Il calore di fusione molare è la quantità di calore richiesta per portare una mole di sostanza da solida a liquida senza variazione di temperatura. La temperatura a cui avviene tale trasformazione è detta punto di fusione. Ogni sostanza ha il suo calore di fusione molare che, in genere, è tabulato.
L'unità di misura usata è kJ/mol anche se a volte si può trovare, come unità di misura J/mol, J/g o cal/g. Il calore molare dell'acqua è 6.02 kJ/mol.
Il valore del calore molare di fusione può essere determinato sperimentalmente e può essere usato per la risoluzione di esercizi sfruttando la relazione:
q = ∆Hfus ( massa / peso molecolare)
dove con q si indica la quantità di calore totale coinvolta, con ∆Hfus si indica il calore molare di fusione e il rapporto tra massa e peso molecolare indica le moli di sostanza.
Esercizi svolti
1) Calcolare l'energia richiesta per far fondere alla temperatura do 0°C 31.5 grammi di acqua.
Applichiamo l'equazione q = ∆Hfus (massa / peso molecolare) ricordando che ∆Hfus dell'acqua è 6.02 kJ/mol e che il peso molecolare dell'acqua è pari a 18.02 g/mol
q = 6.02 kJ/mol ∙ 31.5 g/ 18.02 g/mol= 10.5 kJ
2) Calcolare il calore di fusione dell'acqua in J/g
Poiché il calore molare di fusione dell'acqua è pari a 6.02 kJ/mol esso vale 6020 J/mol
6020 J/mol / 18.02 g/mol= 334.16 J/g
Tale valore è chiamato calore di fusione ( e non calore molare di fusione)
3) Usando il calore di fusione trovato nel precedente esercizio calcolare il calore richiesto per fondere 50.0 g di acqua alla sua temperatura di fusione
334.16 J/g ∙ 50.0 g = 1.67 ∙ 104 J
4) Calcolare il calore richiesto per portare 30.0 g di ghiaccio alla temperatura di 0°C alla temperatura di 37°C sapendo che ∆Hfus dell'acqua è 6.02 kJ/mol e il calore specifico dell'acqua è di 4.18 J/g°C
Questo tipo di problema deve essere suddiviso in due passaggi:
per primo si calcola il calore richiesto per fondere 30.0 g di ghiaccio alla temperatura di 0°C e, successivamente si calcola il calore richiesto per portate 30.0 g di acqua dalla temperatura di 0°C alla temperatura di 37°C.
1) q = 6.02 kJ/mol ∙ 30.0 g/ 18.02 g/mol= 10.0 kJ
2) q = 4.18 J/g°C ∙ 30.0 g ( 37-0)= 4640 J = 4.640 kJ
il calore totale richiesto è pertanto 10.0 +4.640 = 14.64 kJ
5) Il calore molare di una sostanza è pari a 4.27 kJ/mol. Calcolare il peso molecolare della sostanza sapendo che 61.3 g di essa assorbono 8.68 kJ per la fusione.
Applichiamo la relazione q = ∆Hfus ( massa / peso molecolare). Si ha:
8.68 = 4.27 ∙ 61.3 / peso molecolare
Da cui peso molecolare = 30.1 g/mol
