Pregunta 1 · Densidad y cambios de estado
El nitrógeno gaseoso, principal componente del aire, puede ser licuado si se enfría a temperaturas extremadamente bajas (aproximadamente -196 °C). Durante este proceso de condensación, el nitrógeno pasa de estado gaseoso a líquido, y su densidad aumenta drásticamente. Teniendo en cuenta que la cantidad de nitrógeno no cambia, ¿por qué ocurre este aumento en la densidad?
- Porque el volumen se reduce enormemente al disminuir la distancia entre las moléculas.
- Porque al enfriarse, la masa de cada molécula de nitrógeno aumenta.
- Porque en estado líquido, las moléculas se expanden para ocupar más espacio.
- Porque tanto la masa como el volumen del nitrógeno aumentan durante la condensación.
Ver la respuesta y la explicación
La correcta: A
Porque el volumen se reduce enormemente al disminuir la distancia entre las moléculas.
Piensa en la densidad como qué tan apretadas están las moléculas: es la masa dividida entre el volumen (el espacio que ocupan). Al licuar el nitrógeno, la cantidad (la masa) no cambia; lo que cambia es el espacio.
Como gas, las moléculas están muy separadas y ocupan muchísimo espacio. Al enfriarse y volverse líquido, se acercan muchísimo entre sí y ocupan mucho menos volumen. La misma masa en mucho menos espacio = más densidad. Por eso la respuesta es la opción A.
Las otras fallan: enfriarse no aumenta la masa de cada molécula (opción B); al volverse líquido las moléculas se juntan, no se expanden (opción C); y el volumen no aumenta, disminuye (opción D).
Por qué no las otras
- B. Porque al enfriarse, la masa de cada molécula de nitrógeno aumenta.
Esa opción dice que cada molécula gana masa al enfriarse. Pero una molécula de nitrógeno tiene los mismos átomos como gas y como líquido, así que su masa no cambia. Enfriar cambia cuánto se mueven las moléculas. - C. Porque en estado líquido, las moléculas se expanden para ocupar más espacio.
Esa opción dice que el nitrógeno ocuparía más espacio como líquido. Pero la densidad es la masa entre el volumen: con la misma masa y más espacio, la densidad bajaría. El enunciado dice que la densidad aumenta. - D. Porque tanto la masa como el volumen del nitrógeno aumentan durante la condensación.
Esa opción dice que la masa y el volumen aumentan. Pero el enunciado dice que la cantidad de nitrógeno no cambia, así que la masa es la misma antes y después de licuarse. Para que la masa aumentara, habría que agregar nitrógeno.
Paso a paso
- La densidad es la masa dividida entre el volumen: dice cuánta masa hay en cada unidad de espacio.
- El enunciado dice que la cantidad de nitrógeno no cambia. Entonces su masa es la misma como gas y como líquido.
- Al enfriarse hasta −196 °C, el nitrógeno se condensa y sus moléculas quedan muy cerca unas de otras. Ocupa mucho menos espacio: su volumen se reduce.
- La misma masa en un volumen mucho menor da una densidad mayor. Por eso la densidad aumenta al licuarse el nitrógeno.
Para guardar
Con la misma masa, si el volumen baja, la densidad sube.
Uno más simple
Imagina 60 personas en un salón de 30 m². Luego las mismas 60 personas pasan a una sala de 10 m². ¿Qué pasa con la cantidad de personas por cada metro cuadrado?
- En el salón, 60 personas entre 30 m² dan 2 personas por metro cuadrado.
- En la sala, 60 personas entre 10 m² dan 6 personas por metro cuadrado.
- Las personas siguen siendo 60. Lo que cambió fue el espacio, que bajó de 30 m² a 10 m².
- Con el mismo número de personas en menos espacio, hay más personas en cada metro cuadrado.
Pruébalo con otra
Una muestra de gas conserva su masa y se expande de 4 L a 8 L. ¿Cómo cambia su densidad?
- A. Se duplica
- B. Se reduce a la mitad
Respuesta: B. La masa es la misma y el volumen se duplica. La misma masa en el doble de espacio da la mitad de densidad.
Dato de Lumina: de 1.244 respuestas equivocadas a esta pregunta en la práctica de Lumina (hasta el 29 de septiembre de 2026), 40 % fueron la C.