Was ist Schmelzwärme?
Die Schmelzwärme, auch Fusionsenthalpie genannt, ist die Energiemenge, die erforderlich ist, um eine Substanz von einem Feststoff in eine Flüssigkeit umzuwandeln. Sobald ein Feststoff die Temperatur erreicht hat, bei der er schmilzt, steigt seine Temperatur nicht weiter an, während er schmilzt, selbst wenn er derselben Wärmequelle ausgesetzt ist. Während des Schmelzens absorbiert ein Feststoff weiterhin Energie von seiner Wärmequelle, wodurch die zum Schmelzen erforderliche molekulare Veränderung stattfinden kann.
Wenn ein Feststoff erhitzt wird, steigt seine Temperatur an, bis er seinen Schmelzpunkt erreicht. Sobald diese Temperatur erreicht ist, muss dem Feststoff zusätzliche Energie zugeführt werden, um ihn in eine Flüssigkeit umzuwandeln. Die Schmelzwärme bezieht sich auf die Energie, die benötigt wird, sobald die Schmelztemperatur erreicht ist, nicht jedoch auf die Energie, die benötigt wird, um den Feststoff auf seinen Schmelzpunkt zu erwärmen.
Der Prozess der Umwandlung eines Feststoffs in eine Flüssigkeit umfasst mehr als nur die für das menschliche Auge wahrnehmbare Phasenumwandlung. Auf mikroskopischer Ebene ziehen sich die Moleküle in einem Feststoff an, wodurch sie in einer relativ stabilen Formation verbleiben können. Um einen Feststoff zu schmelzen, müssen die Moleküle voneinander getrennt werden, was bedeutet, dass der Stoff zusätzliche Energie erhalten muss. Die beim Schmelzen zugeführte Energie wird von den Molekülen nicht als kinetische Energie, sondern als potentielle Energie gespeichert, da durch die konstante Temperatur beim Schmelzen die Bewegung der Moleküle zu diesem Zeitpunkt nicht zunimmt oder abnimmt.
Nachdem der Stoff vollständig in eine Flüssigkeit umgewandelt wurde, beginnt seine Temperatur wieder zu steigen. Dies geschieht so lange, bis der Siedepunkt erreicht ist. Zu diesem Zeitpunkt bleibt die Temperatur wieder konstant, während sich die Flüssigkeit in ein Gas umwandelt. Für diese Umwandlung benötigt der Stoff erneut zusätzliche Energie - diesmal als Verdampfungsenthalpie bezeichnet. Die Temperatur bleibt beim Wechsel zwischen den Aggregatzuständen fest, flüssig und gasförmig immer konstant.
Die zum Schmelzen eines Feststoffs erforderliche Schmelzwärme hängt weitgehend von der Stärke der molekularen Bindung ab, sodass verschiedene Substanzen unterschiedliche Mengen an Schmelzwärme benötigen, um sich in Flüssigkeiten umzuwandeln. Beispielsweise ist die zum Schmelzen von Blei erforderliche Energiemenge geringer als die zum Schmelzen von Eis zu flüssigem Wasser erforderliche Energiemenge. Dies liegt daran, dass die Schmelzwärme nicht die Temperatur berücksichtigt, die erforderlich ist, um die Substanz auf ihren Schmelzpunkt zu bringen, sondern nur als die Wärmemenge gemessen wird, die erforderlich ist, um die Substanz vollständig in eine Flüssigkeit umzuwandeln, sobald sie ihren Schmelzpunkt erreicht.