Concetti Chiave
- La fusione è il processo in cui un solido si trasforma in liquido quando viene riscaldato a una temperatura specifica, chiamata temperatura di fusione.
- Durante la fusione, la temperatura del solido rimane costante, anche se il calore continua a essere fornito.
- L'energia necessaria per fondere completamente una massa di una sostanza è proporzionale alla massa stessa, misurata tramite il calore latente di fusione.
- Il calore latente di fusione è una costante specifica per ogni sostanza, espressa in joule per chilogrammo e rappresenta l'energia necessaria per fondere 1 kg di quella sostanza.
- Esempi di temperature di fusione variano tra le sostanze, come l'acqua a 0°C e il piombo a 328°C, con i rispettivi calori latenti di fusione.
Indice
La fusione
Se forniamo calore a un oggetto solido, per esempio metallico, questo dapprima si riscalda. A un certo punto, però, si osserva un cambiamento: l’oggetto inizia a diventare liquido. È questo il fenomeno della fusione.
Le leggi della fusione La fusione di un solido segue tre leggi sperimentali: 1. a una data pressione, per ogni sostanza la fusione avviene a una temperatura determinata, detta temperatura di fusione di quella sostanza;
2.
3. l’energia necessaria per fondere completamente una massa m di una data sostanza, che si trova già alla temperatura di fusione, è direttamente proporzionale a m.
Questo comportamento è illustrato dal grafico temperatura-tempo della figura 2, che è ottenuto sperimentalmente liquefacendo un blocco di stagno posto su una fiamma costante. Il grafico mostra i valori della sua temperatura al trascorrere del tempo.
• Dapprima la temperatura dello
stagno solido aumenta in modo proporzionale agli intervalli di tempo trascorsi;
• per tutta la durata del processo di fusione, la temperatura dello stagno si mantiene costante a 232 °C;
• quando tutto lo stagno è divenuto liquido, la sua temperatura ricomincia a salire.
La terza legge della fusione è espressa mediante la formula calore latente di fusione (J/kg) E 5 Lf energia per fondere (J) m massa (kg) La costante Lf è detta calore latente di fusione e si misura in joule/kilogrammo.
È numericamente uguale alla quantità di energia necessaria per fondere completamente 1 kg di una data sostanza. Per esempio, per fondere 1 kg di ghiaccio, che si trova già alla temperatura di 0 °C, occorre fornire 334 kJ di energia.
401 (1)
Di solito forniamo al ghiaccio questa energia mediante scambi di calore e in questo caso la formula precedente diventa
Q 5 Lf m, (2)
ma potremmo fornirla anche mediante un lavoro meccanico di spezzettamento. Nella tabella seguente sono riportate le temperature di fusione e i calori latenti di fusione di diverse sostanze.
Temperatura di fusione e calore latente di fusione (a pressione normale) Sostanza
Temperatura di fusione Calore °C
K
Idrogeno Azoto
Ossigeno
Alcol etilico Mercurio
Acqua
259 210 219 114 39 0
14 63 54
159 234 273
Esempio
Un filo d’argento della massa di 22,3 g si trova già alla temperatura di fusione. f Calcola il calore necessario per fonderlo completamente. La massa del filo è m 5 2,23 102
kg e la tabella mostra che il calore latente
di fusione dell’argento è Lf otteniamo:
f 5 1,09 105 J/kg. Quindi, dalla formula (2)
QL ,,m 10910243 10 kg
==f ## # J
5 p ^2,23 10 -2 kgh = # 3 J. Sostanza
di fusione (103
58,6 25,5 13,8
104 11,8 334 J/kg) Zolfo
Piombo NaCl
Argento Quarzo
Temperatura di fusione °C
K
119 328 808 961
1607
392 601
1081 1234 1880
Calore
di fusione (103
38 23
500 109 200
J/kg)
Domande da interrogazione
- Qual è il fenomeno della fusione e come si manifesta in un solido?
- Quali sono le leggi sperimentali che regolano la fusione di un solido?
- Come si calcola l'energia necessaria per fondere una sostanza?
- Qual è il calore latente di fusione dell'argento e come si applica per calcolare l'energia necessaria per fondere un filo d'argento?
La fusione è il processo in cui un solido, riscaldato, diventa liquido. Durante la fusione, la temperatura del solido rimane costante fino a quando non è completamente liquefatto.
Le leggi della fusione sono: 1) la fusione avviene a una temperatura specifica per ogni sostanza; 2) la temperatura rimane costante durante la fusione; 3) l'energia necessaria per fondere una massa è proporzionale alla massa stessa.
L'energia necessaria si calcola con la formula Q = Lf * m, dove Lf è il calore latente di fusione e m è la massa della sostanza.
Il calore latente di fusione dell'argento è 1,09 x 10^5 J/kg. Per calcolare l'energia necessaria per fondere un filo d'argento di 22,3 g, si usa la formula Q = Lf * m, ottenendo 2,43 x 10^3 J.
Accedi a tutti gli appunti
Tutor AI: studia meglio e in meno tempo
