La materia se caracteriza por diferentes estados. Puede haber una transición de un estado de la materia a otro. Por ejemplo, un sólido puede transformarse en líquido y un líquido puede convertirse en gas. Por ejemplo, la mayoría de los metales sólidos se transforman en líquido al calentarlos y se convierten en vapor al calentarlos más.
El cambio en el estado de la materia, por ejemplo, de estado sólido a líquido ocurre debido a los siguientes dos factores característicos:
- Temperatura – Hay una transición de estado sólido a líquido con el cambio, es decir, un aumento de temperatura. Al elevar la temperatura, el hielo se transforma en agua. Además, el líquido cambia al estado de vapor. Hielo → Agua → Vapor
- Presión: los sólidos se caracterizan por partículas muy compactas, sin espacios entre ellas. No permiten ninguna compresión, y por lo tanto, no hay efecto de presión sobre los sólidos. Al aplicar presión constantemente, el sólido se deforma y finalmente se rompe.
Conversión de sólido a líquido
El proceso de un sólido que pasa a estado líquido se llama fusión. También se conoce como fusión . El proceso inverso de un líquido que se convierte en sólido, se llama a su vez solidificación .
La temperatura a la que se produce la fusión de cualquier sustancia pura se denomina punto de fusión de esa sustancia. Se considera que es una característica de esa sustancia. El sistema requiere energía para llevar a cabo la fusión de un sólido a un líquido. Es una reacción endotérmica . Cada sustancia pura requiere una cierta cantidad de energía que se requiere para cambiar de un estado sólido a un estado líquido.
La energía se requiere exclusivamente para llevar a cabo la transición de la sustancia, de la sustancia sólida a la líquida. La fase de una sustancia cambia y la temperatura permanece sin cambios. Por lo tanto, se sabe que la fusión es un proceso isotérmico , ya que la sustancia permanece a la misma temperatura sin modificar.
Derritiendo
La fusión o fusión es el proceso por el cual una sustancia sólida cambia a líquido al calentarla. Al calentar una sustancia, las partículas vibran con mayor intensidad y se mueven con mayor vigor. Se produce energía térmica. Las partículas ganan suficiente energía cinética para vencer las fuertes fuerzas de atracción. Obtienen energía para abrirse paso y formar pequeños grupos de partículas. Los sólidos, por lo tanto, se derriten para formar un estado líquido.
La fusión de una sustancia se produce en condiciones definidas de presión ambiental. La energía suministrada para fundir un sistema se conoce como entalpía de fusión o entropía de fusión . Sin embargo, algunas de las sustancias representan una excepción a este proceso, y se debe eliminar el calor de estos sistemas para fundirlos. por ejemplo, helio.
¿Qué es el punto de fusión?
La temperatura a la cual una sustancia sólida se funde y se transforma en líquido a presión atmosférica se denomina punto de fusión de una sustancia.
Diferentes sólidos muestran diferentes puntos de fusión. Por ejemplo, el punto de fusión de la cera es de 63 °C. Cuanto mayor sea el punto de fusión de las sustancias, mayores serán las fuerzas de atracción intrapartículas que unen las partículas. Por ejemplo, en forma sólida de agua, el hielo se derrite a una temperatura de 0 °C para formar agua líquida. Por lo tanto, el punto de fusión del hielo es de 0 °C a presión atmosférica.
En el punto de fusión, los estados sólido y líquido de la materia coexisten. El punto de fusión de una sustancia es su propiedad característica influenciada por la presión aplicada.
Aplicaciones del punto de fusión
La aplicación se puede observar durante el proceso de patinaje sobre nieve. El peso del patinador se concentra en una línea delgada, se aplica una presión considerable sobre la losa de hielo. Esto da como resultado el derretimiento del hielo debajo del zapato del patinador. Este hielo derretido lubrica la parte inferior de sus zapatos de patinaje. Esto hace posible patinar sobre el hielo.
Curva de calentamiento para la conversión de sólido a líquido
La curva de calentamiento indica la temperatura en el eje y y el calor que se ha suministrado en el eje x respectivamente. Supongamos una tasa de calentamiento constante, debido a que el eje x puede mostrarse como la cantidad de tiempo que se muestra mientras se calienta la sustancia. La curva muestra principalmente dos puntos principales:
- La parte de los gráficos, donde la temperatura aumenta a medida que se suministra calor al sistema, y
- La porción de las mesetas de gráficos donde la temperatura permanece en un nivel constante. El cambio de fase se produce en estas mesetas.
Ejemplos de preguntas
Pregunta 1: ¿Qué causa el cambio de fase?
Responder:
Cuando ocurre el cambio de temperatura o presión de un sistema, la fase cambia. Al aumentar la temperatura o la presión del sistema, aumentan las fuerzas de atracción intramoleculares. Al disminuir la temperatura, las moléculas o átomos se convierten en una estructura rígida.
Pregunta 2: ¿Cambia la temperatura durante el proceso de calentamiento del hielo?
Responder:
Como suministramos constantemente energía térmica para transformar el hielo en agua, la temperatura del sistema no cambia. La energía térmica es absorbida por el hielo cambiando lentamente al estado líquido. Ambos estados de la materia coexisten juntos durante este proceso.
Pregunta 3: ¿Cómo se produce la fusión en el caso de los sólidos amorfos?
Responder:
Los sólidos no cristalinos, como el vidrio o la brea, se funden al disminuir lentamente la viscosidad con el aumento simultáneo de la temperatura. Sin embargo, no hay una transformación brusca del estado sólido al líquido.
Pregunta 4: Defina calor de fusión.
Responder:
La cantidad de energía requerida por una sustancia pura para cambiar del estado sólido al líquido se denomina entalpía de fusión (o calor de fusión) de la sustancia. Se denota por ΔH fus .
Pregunta 5: Diferenciar entre hervir o derretir.
Responder:
La ebullición es el proceso de fusión del estado líquido al gaseoso, mientras que la fusión es la transformación del estado sólido al líquido.
Pregunta 6: ¿Cómo ocurre el cambio de energía durante la fusión?
Responder:
Se debe suministrar calor al sistema cerrado para simular la fusión de la sustancia. Cuando se suministra energía, los átomos que componen la sustancia se separan y se separan más.
Pregunta 7: ¿Qué elemento tiene el punto de fusión más alto?
Responder:
El tungsteno es el elemento que presenta el punto de fusión más alto, 3.687 K, lo que lo hace adecuado para fabricar filamentos eléctricos en lámparas incandescentes.