Curvas de Calentamiento y Enfriamiento

Calentar o enfriar una sustancia provoca cambios de temperatura, seguidos de cambios de fase. Calentar una sustancia aumenta la energía térmica de sus moléculas, que se refleja como un aumento de temperatura hasta alcanzar un punto de transición. Cuando la sustancia ha absorbido suficiente calor, las fuerzas de atracción entre sus moléculas se superan, lo que lleva a una transición de fase a una temperatura constante.

Una vez que se completa la transición, el calentamiento da como resultado un aumento de temperatura nuevamente. Cuando se elimina el calor de la sustancia, la disminución de la energía térmica de sus moléculas corresponde a una disminución de la temperatura, hasta alcanzar un punto de transición. entonces, la temperatura permanece constante a medida que se restablecen las fuerzas intermoleculares más fuertes durante el cambio de fase.

El comportamiento de una sustancia en respuesta a los cambios de temperatura se puede modelar utilizando curvas de calentamiento o curvas de enfriamiento, donde el cambio de temperatura se representa en función del calor agregado o eliminado. Considere un beaker lleno de cubos de hielo, inicialmente a 20 C grados Celsius. A medida que fluye el calor, la temperatura del hielo aumenta de manera constante.

La cantidad de calor absorbido al calentar el hielo depende de la capacidad calorífica específica del hielo. Una vez que se alcanza el punto de fusión del hielo, la temperatura deja de subir a pesar del flujo continuo de calor. Los efectos del calor absorbido debilitan las fuerzas intermoleculares hasta que el hielo se derrite por completo en agua líquida.

La meseta del equilibrio sólido-líquido es característica de la transición de fase a temperatura constante. El cambio de entalpía entre el principio y el final de la meseta indica la cantidad de calor necesaria para el proceso de fusión, o en otras palabras, la entalpía de fusión del agua. Una vez que se completa el proceso de fusión, el calor absorbido da como resultado el correspondiente aumento lineal de la temperatura.

La capacidad calorífica específica del agua dicta la cantidad de calor absorbido. En el punto de ebullición, la temperatura deja de subir. En cambio, el calor absorbido contribuye a superar las fuerzas de atracción entre las moléculas de agua hasta que el agua se vaporiza por completo.

La meseta del equilibrio líquido-gas representa la transición de fase a una temperatura constante. El cambio de entalpía entre el principio y el final de la meseta es la entalpía de vaporización del agua. Una vez que todo el líquido se ha transformado en vapor, el calor adicional hace que la temperatura vuelva a subir.