tramo horizontal en T=0\,^{\circ}\text{C}, etiquetado "Sólido + líquido".
- Durante ese tramo se aporta calor, pero la temperatura no sube, porque la energía se destina a romper el enlace molecular, no a aumentar la energía cinética: calor latente de fusión Q_f=m\,L_f con L_f=334\,\text{kJ}/\text{kg} para el agua.
Fase 3 — Temperaturas 5\,^{\circ}\text{C}, 40\,^{\circ}\text{C} y 90\,^{\circ}\text{C}: calentamiento de la fase líquida.
- El termómetro marca 5, 40 y 90\,^{\circ}\text{C}: el hielo desapareció y solo hay agua líquida.
- En la gráfica el tramo es ascendente («Líquido»), con pendiente constante, lo que se traduce en Q=m\,c_l\,\Delta T,\qquad c_l=4186\,\text{J}/(\text{kg}\cdot^{\circ}\text{C}).
- Como el agua tiene una capacidad calorífica muy alta, la curva en este tramo es poco pronunciada: hacen falta muchos \text{kJ} para subir unos pocos grados.
Fase 4 — Temperatura 100\,^{\circ}\text{C}: ebullición.
- El termómetro se mantiene en 100\,^{\circ}\text{C} y la matraz muestra agua en ebullición junto con vapor.
- Nuevamente aparece un plano horizontal, ahora en T=100\,^{\circ}\text{C}, etiquetado "Líquido + gas": es el calor latente de vaporización Q_v=m\,L_v con L_v=2260\,\text{kJ}/\text{kg}.
- Notar que L_v\gg L_f; por eso el segundo tramo horizontal es mucho más largo que el primero.
Fase 5 — Temperaturas 110\,^{\circ}\text{C}, 115\,^{\circ}\text{C} y 130\,^{\circ}\text{C}: calentamiento del vapor.
- El termómetro supera los 100\,^{\circ}\text{C} y la matraz queda vacía de líquido: solo queda gas (vapor de agua).
- La curva vuelve a subir, ahora con la capacidad calorífica del vapor c_g\approx 2010\,\text{J}/(\text{kg}\cdot^{\circ}\text{C}).
Comparación cuantitativa. Para calentar 1\,\text{kg} de hielo de -20\,^{\circ}\text{C} hasta 130\,^{\circ}\text{C}:
| Tramo | Proceso | Cálculo | Energía |
|---|---|---|---|
| Sólido | -20\to 0\,^{\circ}\text{C} | Q=m\,c_s\,\Delta T=1\cdot 2100\cdot 20 | 42\,000\,\text{J} |
| Fusión | 0\,^{\circ}\text{C} | Q_f=m\,L_f=1\cdot 334\,000 | 334\,000\,\text{J} |
| Líquido | 0\to 100\,^{\circ}\text{C} | Q=m\,c_l\,\Delta T=1\cdot 4186\cdot 100 | 418\,600\,\text{J} |
| Vaporización | 100\,^{\circ}\text{C} | Q_v=m\,L_v=1\cdot 2\,260\,000 | 2\,260\,000\,\text{J} |
| Gas | 100\to 130\,^{\circ}\text{C} | Q=m\,c_g\,\Delta T=1\cdot 2010\cdot 30 | 60\,300\,\text{J} |
- Total: Q=42\,000+334\,000+418\,600+2\,260\,000+60\,300=3\,114\,900\,\text{J}\approx 3.11\times 10^{6}\,\text{J}.
el agua se calienta en dos tramos ascendentes (sólido y gas), calienta el líquido entre los tramos horizontales, y los planos a 0\,^{\circ}\text{C} y 100\,^{\circ}\text{C} representan los cambios de fase (fusión y vaporización), donde la temperatura permanece constante.
