انتقالات المرحلة: الذوبان والتجميد

يؤدي تسخين مادة صلبة بلورية إلى زيادة متوسط ​​طاقة ذراتها أو جزيئاتها أو أيوناتها، وتزداد سخونة المادة الصلبة. في مرحلة ما ، تصبح الطاقة المضافة كبيرة بما يكفي للتغلب جزئيًا على القوى التي تحمل جزيئات أو أيونات المادة الصلبة في مواقعها الثابتة ، وتبدأ المادة الصلبة في عملية الانتقال إلى الحالة السائلة أو الانصهار. عند هذه النقطة ، تتوقف درجة حرارة المادة الصلبة عن الارتفاع ، على الرغم من الإدخال المستمر للحرارة ، وتبقى ثابتة حتى تذوب كل المادة الصلبة . فقط بعد ذوبان كل المواد الصلبة سوف يؤدي استمرار التسخين إلى زيادة درجة حرارة السائل.

إذا تم إيقاف التسخين أثناء الذوبان وتم وضع خليط السائل الصلب في حاوية معزولة تمامًا بحيث لا يمكن للحرارة الدخول أو الهروب ، فإن المرحلتين الصلبة والسائلة ستظلان في حالة اتزان. هذا هو الوضع تقريبًا مع مزيج من الثلج والماء في زجاجة ترمس جيدة جدًا ؛ لا توجد حرارة تقريبًا تدخل أو تخرج ، ويبقى خليط الثلج الصلب والماء السائل لساعات. في خليط من المواد الصلبة والسائلة عند التوازن ، تحدث عمليات الذوبان والتجميد المتبادلة بمعدلات متساوية ، وبالتالي تظل كميات المادة الصلبة والسائلة ثابتة. تسمى درجة الحرارة التي تكون فيها المراحل الصلبة والسائلة من مادة معينة في حالة اتزان ، نقطة انصهار المادة الصلبة أو نقطة تجمد السائل.

عادةً ما يتم تحديد استخدام أحد المصطلحين أو الآخر وفقًا لاتجاه انتقال الطور الذي يتم النظر فيه ، على سبيل المثال ، صلب إلى سائل (ذوبان) أو سائل إلى صلب (تجميد). يعتمد المحتوى الحراري للاندماج ونقطة انصهار المادة الصلبة المتبلورة على قوة القوى الجاذبة بين الوحدات الموجودة في البلورة. تشكل الجزيئات ذات قوى الجذب الضعيفة بلورات ذات نقاط انصهار منخفضة. بلورات تتكون من جزيئات ذات قوى جذب أقوى تذوب في درجات حرارة أعلى.

كمية الحرارة المطلوبة لتغيير مول واحد من مادة من الحالة الصلبة إلى الحالة السائلة هي المحتوى الحراري للاندماج ،ΔH_fus المادة. المحتوى الحراري لانصهار الجليد هو 6.0 كيلوجول/مول عند 0 °C. الاندماج (الذوبان) ماص للحرارة.

العملية المتبادلة، التجميد ، هي عملية طاردة للحرارة يكون تغيير المحتوى الحراري فيها −6.0 كيلوجول/مول عند 0 °C:

هذا النص مقتبس من Openstax, Chemistry 2e, Section 10.3: Phase Transitions.