熔化热

熔化热，亦称熔解热，是单位质量物质由固态转化为液态时，物体需要吸收的热量。物体熔化时的温度称为熔点。熔化热是一种潜热，在熔化的过程中，物质不断吸收热量而温度不变，因此不能通过温度的变化直接探测到这一热量。每种物质具有不同的熔化热。晶体在一定压强下具有固定的熔点，也具有固定的熔化热；非晶体，比如玻璃和塑料，不具有固定的熔点，因而也不具有固定的熔化热。同一种物质中，液态比固态拥有更高的内能，因此，在熔化的过程中，固态物质要吸收热量来转变为液态。同样，物质由液态转变为固态时，也要释放相同的能量。液体中的物质微粒与固体中的相比，受到更小的分子间作用力，因此拥有更高的内能。熔化热的数值在大多数情况下是大于0的，表示物体在熔化时吸热，在凝固时放热，而氦是唯一的例外。氦-3在温度为0.3开尔文以下时，熔化热小于0。氦-4在温度为0.8开尔文以下是也轻微地显示出这种效应。这说明，在一定的恒定压强下，这些物质凝固时会吸收热量。数据均为1标准大气压，熔点时的值。熔化热数据也能用来计算固体物质在水中的溶解度。在理想溶液中，溶质达到饱和时的摩尔分数 x 2 {displaystyle x_{2}} 是该溶质熔化热、熔点 T f u s {displaystyle T_{f}us} 和溶液温度的函数。这里的R是普适气体常数。比如，298K（约25℃）时，对乙酰氨基酚在水中的溶解度为：换算为克/升：0.0248 ∗ 1000 g 18.053 m o l − 1 1 − 0.0248 ∗ 151.17  mol − 1 = 213.4 {displaystyle {frac {0.0248*{frac {1000mathrm {g} }{18.053mathrm {mol^{-1}} }}}{1-0.0248}}*151.17{mbox{ mol}}^{-1}=213.4}这样计算得出的理论值与实际值（240 g/L）的误差为11%。由于溶液并不是理想溶液，若将额外的热容量的影响考虑在内，将得到更精确的结果。固体在溶剂中溶解，达到溶解平衡后，溶液中的溶质与未溶固体的化学势是相同的：或其中 μ l i q u i d ∘ {displaystyle mu _{liquid}^{circ }} 是该条件下，该固体熔液的化学势。这一步利用了理想溶液的假设和拉乌尔定律。化简后得到：又因为：其中 Δ G f u s ∘ {displaystyle Delta G_{mathit {fus}}^{circ }} 是摩尔熔化自由焓变。所以溶质固体和溶质熔液之间的化学势差异遵循以下方程：应用吉布斯－亥姆霍兹方程：经过计算得到：或：对上面的方程等号两边进行积分（忽略了摩尔熔化焓随温度的改变）可以得到最终结果：