La mayoría de las sustancias del clima templado de la Tierra se encuentran en estado sólido. Los sólidos conservan no sólo su forma, sino también su volumen.
Según la naturaleza de la disposición relativa de las partículas, los sólidos se dividen en tres tipos: cristalinos, amorfos y compuestos.
Cuerpos amorfos. Ejemplos de cuerpos amorfos incluyen vidrio, diversas resinas endurecidas (ámbar), plásticos, etc. Si un cuerpo amorfo se calienta, se ablanda gradualmente y la transición a un estado líquido requiere un rango de temperatura significativo.
La similitud con los líquidos se explica por el hecho de que los átomos y moléculas de cuerpos amorfos, al igual que las moléculas líquidas, tienen un tiempo de "vida fija". No existe un punto de fusión específico, por lo que los cuerpos amorfos pueden considerarse líquidos sobreenfriados con una viscosidad muy alta. La ausencia de un orden de largo alcance en la disposición de los átomos de los cuerpos amorfos conduce al hecho de que una sustancia en estado amorfo tiene una densidad menor que en estado cristalino.
El desorden en la disposición de los átomos de los cuerpos amorfos lleva a que la distancia promedio entre átomos en diferentes direcciones sea la misma, por lo tanto son isotrópicos, es decir, todas las propiedades físicas (mecánicas, ópticas, etc.) no dependen de la dirección de la influencia externa. Un signo de un cuerpo amorfo es la forma irregular de la superficie cuando se fractura. Los cuerpos amorfos después de un largo período de tiempo todavía cambian de forma bajo la influencia de la gravedad. Esto los hace parecer líquidos. A medida que aumenta la temperatura, este cambio de forma se produce más rápido. El estado amorfo es inestable; se produce una transición del estado amorfo al estado cristalino. (El vaso se vuelve turbio).
Cuerpos cristalinos. Si hay periodicidad en la disposición de los átomos (orden de largo alcance), el sólido es cristalino.
Si examina los granos de sal con una lupa o un microscopio, notará que están limitados por bordes planos. La presencia de tales caras es señal de estar en estado cristalino.
Un cuerpo que es un cristal se llama monocristal. La mayoría de los cuerpos cristalinos constan de muchos pequeños cristales ubicados al azar que han crecido juntos. Estos cuerpos se denominan policristales. Un trozo de azúcar es un cuerpo policristalino. Los cristales de diferentes sustancias tienen diferentes formas. Los tamaños de los cristales también son variados. Los tamaños de los cristales policristalinos pueden cambiar con el tiempo. Los pequeños cristales de hierro se convierten en grandes, este proceso se acelera con impactos y choques, ocurre en puentes de acero, vías de ferrocarril, etc., por lo que la resistencia de la estructura disminuye con el tiempo.
Muchos cuerpos de la misma composición química en estado cristalino, según las condiciones, pueden existir en dos o más variedades. Esta propiedad se llama polimorfismo. El hielo tiene hasta diez modificaciones conocidas. Polimorfismo del carbono: grafito y diamante.
Una propiedad esencial de un monocristal es la anisotropía: la diferencia de sus propiedades (eléctricas, mecánicas, etc.) en diferentes direcciones.
Los cuerpos policristalinos son isotrópicos, es decir, presentan las mismas propiedades en todas direcciones. Esto se explica por el hecho de que los cristales que forman un cuerpo policristalino están orientados aleatoriamente entre sí. Como resultado, ninguna de las direcciones es diferente de las demás.
Se han creado materiales compuestos cuyas propiedades mecánicas son superiores a las de los materiales naturales. Materiales compuestos (composites) Consisten en una matriz y rellenos. Como matriz se utilizan materiales poliméricos, metálicos, de carbono o cerámicos. Las cargas pueden consistir en bigotes, fibras o alambres. En particular, los materiales compuestos incluyen hormigón armado y ferrografito.
El hormigón armado es uno de los principales tipos de materiales de construcción. Es una combinación de refuerzo de hormigón y acero.
El grafito de hierro es un material metalocerámico compuesto por hierro (95-98%) y grafito (2-5%). A partir de él se fabrican cojinetes y casquillos para diversos componentes y mecanismos de máquinas.
