Smeltpunt en druk: 5 feiten die u moet weten

Er zijn zoveel vragen, zoals hoe druk verband houdt met het smeltpunt? Waarom beïnvloedt het het smeltpunt? Deze gaan we allemaal beantwoorden.

De specifieke temperatuur waarbij een vaste stof in vloeistof verandert, staat bekend als het smeltpunt. Omdat een stof in vaste toestand meer dichtheid heeft dan in vloeibare toestand, wordt in de meeste gevallen waargenomen dat het smeltpunt stijgt wanneer de temperatuur stijgt.

Maar water toont hierop een uitzondering. In het geval van water wanneer de druk toeneemt, smeltpunt van het ijs neemt af. Warmte moet worden toegevoerd aan een vaste stof om deze vloeibaar te maken. Deze warmte wordt de smeltwarmte genoemd. Het smeltpunt van een vaste stof laat zien dat de verandering in vrije energie van Gibbs nul is.

Maar de waarden van verandering in enthalpie (∆H) en verandering in entropie (∆S) nemen toe (∆G=0,∆H>0,∆S>0). De voorwaarde voor een vaste stof om te smelten is dat de Gibbs-vrije energie in de vaste fase groter moet zijn dan de Gibbs-vrije energie in de vloeibare fase. thermodynamisch,

∆S= ∆H/T waarbij T de temperatuur van het smeltpunt aangeeft

Smeltpunt en drukrelatie

Er is een gemeenschappelijk verband tussen smeltpunt en druk, dat wil zeggen dat het smeltpunt bij de meeste materialen recht evenredig is met de druk. Een veel voorkomende reden hiervoor is dat wanneer druk wordt uitgeoefend op een vast materiaal, het dichter en compacter van aard wordt.

Er is dus meer energie nodig om te smelten. Het betekent dat de temperatuur die verantwoordelijk is voor het smelten van die vaste stof ook moet worden verhoogd. Dat betekent dat het smeltpunt van dat materiaal ook stijgt.

Verandert het smeltpunt met druk en hoe?

Er is een LeChatelier-principe dat zich bezighoudt met druk, de externe fysieke toestand van de zaak. Het stelt dat wanneer een externe fysieke toestand van een materie verandert, deze de neiging zal hebben om een ​​einde te maken aan het evenwicht van het systeem.

Vervolgens probeert het systeem te wennen aan de veranderingen die zijn opgetreden. Wanneer een vaste stof wordt verwarmd, gaan de moleculen van elkaar weg.

Naarmate de intermoleculaire ruimte tussen de moleculen toeneemt als gevolg van de afname van de intermoleculaire aantrekkingskracht, verandert de vaste stof in de vloeibare toestand. In het geval van ijs wordt het bij verhitting in water gesmolten.

Daarom kan het principe van LeChatelior ons helpen te begrijpen hoe het effect van druk op ijs het smeltpunt kan wijzigen. Het evenwicht wordt verkregen door het ijswatersysteem op het laagste punt naarmate de druk op het ijs toeneemt. We weten allemaal dat het volume van ijs kleiner is dan het volume van ijs. Daardoor neemt het ijs minder ruimte in beslag dan het water.

Iedereen kent een omgekeerd verband tussen de druk en het smeltpunt van ijs. Dus als de druk op het ijs toeneemt, neemt het volume meer af. Daardoor daalt ook het smeltpunt van ijs. Dit betekent dat in het geval van een ijswatersysteem het smeltpunt omgekeerd evenredig is met de druk.

Waarom beïnvloedt druk het smeltpunt?

Met behulp van een fasediagram kunnen we de reden beschrijven voor druk die het smeltpunt van een vaste stof beïnvloedt. Dit diagram zal ons helpen om de afhankelijkheid van de overgang van zowel temperatuur als druk te laten zien.

smeltpunt en druk
Fasediagram van water uit wikipedia

In het diagram blijft de gasfase in het onderste gedeelte waar de druk laag blijft. Vaste fase blijft in het linkergedeelte van het diagram waar de temperatuur laag is en de vloeistof blijft tussen de vaste en de gasvormige fase.

Drievoudig punt verwijst naar een punt waarop vaste, vloeibare en gasvormige fasen in evenwicht blijven. De vloeibare fase blijft op dit punt stabiel. Het smeltpunt van de meeste vaste stoffen wordt aangegeven door de ononderbroken groene lijn in het diagram.

De afhankelijkheid van het smeltpunt van de druk is veel lager dan de afhankelijkheid van het kookpunt van de druk. Dit gebeurt omdat de volumeverandering in de overgang van vast naar vloeibaar zeer onbeduidend is.

Wanneer de druk hoog wordt, wordt het smeltpunt ook verhoogd, omdat de meeste vloeistoffen een lagere dichtheid hebben dan de vaste stoffen.

De gestippelde groene lijn in het bovenstaande fasediagram geeft het smeltpunt aan van water. Het geval van water is een uitzondering, omdat water een grotere dichtheid heeft dan ijs. De toename van de druk resulteert in een afname van het smeltpunt van ijs.

Dampdruk en smeltpuntrelatie

Het smeltpunt van een vaste stof en zijn dampdruk onderhouden een positieve relatie daartussen. Het betekent dat wanneer de dampdruk toeneemt, het smeltpunt van een vaste stof ook toeneemt.

Relatie tussen atmosferische druk en smeltpunt

De relatie tussen de atmosferische druk en het smeltpunt is positief. Het betekent dat een toename van de druk op een vaste stof een toename van het smeltpunt van die vaste stof met zich meebrengt. We weten allemaal dat wanneer een vaste stof in vloeistof verandert, deze meer volume krijgt.

In vloeibare toestand neemt de intermoleculaire aantrekkingskracht tussen de moleculen af, waardoor de intermoleculaire ruimte tussen de moleculen toeneemt. Dit verhoogt op zijn beurt het volume.

Dus als er druk wordt uitgeoefend op een vaste stof, wordt het moeilijker voor deze om in vloeibare toestand te veranderen, omdat druk de structuur van de vaste stof compacter en dichter maakt. Daarom wordt het moeilijk om de intermoleculaire aantrekkingskracht te overwinnen en vloeibaar te worden.

Dat is de reden waarom de smeltpunt wordt verhoogd wanneer de druk wordt verhoogd.

Relatie tussen druk en smeltpunt van ijs

Het ijswatersysteem vertoont een uitzondering op de relatie tussen druk en smeltpunt. In het geval van dit systeem is de helling tussen het smeltpunt en de druk negatief omdat het smeltpunt van ijs afneemt wanneer er druk op wordt uitgeoefend.

Conclusie

In dit artikel de gemeenschappelijke relatie tussen smeltpunt en druk en de uitzondering ervan zijn beide beschreven in eenvoudige en begrijpelijke bewoordingen.

Lees ook: