Avainero sulamispisteen ja jäätymispisteen välillä on, että sulamispiste on lämpötila, jossa kiinteä aine siirtyy nestemäiseen tilaan, kun taas jäätymispiste on piste, jossa mikä tahansa neste muuttaa tilansa kiinteäksi.
Vaihemuutokset ovat prosesseja, joihin liittyy energian vapautumista tai energian lisäystä. Sulamispiste ja jäätymispiste ovat pisteitä, joissa tapahtuu faasimuutoksia. Näiden myötä myös monet muut materiaalin ominaisuudet voivat muuttua. Teoreettisesti materiaalin jäätymispiste ja sulamispiste ovat samat, mutta joskus tietyille aineille nämä kaksi arvoa eroavat toisistaan.
Mikä on sulamispiste?
Sulamispiste on lämpötila, jossa kiinteä aine muuttuu nestemäiseksi. Se on fyysinen ominaisuus, jonka avulla voimme tunnistaa yhdisteen. Kun kiinteä aine muuttuu nestemäiseksi vaiheeksi, tapahtuu faasimuutos. Se tapahtuu tietylle paineelle ominaisessa lämpötilassa. Tätä varten meidän on toimitettava tarvittava energia.
Faasimuutos absorboi energiaa/lämpöä (endoterminen) muuttuessaan kiinteästä nestemäiseksi. Useimmiten tämä energia toimitetaan lämmön muodossa. Lämpöä tarvitaan nostamaan kiinteän aineen lämpötila sen sulamispistetilaan. Lisäksi aine tarvitsee energiaa sulaakseen itsensä. Kutsumme tätä energiaa fuusiolämpöksi; tämä on eräänlaista piilevää lämpöä.
Latentti lämpö on lämpöä, joka imeytyy tai vapautuu aineesta faasimuutoksen aikana. Nämä lämmönmuutokset eivät aiheuta lämpötilamuutoksia, koska ne imeytyvät tai vapautuvat. Siksi sulamispisteessä aine imee lämpöä, mutta lämpötila ei muutu vastaavasti. Termodynaamisesti Gibbsin vapaan energian muutos sulamispisteessä on nolla. Seuraava yhtälö pätee materiaalille sulamispisteessä. Se osoittaa, että lämpötila ei muutu, mutta materiaalin entalpia ja entropia muuttuvat.
ΔS=ΔH/T
Koska aine imee energiaa, entalpia kasvaa sulamispisteessä. Kiinteässä tilassa hiukkaset ovat hyvin järjestettyjä ja niillä on vähemmän liikettä. Mutta nestemäisessä tilassa niiden satunnainen luonne kasvaa. Siksi sulamispisteessä entropia kasvaa. Paineen mukaan tietyllä materiaalilla on tietty sulamispiste. Voimme määrittää vain kiinteiden aineiden sulamispisteet.
Kuva 01: Erilaisten kemiallisten alkuaineiden sulamispisteet
Laboratoriossa voimme käyttää monia tekniikoita sulamispisteen määrittämiseen. Sulamispistelaitteen käyttö on erittäin helppoa. Voimme laittaa hienoksi jauhettua kiintoainetta kapillaariin, jonka toinen pää on suljettu. Sitten meidän tulee laittaa kiinteän aineen sisältävä sinetöity pää laitteeseen. Tässä pään tulee koskettaa sisällä olevaa metallia. Sen jälkeen voimme tarkkailla kiinteää ainetta laitteen suurennuslasi-ikkunan läpi. Siellä on myös lämpömittari lämpötilan mittaamiseen. Kun lämpötila vähitellen kohoaa, metalli lämpenee ja myös kapillaarin kiinteä aine kuumenee. Voimme tarkkailla pistettä, jossa sulaminen alkaa ja päättyy. Ja tämä alue vastaa sulamispistettä. Veden sulamispiste on 0 °C. Volframilla on korkein sulamispiste, 3410 °C.
Mikä on jäätymispiste?
Jäätymispiste on lämpötila, jossa mikä tahansa neste muuttaa tilansa kiinteäksi. Materiaalin sulamispisteen ja jäätymispisteen lämpötila on suurin piirtein sama arvo. Esimerkiksi vesi muuttuu jääksi 0°C:ssa ja sen sulamispiste on myös 0°C. Tarkemmin sanottuna jäätymispiste kuvaa aineen vaiheen muutosta.
Kuva 02: Veden jäätyminen muodostaa jäätä
Lisäksi aineen jäädytysprosessi vähentää entropiaa. Kemiassa on termi "jäätymispisteen lasku", joka selittää kuinka haihtumattoman liuenneen aineen läsnäolo liuoksessa alentaa liuottimen jäätymislämpötilaa.
Mitä eroa on sulamispisteen ja jäätymispisteen välillä?
Sulamispiste ja jäätymispiste ovat saman vaiheen muutoksen vastakkaisia suuntia. Keskeinen ero sulamispisteen ja jäätymispisteen välillä on, että sulamispiste on lämpötila, jossa kiinteä aine menee nestemäiseen tilaan, kun taas jäätymispiste on piste, jossa mikä tahansa neste muuttaa tilansa kiinteäksi. Lisäksi sulamispisteen ja jäätymispisteen välillä on ero niiden entropian muutoksen suhteen; Kiinteää ainetta sulatettaessa entropia kasvaa, mutta jäädytyksessä entropia pienenee. Lisäksi, vaikkakin teoriassa sulamispisteen ja jäätymispisteen lämpötilat ovat samanlaiset tietylle materiaalille, käytännössä ne vaihtelevat hieman.
Yhteenveto – Sulamispiste vs jäätymispiste
Sulamispiste ja jäätymispiste ovat aineiden kaksi fysikaalista ominaisuutta. avainero sulamispisteen ja jäätymispisteen välillä on, että sulamispiste on lämpötila, jossa kiinteä aine siirtyy nestemäiseen tilaan, kun taas jäätymispiste on piste, jossa mikä tahansa neste muuttaa tilansa kiinteäksi.