La fibra de vidrio también es un material compuesto, que es una mezcla de fibras de vidrio y resina endurecida.
Los huesos humanos y animales son un material compuesto que consta de dos componentes completamente diferentes: colágeno y materia mineral.
Los sólidos amorfos, en muchas de sus propiedades y principalmente en su microestructura, deben considerarse como líquidos muy sobreenfriados y con un coeficiente de viscosidad muy alto. La estructura de tales cuerpos se caracteriza únicamente por un orden de corto alcance en la disposición de las partículas. Algunas de estas sustancias no son capaces de cristalizar en absoluto: cera, lacre, resinas. Otros, bajo un determinado régimen de enfriamiento, forman estructuras cristalinas, pero en el caso de un enfriamiento rápido, un aumento de la viscosidad impide el orden en la disposición de las partículas. La sustancia se endurece antes de que tenga lugar el proceso de cristalización. Estos cuerpos se llaman vítreos: vidrio, hielo. El proceso de cristalización en dicha sustancia también puede ocurrir después de la solidificación (nubosidad vítrea). Las sustancias amorfas también incluyen sustancias orgánicas sólidas: caucho, madera, cuero, plásticos, lana, algodón y fibras de seda. El proceso de transición de dichas sustancias de la fase líquida a la fase sólida se muestra en la Fig. – curva I.
Los cuerpos amorfos no tienen temperatura de solidificación (fusión). En la gráfica T = f(t) hay un punto de inflexión, que se llama temperatura de reblandecimiento. Una disminución de la temperatura conduce a un aumento gradual de la viscosidad. Esta naturaleza de la transición al estado sólido provoca la ausencia de calor específico de fusión en sustancias amorfas. La transición inversa, cuando se suministra calor, se produce un ablandamiento suave a un estado líquido.
SÓLIDOS CRISTALINOS.
Un rasgo característico de la microestructura de los cristales es la periodicidad espacial de sus campos eléctricos internos y la repetibilidad en la disposición de las partículas formadoras de cristales: átomos, iones y moléculas (orden de largo alcance). Las partículas se alternan en un orden determinado a lo largo de líneas rectas, que se denominan líneas nodales. En cualquier sección plana de un cristal, dos sistemas que se cruzan de tales líneas forman un conjunto de paralelogramos completamente idénticos que cubren firmemente, sin espacios, el plano de la sección. En el espacio, la intersección de tres sistemas no coplanares de tales líneas forma una cuadrícula espacial que divide el cristal en un conjunto de paralelepípedos completamente idénticos. Los puntos de intersección de las líneas que forman la red cristalina se denominan nodos. Las distancias entre nodos a lo largo de una determinada dirección se denominan traslaciones o períodos de red. Un paralelepípedo construido sobre tres traslaciones no coplanares se llama celda unitaria o paralelepípedo de repetibilidad reticular. La propiedad geométrica más importante de las redes cristalinas es la simetría en la disposición de las partículas con respecto a determinadas direcciones y planos. Por esta razón, aunque existen varias formas de seleccionar una celda unitaria para una estructura cristalina determinada, se elige de manera que coincida con la simetría de la red.
Los sólidos cristalinos se pueden dividir en dos grupos: monocristales y policristales. Para los cristales individuales, se observa una red cristalina única en todo el cuerpo. Y aunque la forma externa de monocristales del mismo tipo puede ser diferente, los ángulos entre las caras correspondientes siempre serán los mismos. Un rasgo característico de los monocristales es la anisotropía de propiedades mecánicas, térmicas, eléctricas, ópticas y otras.
Los monocristales se encuentran a menudo en su estado natural en la naturaleza. Por ejemplo, la mayoría de los minerales son cristales, esmeraldas y rubíes. Actualmente, para fines de producción, se cultivan artificialmente muchos monocristales a partir de soluciones y masas fundidas: rubíes, germanio, silicio y arseniuro de galio.
Un mismo elemento químico puede formar varias estructuras cristalinas que difieren en geometría. Este fenómeno se llama polimorfismo. Por ejemplo, carbono: grafito y diamante; hielo cinco modificaciones, etc.
