Come calcolare il calore di fusione

Tramite: O2O 24/02/2017
Difficoltà: media
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Introduzione

Uno dei concetti chiave in termodinamica è rappresentato dal calore di fusione, che viene definito come la quantità di energia impiegata nel corso della transizione di fase di una mole, dallo stato solido a quello liquido, senza alcuna alterazione della temperatura. Nel sistema internazionale di unità di misura il calore latente viene espresso in J/Kg, cioè si misura in joule su un chilogrammo di sostanza. Ad ogni modo, è possibile che, in alcuni casi, il valore venga indicato in J/mol. Il calore assorbito durante il processo non aumenta o decrementa la temperatura, che rimane costante, bensì agisce sulla forza e sulla coesione dei legami intermolecolari. Se vi trovate alle prese con tali argomenti di chimica, potrete imbattervi in esercizi nei quali viene richiesto di calcolare il calore di fusione di una mole di una data sostanza. Se non sapete come procedere, leggete le indicazioni della guida seguente e vedrete che, al termine della lettura, tutto vi sarà più chiaro e sarete in grado di risolvere speditamente ogni esercizio di questo tipo.

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Il primo passo è certamente quello di dotarsi di un buon manuale di chimica e leggere con attenzione i capitoli dedicati al calore di fusione, indirizzando il proprio interesse verso le dinamiche che si innescano quando ad un corpo, ad esempio una massa di ghiaccio, viene fornito calore e cambia stato, diventando liquido, senza che vi siano variazioni della temperatura. Chiaramente la quantità di calore fornito fino alla totale transizione di fase sarà tanto elevata quanto maggiore risulterà la massa da fondere. Da ciò si intuisce, quindi, che il calore di fusione è direttamente proporzionale alla massa.

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Nel volume di chimica, dovrebbe esserci una tabella che riporta i coefficienti di proporzionalità delle varie sostanze, in assenza dei quali dovreste seguire una procedura più lunga per risolvere gli esercizi che vi vengono proposti. Il valore del calore necessario alla transizione dallo stato solido a quello liquido potrà essere ricavato moltiplicando la massa della sostanza al valore del calore latente di fusione, presente nei tabulati. Pertanto, per ricavare la quantità di calore necessaria per far fondere completamente una massa di ghiaccio, occorrerà applicare la formula Q=m x Lf.

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Sapendo che, ad esempio, il calore latente di fusione dell'acqua è pari a 3,34x10^5 J/Kg, il calore necessario a fondere 2 Kg di ghiaccio, ad una temperatura di 0 gradi centigradi, sarà uguale a 6,68x10^5 J. Chiaramente, se la massa è espressa in grammi, dovete portare il valore indicato da J/Kg a J/mol, tramite una semplice equivalenza. Nel caso in cui non si avessero a disposizione i tabulati, sarà comunque possibile ricavare sperimentalmente il calore latente moltiplicando il calore molare di fusione per massa/peso molecolare e risolvere facilmente l'esercizio, applicando la formula precedente.

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