Curvas de Fusió1

 

Curvas de fusión.

 Al cambio de estado de solido s olido a liquido se le conoce con oce como fusión. fus ión. Este cambio se produce en sustancia o elementos al aplicar un cambio en las condiciones ambientales ya sea en la presión o temperatura.

Cuando se presenta un cambio de estado también se refleja el cambio en las propiedades termodinámicas de la sustancia.

Entonces las propiedades termodinámicas que se ven afectadas debido al cambio de fase solido

liquido, se puede expresar como:

           

   

 A la temperatura de equilibrio, la trasformación es reversible, entonces:

      

 



La trasformación de solido a liquido siempre va acompañado de una absorción de calor, entonces siempre tendremos una entalpia de fusión positiva y por lo tanto tendremos una entropía de fusión también positiva.

                      

Por otro lado la cantidad de



puede ser positivo o negativo, según la puede

densidad del solido sea mayor o menor que la del líquido; por lo tanto: 



 

 

 

Las magnitudes que normalmente pueden presentarse en estas dos propiedades termodinámicas se encuentran entre los siguientes intervalos para cada una de las propiedades:

              



 

 

Para poder observar mejor el comportamiento de una sustancia cuando se modifica la temperatura y la presión se puede construir una grafica de presión en función de la temperatura en la cual la pendiente está dada por la ecuación de Clausius Clapeyron:

        

 



 

En donde

 es la pendiente.

En la mayoría de los casos la pendiente es grande y casi vertical. El caso en el que

  es positivo se muestra en la figura 9 con un intervalo de presiones

moderadas la curva es casi lineal.

Las líneas de la figura 9 es el lugar geométrico de todos los puntos (T, P) esta línea indica que el sólido y el liquido están en equilibrio. Ahora bien todos los puntos que estén a la izquierda de esta línea corresponden a temperaturas menores que las de fusión; estos puntos son las condiciones en las cuales solo el sólido es estable. Por otro lado los puntos que se encuentran a la derecha de la línea corresponden a temperaturas por encima de la de fusión; en estos puntos el líquido es estable.

 

En el caso de que



 sea negativa se obtiene una grafica como se muestra

en la figura 10.

Figura 9. Línea de equilibrio solido-liquido.

P S

L

T Figura 10. Línea de equilibrio equ ilibrio solido-liquido.

P S

L

T

 

  Sustituyendo la ecuación 58 en la ecuación de Clausius Clapeyron (59) tenemos:

        

 



Despejando dP y ordenando:

      

 



Integrado la ecuación 61 obtenemos:

                                   

 





 



 

Si consideramos lo siguiente para la ecuación 62.3 tenemos:

                          Sustituyendo en la ecuación 62.3 se tiene:

         