El facetado externo correcto y la anisotropía de propiedades, por regla general, no aparecen en los cuerpos cristalinos. Esto se debe a que los sólidos cristalinos suelen consistir en muchos pequeños cristales orientados aleatoriamente. Estos sólidos se denominan policristalinos. Esto se debe al mecanismo de cristalización: cuando se logran las condiciones necesarias para este proceso, en la fase inicial aparecen simultáneamente centros de cristalización en muchos lugares. Los cristales nacientes están ubicados y orientados entre sí de forma completamente aleatoria. Por este motivo, al final del proceso obtenemos un sólido en forma de conglomerado de pequeños cristales fusionados: cristalitos.
Desde un punto de vista energético, la diferencia entre sólidos cristalinos y amorfos es claramente visible en el proceso de solidificación y fusión. Los cuerpos cristalinos tienen un punto de fusión, la temperatura a la que una sustancia existe de manera estable en dos fases: sólida y líquida (Fig. curva 2). La transición de una molécula sólida a líquida significa que adquiere tres grados adicionales de libertad de movimiento de traslación. Eso. unidad de masa de una sustancia en T pl. en fase líquida tiene mayor energía interna que la misma masa en fase sólida. Además, la distancia entre las partículas cambia. Por tanto, en general, la cantidad de calor necesaria para convertir una unidad de masa de una sustancia cristalina en líquido será:
λ = (U f -U cr) + P (V f -V cr),
donde λ es el calor específico de fusión (cristalización), (U l -U cr) es la diferencia entre las energías internas de las fases líquida y cristalina, P es la presión externa, (V l -V cr) es la diferencia de volúmenes específicos. Según la ecuación de Clapeyron-Clausius, la temperatura de fusión depende de la presión:
Se puede observar que si (V f -V cr) > 0, entonces 
> 0, es decir A medida que aumenta la presión, aumenta el punto de fusión. Si el volumen de una sustancia disminuye durante la fusión (V f -V cr)<
0 (вода, висмут), то рост давления приводит
к понижению Т пл.
Los cuerpos amorfos no tienen calor de fusión. El calentamiento conduce a un aumento gradual de la velocidad del movimiento térmico y una disminución de la viscosidad. Hay un punto de inflexión en el gráfico del proceso (Fig.), que convencionalmente se denomina temperatura de ablandamiento.
PROPIEDADES TÉRMICAS DE LOS SÓLIDOS
El movimiento térmico en los cristales debido a una fuerte interacción está limitado únicamente por las vibraciones de las partículas cercanas a los nodos de la red cristalina. La amplitud de estas oscilaciones no suele alcanzar los 10-11 m, es decir es sólo el 5-7% del período de la red a lo largo de la dirección correspondiente. La naturaleza de estas oscilaciones es muy compleja, ya que está determinada por las fuerzas de interacción de la partícula oscilante con todos sus vecinos.
Un aumento de temperatura significa un aumento de la energía del movimiento de las partículas. Esto, a su vez, significa un aumento en la amplitud de las vibraciones de las partículas y explica la expansión de los sólidos cristalinos cuando se calientan.
yo t = yo 0 (1 + αt 0),
Dónde yo t y yo 0 – dimensiones lineales del cuerpo a temperaturas t 0 y 0 0 C, α – coeficiente de expansión lineal. Para sólidos, α es del orden de 10 -5 – 10 -6 K -1. Como resultado de la expansión lineal, el volumen del cuerpo aumenta:
V t = V 0 (1 + βt 0),
aquí β es el coeficiente de expansión volumétrica. β = 3α en el caso de expansión isotrópica. Los cuerpos monocristalinos, al ser anisotrópicos, tienen tres valores diferentes de α.
Cada partícula que vibra tiene tres grados de libertad de movimiento oscilatorio. Teniendo en cuenta que, además de energía cinética, las partículas también tienen energía potencial, se debe asignar energía ε = kT a un grado de libertad de las partículas de cuerpos sólidos. Ahora para la energía interna del mol tendremos:
U μ = 3N A kT = 3RT,
y para la capacidad calorífica molar:
Aquellos. La capacidad calorífica molar de los cuerpos cristalinos químicamente simples es la misma y no depende de la temperatura. Esta es la ley Dulong-Petit.
