Punto de fusión y presión: 5 hechos que debe saber

Hay tantas preguntas como ¿cómo se relaciona la presión con el punto de fusión? ¿Por qué afecta el punto de fusión? Vamos a responder a todas estas.

La temperatura específica a la que un sólido se convierte en líquido se conoce como su punto de fusión. Como una sustancia tiene más densidad en estado sólido en comparación con la densidad en estado líquido, en la mayoría de los casos se observa que el punto de fusión aumenta cuando aumenta la temperatura.

Pero el agua muestra una excepción a esto. En caso de agua cuando la presión aumenta la punto de fusion del hielo disminuye. Se debe suministrar calor a un sólido para licuarlo. Este calor se denomina calor de fusión. El punto de fusión de un sólido muestra que el cambio en la energía libre de Gibbs es cero.

Pero los valores de cambio de entalpía (∆H) y cambio de entropía (∆S) aumentan (∆G=0,∆H>0,∆S>0). La condición para que un sólido se derrita es que su energía libre de Gibbs en la fase sólida debe ser mayor que la energía libre de Gibbs en la fase líquida. Termodinámicamente,

∆S= ∆H/T donde T es la temperatura del punto de fusión

Relación entre el punto de fusión y la presión

Existe una relación común entre el punto de fusión y la presión, es decir, el punto de fusión es directamente proporcional a la presión en el caso de la mayoría de los materiales. Una razón muy común detrás de esto es que cuando se aplica presión a un material sólido, lo hace más denso y compacto por naturaleza.

Por lo tanto, necesita más energía para fundirse. Significa que la temperatura que es responsable de la fusión de ese sólido también debe aumentarse. Eso significa que el punto de fusión de ese material también aumenta.

¿Cambia el punto de fusión con la presión y cómo?

Hay un principio de LeChatelier que se ocupa de la presión, que es el estado físico externo de la materia. Establece que cuando un estado físico externo de una materia cambia, tenderá a poner fin al equilibrio del sistema.

Luego, el sistema intenta acostumbrarse a los cambios que se producen. Cuando una sustancia sólida se calienta, sus moléculas se separan unas de otras.

A medida que aumenta el espacio intermolecular entre las moléculas debido a la disminución de la fuerza de atracción intermolecular, el sólido pasa al estado líquido. En caso de hielo, se derrite en agua cuando se calienta.

Por lo tanto, el principio de LeChatelior puede ayudarnos a comprender cómo el efecto de la presión sobre el hielo puede modificar el punto de fusión. El sistema de agua helada alcanzará el equilibrio en el punto más bajo a medida que aumente la presión sobre el hielo. Todos sabemos que el volumen de hielo es menor que el volumen de hielo. Por lo tanto, el hielo ocupa menos espacio que el agua.

Existe una relación inversa entre la presión y el punto de fusión del hielo que todos conocen. Entonces, cuando aumenta la presión sobre el hielo, su volumen disminuye más. Por lo tanto, el punto de fusión del hielo también disminuye. Significa que en el caso de un sistema de agua helada el punto de fusión es inversamente proporcional a la presión.

¿Por qué la presión afecta el punto de fusión?

Con la ayuda de un diagrama de fase, podemos describir la razón por la cual la presión afecta el punto de fusión de un sólido. Este diagrama nos ayudará a mostrar la dependencia de la transición tanto de la temperatura como de la presión.

En el diagrama, la fase gaseosa permanece en la parte inferior donde la presión permanece baja. La fase sólida permanece en la parte izquierda del diagrama donde la temperatura es baja y el líquido permanece entre la fase sólida y la gaseosa.

Triple punto Se refiere a un punto en el que las fases sólida, líquida y gaseosa permanecen en equilibrio. La fase líquida permanece estable en este punto. El punto de fusión de la mayoría de los sólidos se indica mediante la línea verde continua en el diagrama.

La dependencia del punto de fusión de la presión es mucho menor que la dependencia del punto de ebullición de la presión. Esto sucede porque el cambio de volumen en la transición de sólido a líquido es muy insignificante.

Cuando la presión aumenta, el punto de fusión también aumenta, ya que la mayoría de los líquidos tienen menos densidad que los sólidos.

La línea verde punteada de arriba diagrama de fase indica el punto de fusión de agua. El caso del agua es una excepción ya que el agua es más densa que el hielo. El incremento en la presión da como resultado una disminución en el punto de fusión del hielo.

Relación entre la presión de vapor y el punto de fusión

El punto de fusión de un sólido y su presión de vapor mantienen una relación positiva entre ellos. Significa que cuando la presión de vapor aumenta, el punto de fusión de un sólido también aumenta.

Relación entre la presión atmosférica y el punto de fusión

La relación entre la presión atmosférica y el punto de fusión es positiva. Significa que el incremento de presión sobre un sólido trae consigo un incremento del punto de fusión de ese sólido. Todos sabemos que cuando un sólido se convierte en líquido adquiere más volumen.

En el estado líquido, la fuerza de atracción intermolecular entre las moléculas disminuye, por lo que aumenta el espacio intermolecular entre las moléculas. Esto a su vez aumenta el volumen.

Entonces, si se aplica presión a un sólido, se vuelve más difícil que cambie al estado líquido ya que la presión hace que la estructura del sólido sea más compacta y más densa. Por lo tanto, se vuelve difícil superar la fuerza de atracción intermolecular y licuarse.

Esa es la razn por la que el aumenta el punto de fusión cuando se aumenta la presión.

Relación entre la presión y el punto de fusión del hielo

El sistema de agua helada muestra una excepción a la relación entre la presión y el punto de fusión. En el caso de este sistema la pendiente entre el punto de fusión y la presión es negativa ya que el punto de fusión del hielo disminuye cuando se le aplica presión.

Conclusión

En este artículo lo común relación entre el punto de fusión y la presión y su excepción se han descrito en palabras sencillas y comprensibles.

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