Spezifische Schmelzwärme

Beim Schmelzen werden die Feststoffbindungen zwischen den Teilchen aufgebrochen. Die Teilchen gehen über in einen etwas freieren Zustand höherer Energie, bleiben aber im Flüssigkeitstropfen gefangen. Die Energie, die für ein Teilchen benötigt wird, um es aus dem tiefen Energiezustand der Feststoffbindung mit den anderen Teilchen zum höheren Energiezustand der Flüssigkeitsbindung zu bringen, heisst Schmelzwärme. Sie wird aber nicht als Energie pro Teilchen angegeben, sondern als Energie pro Kilogramm des Stoffes und heisst deshalb spezifische Schmelzwärme \(L_f\).

Wenn wir einen Feststoff mit einer Masse \(m\) haben, dann ist die benötigte Energie für das vollständige Schmelzen, d.h. für das Aufbrechen aller Bindungen, die Wärme \(Q\):

\[ Q = m \cdot L_f \]

Wenn wir ein Kilogramm der gleichen Flüssigkeit abkühlen, entziehen wir ihm Energie. Die Teilchen “fallen” in den tieferen Energiezustand der Feststoffbindung ab und geben Energie ab. Diese Energie ist die Schmelzwärme bzw. auch Kristallisationswärme. Ein sich bildendes Kristall gibt bei seiner Entstehung, Energie ab.

Für das ganze Kilogramm der Flüssigkeit, wird die abgegebene Energie aller Teilchen frei und entspricht in Summe wieder der spezifische Schmelzwärme \(L_f\).

Wenn einem Feststoff Wärme \(Q\) zugeführt wird, dann nimmt die Temperatur zu. Sobald der Feststoff aber anfängt zu schmelzen, wird die zugeführte Wärme für das Aufbrechen der Feststoffbindungen gebraucht. Die Temperatur bleibt konstant, bis das letzte Kristall geschmolzen ist. Dann führt die weiterhin zugeführte Wärme \(Q\) wieder zu einer Temperaturerhöhung der Flüssigkeit.