Topnienie

Z Wikipedii

Topnienie - przemiana fazowa, polegająca na przejściu substancji ze stanu stałego w stan ciekły.

Przy zjawisku topnienia należy pamiętać o odwracalności zjawisk w przyrodzie i łączyć je ze zjawiskiem krzepnięcia. Oznaczana eksperymentalnie temperatura topnienia nie zawsze jednak odpowiada ściśle temperaturze krzepnięcia. Wynika to m.in z wpływu zanieczyszczeń, szybkości schładzania/ogrzewania, problemów z krystalizacją oraz ze zjawisk powierzchniowych i międzyfazowych.

Dla każdego idealnie czystego pierwiastka i większości związków chemicznych, przy określonym ciśnieniu można wyznaczyć jedną, ściśle określoną temperaturę topnienia, która zarazem jest też jej temperaturą krzepnięcia. Pomiary takie wykonuje się na bardzo małych próbkach i przy jak najwolniejszym tempie zmiany temperatury. Niektóre związki chemiczne nie topią się w ogóle, gdyż rozkładają się przed osiągnięciem temperatury topnienia.

W przypadku mieszanin związków chemicznych i związków o bardzo wysokich masach cząsteczkowych (polimery, bipolimery), wyznaczanie jednej temperatury topnienia jest niewykonalne, gdyż proces ten jest dla takich substancji bardzo złożony. W przypadku polimerów, kompozytów i stopów metali bardzo często zamiast mówić o temperaturze topnienia, mówi się raczej o zakresie temperatur mięknięcia.

Z punktu widzenia termodynamiki topnienie jest przemianą fazową I rodzaju, co oznacza w praktyce, że nie może zachodzić bez wymiany ciepła. Procesy topnienia prowadzone pod stałym ciśnieniem mają zawsze charakter endotermiczny, co oznacza, że do ich zajścia konieczne jest dostarczenie z zewnątrz określonej porcji energii termicznej.

Na co dzień można to zaobserwować wrzucając kostkę lodu do wody. Obliczając jaka powinna być temperatura wody po całkowitym rozpuszczeniu lodu z samej tylko różnicy temperatur, masy i pojemności cieplnej obu substancji, uzyskuje się wynik wyższy niż rzeczywiście zmierzony o różnicę samego ciepła topnienia. Skuteczność chłodzenia wody przez lód nie wynika zatem tylko z różnicy temperatur wody i lodu, lecz także z faktu endotermiczności procesu topnienia lodu.