I. ESTADOS DE LA MATERIA

HIELO, agua, vapor... tan distintos en apariencia e id�nticos en lo esencial. El hielo, fr�o y que mantiene su forma; el agua, l�quida y que adopta la forma de su recipiente; el vapor de agua, caliente, que tiende a llenar todo el espacio que lo contiene. Sin embargo, �stas son tan s�lo tres formas distintas -fases, las llaman los f�sicos- de la misma sustancia, el agua.

Cambiando su temperatura, el agua puede pasar de una fase a otra. Y esto no s�lo se da en ella sino que ocurre con todas las sustancias. Con el paso de las diversas civilizaciones, el hombre ha inventado y descubierto procesos y m�quinas que le permiten dar a una sustancia la fase deseada: s�lida, l�quida o gaseosa. Los hornos de las fundiciones son capaces de derretir metales como el hierro, plomo y otros; hay f�bricas que producen hielo seco, que no es otra cosa que el bi�xido de carbono solidificado. Y tenemos m�quinas que licuan el aire, refrigeradores que solidifican el agua y calderas que la vaporizan.

Estas m�quinas alteran no s�lo la temperatura de la sustancia, sino que tambi�n cambian su presi�n o su volumen. La relaci�n entre estos tres factores, temperatura, presi�n y volumen, depende de la fase en que se encuentre la sustancia. Esta relaci�n, que resume un enorme conjunto de observaciones experimentales, era conocida, en muchos casos, desde hace bastante tiempo. As�, desde el siglo XVII se conoc�an las leyes de los gases, formuladas por Boyle, Mariotte, Charles y Gay Lussac, y que se pueden resumir diciendo que el producto de la presi�n por el volumen es proporcional a la temperatura del gas.

Esta relaci�n es v�lida para todas las sustancias gaseosas a muy baja presi�n; en el caso opuesto, cuando la presi�n es muy alta, como la que se produce despu�s de una explosi�n, tambi�n es posible encontrar relaciones entre la presi�n, el volumen y la temperatura, que son de car�cter muy general. Para valores intermedios de la presi�n, las cosas se complican y ya no es posible hallar relaciones simples. Los f�sicos y los qu�micos han recurrido entonces a los diagramas PVT, que les permiten observar las condiciones en que se dan cada una de las fases, y el tipo de proceso que puede llevar de una a otra.

Entre las condiciones de presi�n y temperatura, existe una, la llamada condici�n normal, porque es muy parecida a la que soportamos en la vida cotidiana. La condici�n normal se da a una temperatura de 20�C y a una presi�n de una atm�sfera. En condiciones normales, el agua es l�quida, el oro y la plata son s�lidos, y el hidr�geno, el ox�geno y el hielo se presentan en su fase gaseosa. �Por qu� ocurre esto?

Resolver este porqu�, y muchos otros que luego veremos, constituye un reto al que se da el nombre de f�sica. Narrar un poco de su historia y de la situaci�n en que se encuentra hasta nuestros d�as, forman el relato que ahora emprenderemos.