Kľúčový rozdiel medzi bodom topenia a bodom tuhnutia je v tom, že bod topenia je teplota, pri ktorej tuhá látka prejde do kvapalného stavu, zatiaľ čo bod mrazu je bod, pri ktorom akákoľvek kvapalina zmení svoj stav na tuhú látku.
Fázové zmeny sú procesy, ktoré zahŕňajú uvoľnenie energie alebo jej zisk. Teplota topenia a teplota tuhnutia sú body, pri ktorých dochádza k fázovým zmenám. Tým sa môže zmeniť aj mnoho ďalších vlastností materiálu. Teoreticky sú bod tuhnutia a bod topenia materiálu rovnaké, ale niekedy sa pre konkrétne látky tieto dve hodnoty navzájom líšia.
Čo je to teplota topenia?
Teplota topenia je teplota, pri ktorej sa tuhá látka zmení na kvapalné skupenstvo. Je to fyzikálna vlastnosť, ktorú môžeme použiť na identifikáciu zlúčeniny. Keď sa tuhá látka premení na kvapalné štádium, dôjde k fázovej zmene. Vyskytuje sa pri teplote charakteristickej pre daný tlak. Na to potrebujeme dodať potrebnú energiu.
Fázová zmena absorbuje energiu/teplo (endotermická) pri prechode z pevnej látky na kvapalinu. Vo väčšine prípadov sa táto energia dodáva vo forme tepla. Teplo je potrebné na zvýšenie teploty tuhej látky na jej bod topenia. Okrem toho látka potrebuje energiu, aby sa roztopila. Túto energiu nazývame teplo fúzie; toto je typ latentného tepla.
Latentné teplo je teplo, ktoré sa absorbuje alebo uvoľňuje z látky počas fázovej zmeny. Tieto zmeny tepla nespôsobujú zmeny teploty, pretože sú absorbované alebo uvoľňované. Preto pri bode topenia látka absorbuje teplo, ale teplota sa zodpovedajúcim spôsobom nezmení. Termodynamicky pri teplote topenia je zmena Gibbsovej voľnej energie nulová. Nasledujúca rovnica platí pre materiál pri teplote topenia. Ukazuje, že teplota sa nemení, ale mení sa entalpia a entropia materiálu.
ΔS=ΔH/T
Keďže látka absorbuje energiu, entalpia sa pri teplote topenia zvyšuje. V pevnom stave sú častice dobre usporiadané a majú menší pohyb. Ale v kvapalnom stave sa ich náhodná povaha zvyšuje. Preto sa pri teplote topenia entropia zvyšuje. Podľa tlaku existuje špecifická teplota topenia pre daný materiál. Môžeme určiť iba teploty topenia pevných látok.
Obrázok 01: Teploty topenia rôznych chemických prvkov
V laboratóriu môžeme na určenie teploty topenia použiť mnoho techník. Použitie prístroja na meranie teploty topenia je veľmi jednoduché. Môžeme dať trochu jemne práškovej pevnej látky do kapiláry, v ktorej je jeden koniec utesnený. Potom by sme mali zapečatený koniec, ktorý obsahuje tuhú látku, vložiť do prístroja. Tu by sa koniec mal dotýkať kovu vo vnútri. Potom môžeme pevnú látku pozorovať cez zväčšovacie okno prístroja. Nechýba ani teplomer na zaznamenávanie teploty. Keď sa teplota postupne zvyšuje, kov sa bude zahrievať a pevná látka v kapiláre sa tiež zahrieva. Môžeme pozorovať bod, v ktorom začína a končí tavenie. A tento rozsah zodpovedá bodu topenia. Teplota topenia vody je 0 °C. Volfrám má najvyšší bod topenia, ktorý je 3410 °C.
Čo je bod mrazu?
Bod tuhnutia je teplota, pri ktorej akákoľvek kvapalina zmení svoje skupenstvo na pevnú látku. Teplota topenia a teplota tuhnutia pre materiál je viac-menej rovnaká. Napríklad voda sa pri 0°C mení na ľad a jej bod topenia je tiež 0°C. Presnejšie, bod mrazu popisuje zmenu fázy hmoty.
Obrázok 02: Zamŕzanie vody tvorí ľad
Proces zmrazovania látky navyše znižuje entropiu. V chémii existuje termín ako „zníženie bodu tuhnutia“, ktorý vysvetľuje, ako prítomnosť neprchavej rozpustenej látky v roztoku znižuje teplotu tuhnutia rozpúšťadla.
Aký je rozdiel medzi bodom topenia a bodom tuhnutia?
Teplota topenia a teplota tuhnutia sú opačné smery tej istej zmeny fázy. Kľúčový rozdiel medzi bodom topenia a bodom tuhnutia je v tom, že bod topenia je teplota, pri ktorej pevná látka prejde do kvapalného stavu, zatiaľ čo bod tuhnutia je bod, pri ktorom akákoľvek kvapalina zmení svoj stav na pevnú látku. Okrem toho existuje tiež rozdiel medzi teplotou topenia a teplotou tuhnutia z hľadiska zmeny ich entropie; pri tavení tuhej látky sa entropia zvyšuje, ale pri mrazení sa entropia znižuje. Okrem toho, hoci teoreticky sú teploty topenia a teploty tuhnutia pre daný materiál podobné, v praxi sa mierne líšia.
Zhrnutie – bod topenia vs bod tuhnutia
Bod topenia a bod tuhnutia sú dve fyzikálne vlastnosti látok. Kľúčový rozdiel medzi bodom topenia a bodom tuhnutia je v tom, že bod topenia je teplota, pri ktorej tuhá látka prejde do kvapalného stavu, zatiaľ čo bod mrazu je bod, pri ktorom akákoľvek kvapalina zmení svoj stav na tuhú látku.
