Topnienie

Topnienie jest termodynamicznym procesem przechodzenia materii ze stanu stałego w stan ciekły.

Dla substancji krystalicznych proces ten zachodzi w określonej, charakterystycznej dla danej substancji temperaturze, przy stałym ciśnieniu. To tak zwana temperatura topnienia. Jest ona taka sama jak temperatura krzepnięcia danej substancji.

Temperatura topnienia wody

Temperatura topnienia wody przy ciśnieniu równym 1 atm = 101 325 Pa wynosi 0°C. W takiej samej temperaturze woda krzepnie. Temperatura ta przy określonym ciśnieniu stanowi temperaturę równowagi fazowej, w której faza stała i ciekła mogą istnieć jednocześnie.

Ciepło topnienia

Proces topnienia zachodzi pod warunkiem przepływu energii w postaci ciepła.

Ciepło topnienia (krzepnięcia) jest to iloraz ciepła Q potrzebnego do zmiany ciała stałego w ciecz (lub cieczy w ciało stałe) o tej samej temperaturze do tej masy m.

$c_t=\frac{Q}{m}$

gdzie:

Q - dostarczane (lub oddawane) ciepło,
m - masa ciała,
c_t - ciepło topnienia lub krzepnięcia.

Jednostką ciepła topnienia jest J/kg.

topnienie - diagram fazowy

Topnienie na diagramie fazowym

Proces topnienia uwidaczniamy na schematycznym diagramie fazowym za pomocą strzałki.

Tablice

Oto temperatury topnienia dla wybranych substancji:

Substancja	Temperatura topnienia (krzepnięcia) [°C]
azot	-210
cyna	231,9
deuter	-254,4
etan	-183,2
etanol	-114,5
gliceryna	18,18
glikol	-12,3
kobalt	1495
krzem	1417
kwas mrówkowy	8,3
kwas octowy	16,63
kwas siarkowy	10,35
metan	-182,4
miedź	1084,6
mocznik	135
ołów	327,5
platyna	1770
pluton	640
rtęć	-38,83
siarka	119,6
srebro	961,8
tlen	-218,78
węglik hafnu	3960
woda	0

Podane wartości dotyczą ciśnienia w warunkach normalnych (1 atm).

Pytania

Czy można doprowadzić do stopienia się substancji nie zmieniając jej temperatury?

Tak. Wynika to wprost z diagramu fazowego. Można czasem tylko poprzez zmianę ciśnienia bez zmiany temperatury również wywołać proces topnienia.

Krzepnięcie

Krzepnięcie jest termodynamicznym procesem przechodzenia materii ze stanu ciekłego w stan stały.

Zmiany stanu skupienia

Stan skupienia substancji zależy od ilorazu energii kinetycznej cząsteczek i energii oddziaływań między tymi cząsteczkami. Jeżeli iloraz ten jest mały, to materia występuje w stanie stałym. Jeżeli iloraz zaś rośnie, to może nastąpić zmiana stanu skupienia.

Stany skupienia

Stan skupienia jest to podstawowa forma w ujęciu makroskopowym, w jakiej występuje substancja, określająca jej podstawowe własności fizyczne. Własności te wynikają z zachowania cząstek, z których ta substancja się składa.