Fusione
Passaggi di stato: fusione
Vuoi sapere che cos'è la fusione?
Vuoi sapere a quale temperatura avviene la fusione?
Vuoi sapere, a livello microscopico, cosa succede agli atomi che compongono il solido durante la fusione?
Se si continua con la lettura dell'articolo.
In questa pagina del sito vedremo infatti che cos'è la fusione, a quale temperatura avviene e come è detto il calore che viene fornito durante la fusione.
Verrà infine fornita una tabella in cui verranno indicate le temperature di fusione di alcune sostanze di uso comune.
Per fusione si intende il passaggio di un corpo dallo stato solido allo stato liquido ed è il processo opposto alla solidificazione.
Lasciando ad esempio un cubetto di ghiaccio sotto il Sole, noteremo che, dopo un po' di tempo, il cubetto di ghiaccio si è trasformato in un liquido: il ghiaccio è infatti andato incontro al processo di fusione e quindi si è fuso.
Allo stesso modo riscaldando ad elevate temperature il ferro, noteremo che il ferro fonde e diventa un liquido.
La fusione è una trasformazione che avviene con acquisto di calore ed è quindi un processo endotermico.
La fusione da un punto di vista microscopico
In tutti i solidi gli atomi gli atomi vibrano attorno a delle posizioni di equilibrio.
Quando al sistema viene fornita energia sotto forma di calore, l'energia cinetica media delle particelle del solido raggiunge il valore necessario per provocare la rottura del reticolo.
Si è raggiunta la temperatura di fusione e le particelle si staccano dalla loro rigida configurazione, il corpo incomincia a fondere e viene ad assumere le caratteristiche di un liquido.
Quindi, durante la fusione, l'energia cinetica media delle particelle del solido raggiunge il valore necessario per provocare la rottura del reticolo ed il solido comincia a fondere.
Il passaggio solido → liquido viene indicato col nome di fusione
Fornendo ulteriormente calore al sistema solido-liquido, non si ha aumento di temperatura, cioè di energia cinetica delle particelle, perché l'energia fornita è usata per rompere i legami reticolari del solido.
Poiché la quantità di calore fornita al solido nel passaggio solido → liquido non provoca aumento della temperatura del solido, ad essa è attribuito l'aggettivo latente: si parla così di calore latente di fusione.
Il calore latente di fusione (λf) è la quantità di energia necessaria per fondere completamente 1 g di sostanza alla temperatura di fusione.
Se la sostanza da fondere ha massa m, la quantità di calore Q che bisogna somministrare per fondere la sostanza è pari a:
Q = m · λf
in cui:
- Q è la quantità di calore da somministrare (J);
- m è la massa della sostanza da fondere (g);
- λf è il calore latente di fusione (J/g).
Temperatura di fusione di alcune sostanze pure
Come detto in precedenza, la temperatura di fusione è una grandezza caratteristica di ogni sostanza e quindi è una proprietà intensiva della materia.
Così, alla pressione di una atmosfera (1 atm), ogni sostanza pura ha una caratteristica temperatura di fusione.
Nella seguente tabella riportiamo le temperature di fusione, calcolate alla pressione di 1 atm, di alcune sostanze pure:
Azoto = - 210 °C
Alcol etilico = - 114°C
Ammoniaca = - 75 °C
Mercurio = - 39°C
Acqua = 0°C
Iodio = 113,7 °C
Zolfo = 115 °C
Piombo = 327 °C
Zinco = 419 °C
Alluminio = 660 °C
Argento = 962 °C
Rame = 1084 °C
Carbonio = 3500 °C
La maggior parte delle sostanze durante la fusione aumenta il proprio volume; fanno eccezione poche sostanze tra cui l'acqua, la ghisa e l'argento, l'antimonio, il bismuto e il gallio.
Riassunto sulla fusione
1) la fusione è il passaggio di un corpo dallo stato solido allo stato liquido;
2) la fusione è il passaggio opposto alla solidificazione;
3) la temperatura alla quale avviene la fusione di una sostanza pura è detta temperatura di fusione;
4) ogni sostanza pura è caratterizzata da una determinata temperatura di fusione, il cui valore dipende dalla pressione a cui viene calcolata;
5) la fusione è un processo endotermico in quanto avviene con acquisto di calore;
6) durante la fusione l'energia cinetica media delle particelle del solido aumenta;
7) il calore fornito durante la fusione di una sostanza pura non provoca aumento della temperatura del solido; tale calore è detto calore latente di fusione;
8) durante la fusione il volume del solido aumenta; fanno eccezione poche sostanze tra cui l'acqua.
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