تفاوت اصلی بین نقطه ذوب و نقطه انجماد این است که نقطه ذوب دمایی است که در آن یک جامد به حالت مایع می رود در حالی که نقطه انجماد نقطه ای است که در آن هر مایع حالت خود را به جامد تغییر می دهد.
تغییر فاز فرآیندهایی هستند که شامل آزادسازی انرژی یا افزایش انرژی هستند. نقطه ذوب و نقطه انجماد نقاطی هستند که در آنها تغییرات فاز رخ می دهد. با این موارد، بسیاری از خواص دیگر مواد نیز می توانند تغییر کنند. از نظر تئوری، نقطه انجماد و نقطه ذوب یک ماده یکسان است، اما گاهی اوقات برای مواد خاص، این دو مقدار با یکدیگر متفاوت هستند.
نقطه ذوب چیست؟
نقطه ذوب دمایی است که در آن یک جامد به حالت مایع تبدیل می شود. این یک ویژگی فیزیکی است که می توانیم از آن برای شناسایی یک ترکیب استفاده کنیم. هنگامی که یک جامد به مرحله مایع تبدیل می شود، تغییر فاز رخ می دهد. در دمای مشخصی برای فشار معین رخ می دهد. برای این کار باید انرژی مورد نیاز را تامین کنیم.
تغییر فاز وقتی از جامد به مایع تبدیل می شود، انرژی/گرما (گرمای گرما) را جذب می کند. بیشتر اوقات این انرژی به صورت گرما تامین می شود. گرما برای افزایش دمای جامد تا نقطه ذوب آن لازم است. علاوه بر این، این ماده برای ذوب شدن به انرژی نیاز دارد. ما این انرژی را گرمای همجوشی می نامیم. این یک نوع گرمای نهان است.
گرمای نهان گرمایی است که در طی تغییر فاز از یک ماده جذب یا آزاد می شود. این تغییرات حرارتی با جذب یا آزاد شدن باعث تغییر دما نمی شوند. بنابراین، در نقطه ذوب، ماده گرما را جذب می کند، اما دما بر اساس آن تغییر نخواهد کرد.از نظر ترمودینامیکی، در نقطه ذوب، تغییر انرژی آزاد گیبس صفر است. معادله زیر برای یک ماده در نقطه ذوب معتبر است. نشان می دهد که دما تغییر نمی کند، اما آنتالپی و آنتروپی ماده تغییر می کند.
ΔS=ΔH/T
از آنجایی که ماده انرژی را جذب می کند، آنتالپی در نقطه ذوب افزایش می یابد. در حالت جامد، ذرات به خوبی مرتب شده و حرکت کمتری دارند. اما در حالت مایع، ماهیت تصادفی آنها افزایش می یابد. بنابراین، در نقطه ذوب، آنتروپی افزایش می یابد. با توجه به فشار، نقطه ذوب خاصی برای یک ماده مشخص وجود دارد. ما فقط می توانیم نقطه ذوب جامدات را تعیین کنیم.
شکل 01: نقاط ذوب عناصر شیمیایی مختلف
در آزمایشگاه، می توانیم از تکنیک های زیادی برای تعیین نقطه ذوب استفاده کنیم.استفاده از دستگاه نقطه ذوب بسیار آسان است. می‌توانیم مقداری جامد پودری ریز را در یک مویین قرار دهیم که یک انتهای آن مهر و موم شده است. سپس باید انتهای مهر و موم شده ای که حاوی جامد است را داخل دستگاه قرار دهیم. در اینجا، انتهای آن باید فلز داخل را لمس کند. پس از آن، ما می توانیم جامد را از طریق پنجره ذره بین دستگاه مشاهده کنیم. همچنین یک دماسنج برای ثبت دما وجود دارد. هنگامی که دما به تدریج افزایش می یابد، فلز گرم می شود و جامد در مویرگ نیز گرم می شود. ما می توانیم نقطه شروع و پایان ذوب را مشاهده کنیم. و این محدوده با نقطه ذوب مطابقت دارد. نقطه ذوب آب 0 درجه سانتیگراد است. تنگستن بالاترین نقطه ذوب را دارد که 3410 درجه سانتیگراد است.
نقطه انجماد چیست؟
نقطه انجماد دمایی است که در آن هر مایعی حالت خود را به جامد تغییر می دهد. دمای نقطه ذوب و نقطه انجماد برای یک ماده کم و بیش یک مقدار است. به عنوان مثال، آب در دمای 0 درجه سانتیگراد به یخ تبدیل می شود و نقطه ذوب آن نیز 0 درجه سانتیگراد است.به طور دقیق تر، نقطه انجماد تغییر فاز ماده را توصیف می کند.
شکل 02: یخ زدگی آب یخ را تشکیل می دهد
علاوه بر این، فرآیند انجماد یک ماده باعث کاهش آنتروپی می شود. اصطلاحی در شیمی به عنوان «فروختگی نقطه انجماد» وجود دارد که توضیح می‌دهد چگونه وجود یک املاح غیرفرار در یک محلول، دمای انجماد حلال را کاهش می‌دهد.
تفاوت بین نقطه ذوب و نقطه انجماد چیست؟
نقطه ذوب و نقطه انجماد جهت مخالف تغییر فاز یکسان هستند. تفاوت اصلی بین نقطه ذوب و نقطه انجماد این است که نقطه ذوب دمایی است که در آن یک جامد به حالت مایع می رود در حالی که نقطه انجماد نقطه ای است که هر مایع حالت خود را به جامد تغییر می دهد.علاوه بر این، بین نقطه ذوب و نقطه انجماد از نظر تغییر آنتروپی آنها نیز تفاوت وجود دارد. در هنگام ذوب یک جامد، آنتروپی افزایش می یابد، اما در انجماد، آنتروپی کاهش می یابد. علاوه بر این، اگرچه از نظر تئوری، دمای نقطه ذوب و نقطه انجماد برای یک ماده مشخص مشابه است، اما عملاً آنها کمی متفاوت هستند.
خلاصه - نقطه ذوب در مقابل نقطه انجماد
نقطه ذوب و نقطه انجماد دو ویژگی فیزیکی مواد هستند. تفاوت اصلی بین نقطه ذوب و نقطه انجماد این است که نقطه ذوب دمایی است که در آن یک جامد به حالت مایع می رود در حالی که نقطه انجماد نقطه ای است که هر مایع حالت خود را به جامد تغییر می دهد.
