Fusione

Fusione

È il passaggio dallo stato solido allo stato liquido. Nel parlare di fusione, dobbiamo fare una prima distinzione tra solidi cristallini e solidi amorfi.

I solidi cristallini sono solidi che presentano una struttura regolare, dove gli atomi sono situati ai vertici di un cubo, e i lati sono come mollette che permettono agli atomi solo piccole vibrazioni.

I solidi amorfi sono solidi in cui le molecole hanno una distribuzione casuale.

Fusione - solidi cristallini

Quando somministriamo calore ad una sostanza, il passaggio dallo stato solido allo stato liquido non è immediato; ad esempio, se prendiamo alcuni blocchetti di oro, acciaio e alluminio, e li mettiamo in un altro forno, questi non fonderanno subito, ma inizieranno a fondere solo dopo aver raggiunto una determinata temperatura, detta temperatura di fusione; quindi:

Una sostanza inizia a fondere solo dopo aver raggiunto la temperatura di fusione.

Dal punto di vista grafico:

• Mettiamo sugli assi cartesiani la temperatura raggiunta e il calore fornito.
• Supponiamo una temperatura iniziale (0 °C).
• Forniamo calore, e la temperatura aumenta, sino alla temperatura di fusione.
• A questo punto avremo uno stato in cui la temperatura rimarrà costante, e avremo la presenza sia dello stato solido che di quello liquido.

Il calore latente di fusione è quel calore che

Q_1-Q_2 = Calore latente di fusione

Non produce aumento di temperatura, ma che serve per indebolire i legami della materia allo stato solido, così che possa arrivare allo stato liquido.

Cambiando le condizioni di pressione, la temperatura di fusione varia:

Se la pressione diminuisce, la temperatura diminuisce.

In effetti c’è bisogno di fornire meno calore, e questo è dovuto al fatto che, diminuendo la pressione, diminuisce la forza che agisce sulla sostanza, e i legami interni sono meno resistenti.

L’unica eccezione è l’acqua:

Per capire perché, basta fare questo esperimento:

• Consideriamo un blocco di ghiaccio poggiato su due blocchetti, a -3 °C e 1 atm.
• Abbiamo un filo metallico poggiato su di esso, e alle sue estremità vi sono due pesetti consistenti.
• Avremo che sul ghiaccio agirà una pressione pari alla somma della pressione atmosferica e della pressione dei pesetti.
• Il ghiaccio sotto il filo riesce a liquefare, e questo perché:

Nell’acqua, la temperatura di fusione diminuisce all’aumentare della pressione.

Fusione - solidi amorfi

Nei solidi amorfi, la fusione avviene in un altro modo.

Infatti la fusione in questi solidi è detta fusione pastosa, e questo perché:

• La temperatura di fusione non esiste.
• La fusione ha inizio già da quando iniziamo a fornire calore alla sostanza: sin da subito i legami iniziano ad indebolirsi.
• Sin da subito ha inizio la fase pastosa, che è una fase intermedia, caratterizzata dal fatto che la materia non si trova né allo stato solido, né a quello liquido.
• Un esempio di solido amorfo è il vetro.