Põhiline erinevus sulamistemperatuuri ja külmumistemperatuuri vahel on see, et sulamistemperatuur on temperatuur, mille juures tahke aine läheb vedelasse olekusse, samas kui külmumispunkt on punkt, kus mis tahes vedelik muudab oma oleku tahkeks.
Faasimuutused on protsessid, mis hõlmavad energia vabanemist või energia juurdekasvu. Sulamis- ja külmumistemperatuur on punktid, kus toimuvad faasimuutused. Nendega võivad muutuda ka paljud muud materjali omadused. Teoreetiliselt on materjali külmumis- ja sulamistemperatuur samad, kuid mõnikord on teatud ainete puhul need kaks väärtust erinevad.
Mis on sulamistemperatuur?
Sulamistemperatuur on temperatuur, mille juures tahke aine muutub vedelaks. See on füüsiline omadus, mida saame kasutada ühendi tuvastamiseks. Kui tahke aine muutub vedelaks faasiks, toimub faasimuutus. See toimub antud rõhu jaoks iseloomulikul temperatuuril. Selleks peame varustama vajaliku energiaga.
Faasimuutus neelab energia/soojuse (endotermiline) tahkest olekust vedelaks muutumisel. Enamasti tarnitakse seda energiat soojuse kujul. Tahke aine temperatuuri tõstmiseks sulamistemperatuurini on vaja soojust. Lisaks vajab aine enda sulamiseks energiat. Me nimetame seda energiat sulamissoojuseks; see on varjatud kuumuse tüüp.
Latentne soojus on soojus, mis neeldub või vabaneb ainest faasimuutuse ajal. Need soojusmuutused ei põhjusta temperatuurimuutusi, kuna need imenduvad või vabanevad. Seetõttu neelab aine sulamistemperatuuril soojust, kuid temperatuur ei muutu vastav alt. Termodünaamiliselt on Gibbsi vaba energia muutus sulamistemperatuuril null. Järgmine võrrand kehtib materjali kohta sulamistemperatuuril. See näitab, et temperatuur ei muutu, kuid muutub materjali entalpia ja entroopia.
ΔS=ΔH/T
Kuna aine neelab energiat, suureneb entalpia sulamistemperatuuril. Tahkes olekus on osakesed hästi järjestatud ja neil on vähem liikumist. Kuid vedelas olekus suureneb nende juhuslik iseloom. Seetõttu sulamistemperatuuril entroopia suureneb. Vastav alt rõhule on antud materjalil konkreetne sulamistemperatuur. Saame määrata ainult tahkete ainete sulamistemperatuurid.
Joonis 01: Erinevate keemiliste elementide sulamistemperatuurid
Laboris saame sulamistemperatuuri määramiseks kasutada mitmeid tehnikaid. Sulamistemperatuuri seadme kasutamine on väga lihtne. Saame mõne peeneks pulbristatud tahke aine panna kapillaari, mille üks ots on suletud. Seejärel paneme tahket ainet sisaldava suletud otsa seadmesse. Siin peaks ots puudutama sees olevat metalli. Seejärel saame tahket ainet vaadelda läbi aparaadi suurendusklaasi akna. Temperatuuri registreerimiseks on ka termomeeter. Kui temperatuur järk-järgult tõuseb, kuumeneb metall ja kapillaaris olev tahke aine samuti kuumeneb. Saame jälgida punkti, kus sulamine algab ja lõpeb. Ja see vahemik vastab sulamistemperatuurile. Vee sulamistemperatuur on 0 °C. Volframil on kõrgeim sulamistemperatuur, mis on 3410 °C.
Mis on külmumispunkt?
Külmumispunkt on temperatuur, mille juures mis tahes vedelik muudab oma oleku tahkeks. Materjali sulamis- ja külmumistemperatuuri temperatuur on enam-vähem sama väärtus. Näiteks muutub vesi 0°C juures jääks ja selle sulamistemperatuur on samuti 0°C. Täpsem alt kirjeldab külmumispunkt aine faasi muutumist.
Joonis 02: Vee külmumine moodustab jää
Lisaks vähendab aine külmutamise protsess entroopiat. Keemias on termin "külmumistemperatuuri langus", mis selgitab, kuidas mittelenduva lahustunud aine olemasolu lahuses vähendab lahusti külmumistemperatuuri.
Mis vahe on sulamistemperatuuril ja külmumistemperatuuril?
Sulamistemperatuur ja külmumispunkt on sama faasimuutuse vastassuunad. Peamine erinevus sulamistemperatuuri ja külmumistemperatuuri vahel on see sulamistemperatuur on temperatuur, mille juures tahke aine läheb vedelasse olekusse, samas kui külmumispunkt on punkt, kus mis tahes vedelik muudab oma oleku tahkeks. Veelgi enam, sulamistemperatuuril ja külmumistemperatuuril on erinevus ka nende entroopia muutumise poolest; tahke aine sulamisel entroopia suureneb, kuid külmutamisel entroopia väheneb. Pealegi, kuigi teoreetiliselt on antud materjali sulamis- ja külmumistemperatuurid sarnased, on need praktiliselt erinevad.
Kokkuvõte – sulamistemperatuur vs külmumispunkt
Sulamistemperatuur ja külmumistemperatuur on ainete kaks füüsikalist omadust. Peamine erinevus sulamistemperatuuri ja külmumistemperatuuri vahel on see, et sulamistemperatuur on temperatuur, mille juures tahke aine läheb vedelasse olekusse, samas kui külmumistemperatuur on punkt, kus mis tahes vedelik muudab oma oleku tahkeks.
