Różnica między temperaturą topnienia a temperaturą zamarzania

The kluczowa różnica między temperaturą topnienia a temperaturą zamarzania jest to temperatura topnienia to temperatura, w której ciało stałe przechodzi w stan ciekły, natomiast temperatura zamarzania to punkt, w którym jakakolwiek ciecz zmieni swój stan na stały.

Zmiany fazowe to procesy, które wiążą się z uwolnieniem lub zyskiem energii. Temperatura topnienia i krzepnięcia to punkty, w których zachodzą zmiany faz. Dzięki nim wiele innych właściwości materiału może również ulec zmianie. Teoretycznie temperatura krzepnięcia i temperatura topnienia materiału są takie same, ale czasami dla poszczególnych substancji te dwie wartości różnią się od siebie.

ZAWARTOŚĆ

1. Przegląd i kluczowa różnica
2. Co to jest temperatura topnienia 
3. Co to jest punkt zamarzania
4. Porównanie obok siebie - Temperatura topnienia vs Punkt zamarzania w formie tabelarycznej
5. Podsumowanie

Co to jest temperatura topnienia?

Temperatura topnienia to temperatura, w której ciało stałe zmieni się w stan ciekły. Jest to właściwość fizyczna, której możemy użyć do identyfikacji związku. Kiedy ciało stałe przekształca się w etap ciekły, następuje zmiana fazy. Występuje w charakterystycznej temperaturze dla danego ciśnienia. W tym celu musimy dostarczyć wymaganą energię.

Zmiana fazy pochłania energię / ciepło (endotermiczne) przy przechodzeniu od ciała stałego do płynu. W większości przypadków energia ta jest dostarczana w postaci ciepła. Ciepło jest potrzebne do podniesienia temperatury ciała stałego do stanu temperatury topnienia. Ponadto substancja potrzebuje energii, aby się stopić. Nazywamy to ciepło syntezy; jest to rodzaj ukrytego ciepła.

Utajone ciepło to ciepło, które jest absorbowane lub uwalniane z substancji podczas zmiany fazy. Te zmiany ciepła nie powodują zmian temperatury, ponieważ są absorbowane lub uwalniane. Dlatego w punkcie topnienia substancja pochłania ciepło, ale temperatura nie zmieni się odpowiednio. Termodynamicznie, w punkcie topnienia zmiana energii swobodnej Gibbsa wynosi zero. Poniższe równanie obowiązuje dla materiału o temperaturze topnienia. Pokazuje, że temperatura się nie zmienia, ale zmienia się entalpia i entropia materiału.

ΔS = HH / T

Ponieważ substancja pochłania energię, entalpia wzrasta w punkcie topnienia. W stanie stałym cząstki są dobrze uporządkowane i mają mniejszy ruch. Ale w stanie płynnym zwiększa się ich losowa natura. Dlatego w punkcie topnienia entropia wzrasta. W zależności od ciśnienia istnieje określony punkt topnienia dla danego materiału. Możemy jedynie określić temperatury topnienia ciał stałych.

Rysunek 01: Temperatury topnienia różnych pierwiastków chemicznych

W laboratorium możemy użyć wielu technik do ustalenia temperatury topnienia. Korzystanie z aparatu do pomiaru temperatury topnienia jest bardzo łatwe. Możemy umieścić trochę drobno sproszkowanego ciała stałego w naczyniach włosowatych, w których jeden koniec jest szczelnie zamknięty. Następnie powinniśmy umieścić szczelny koniec zawierający ciało stałe w urządzeniu. Tutaj koniec powinien dotykać metalu w środku. Następnie możemy obserwować ciało stałe przez szkło powiększające aparatu. Istnieje również termometr do rejestrowania temperatury. Gdy temperatura stopniowo wzrasta, metal będzie się nagrzewał, a ciało stałe w kapilarach również będzie się nagrzewać. Możemy obserwować punkt, w którym topienie zaczyna się i kończy. I ten zakres odpowiada temperaturze topnienia. Temperatura topnienia wody wynosi 0 ° C. Wolfram ma najwyższą temperaturę topnienia, która wynosi 3410 ° C.

Co to jest punkt zamarzania?

Punkt zamarzania to temperatura, w której jakakolwiek ciecz zmieni swój stan na stały. Temperatura topnienia i krzepnięcia materiału jest mniej więcej taka sama. Na przykład woda zamienia się w lód o temperaturze 0 ° C, a jej temperatura topnienia również wynosi 0 ° C. Dokładniej, punkt zamarzania opisuje zmianę fazy materii.

Rysunek 02: Zamarzanie wody tworzy lód

Ponadto proces zamrażania substancji zmniejsza entropię. W chemii istnieje termin „obniżenie temperatury krzepnięcia”, który wyjaśnia, w jaki sposób obecność nielotnej substancji rozpuszczonej w roztworze obniża temperaturę krzepnięcia rozpuszczalnika.

Jaka jest różnica między temperaturą topnienia a temperaturą zamarzania?

Temperatura topnienia i krzepnięcia są przeciwnymi kierunkami tej samej zmiany fazy. Kluczowa różnica między temperaturą topnienia a temperaturą zamarzania polega na tym, że temperatura topnienia jest temperaturą, w której ciało stałe przechodzi w stan ciekły, natomiast temperatura zamarzania jest punktem, w którym jakakolwiek ciecz zmieni swój stan na stały. Ponadto istnieje również różnica między temperaturą topnienia a temperaturą zamarzania pod względem zmiany entropii; podczas topienia ciała stałego entropia wzrasta, ale podczas zamrażania entropia maleje. Poza tym, chociaż teoretycznie, temperatura topnienia i temperatura krzepnięcia są podobne dla danego materiału, praktycznie różnią się nieznacznie.

Podsumowanie - Punkt topnienia a punkt zamarzania

Temperatura topnienia i krzepnięcia to dwie właściwości fizyczne substancji. Kluczowa różnica między temperaturą topnienia a temperaturą zamarzania polega na tym, że temperatura topnienia to temperatura, w której ciało stałe przechodzi w stan ciekły, natomiast temperatura zamarzania to punkt, w którym jakakolwiek ciecz zmieni swój stan na stały.

Odniesienie:

1. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. „Jaki jest punkt zamarzania wody?” ThoughtCo, 5 października 2018 r., Dostępne tutaj.

Zdjęcie dzięki uprzejmości:

1. „Temperatura topnienia pierwiastków (K)” Albris - Praca własna (CC BY-SA 4.0) przez Commons Wikimedia
2. „1550739” (CC0) przez pxhere