Como demostró el experimento, esta ley se cumple bastante bien a partir de la temperatura ambiente. Einstein y Debye explicaron las desviaciones de la ley de Dulong-Petit a bajas temperaturas en la teoría cuántica de la capacidad calorífica. Se demostró que la energía por grado de libertad no es un valor constante, sino que depende de la temperatura y la frecuencia de oscilación.
CRISTALES REALES. DEFECTOS EN LOS CRISTALES
Los cristales reales tienen una serie de violaciones de la estructura ideal, que se denominan defectos cristalinos:
a) defectos puntuales –
Defectos Schottky (unidades desocupadas por partículas);
Defectos de Frenkel (desplazamiento de partículas de nodos a entrenudos);
impurezas (átomos extraños introducidos);
b) dislocaciones lineales - de borde y helicoidales. Es local irregularmente.
orzuelo en la disposición de las partículas
debido a la incompletitud de los planos atómicos individuales
o por irregularidades en la secuencia de su desarrollo;
c) plano: límites entre cristalitos, filas de dislocaciones lineales.
Hay que recordar que no todos los cuerpos que existen en el planeta Tierra tienen una estructura cristalina. Las excepciones a la regla se denominan "cuerpos amorfos". ¿En qué se diferencian? Basándose en la traducción de este término, amorfo, se puede suponer que dichas sustancias se diferencian de otras en su forma o apariencia. Estamos hablando de la ausencia de la llamada red cristalina. El proceso de división que produce bordes no ocurre. Los cuerpos amorfos también se distinguen por el hecho de que no dependen del medio ambiente y sus propiedades son constantes. Estas sustancias se denominan isotrópicas.
Una breve descripción de los cuerpos amorfos.
De un curso de física escolar, uno puede recordar que las sustancias amorfas tienen una estructura en la que los átomos que contienen están dispuestos en un orden caótico. Sólo las estructuras vecinas donde se impone tal disposición pueden tener una ubicación específica. Pero aún así, haciendo una analogía con los cristales, los cuerpos amorfos no tienen un orden estricto de moléculas y átomos (en física, esta propiedad se llama "orden de largo alcance"). Como resultado de la investigación, se encontró que estas sustancias tienen una estructura similar a la de los líquidos.
Algunos cuerpos (por ejemplo, podemos tomar dióxido de silicio, cuya fórmula es SiO 2) pueden estar simultáneamente en estado amorfo y tener una estructura cristalina. El cuarzo en la primera versión tiene la estructura de una red irregular, en la segunda, un hexágono regular.
Propiedad No. 1
Como se mencionó anteriormente, los cuerpos amorfos no tienen red cristalina. Sus átomos y moléculas tienen un orden de disposición corto, lo que será la primera propiedad distintiva de estas sustancias.
Propiedad No. 2
Estos cuerpos están privados de fluidez. Para explicar mejor la segunda propiedad de las sustancias, podemos hacerlo utilizando el ejemplo de la cera. No es ningún secreto que si viertes agua en un embudo, simplemente saldrá. Lo mismo ocurrirá con cualquier otra sustancia fluida. Pero las propiedades de los cuerpos amorfos no les permiten realizar tales "trucos". Si la cera se coloca en un embudo, primero se esparcirá por la superficie y solo entonces comenzará a escurrirse. Esto se debe al hecho de que las moléculas de una sustancia saltan de una posición de equilibrio a otra completamente diferente, sin tener una ubicación primaria.
Propiedad No. 3
Es hora de hablar sobre el proceso de fusión. Cabe recordar que las sustancias amorfas no tienen una temperatura específica a la que comience la fusión. A medida que aumenta la temperatura, el cuerpo se vuelve gradualmente más suave y luego se vuelve líquido. Los físicos siempre se centran no en la temperatura a la que comenzó un proceso determinado, sino en el rango de temperatura de fusión correspondiente.
Propiedad No. 4
Ya se ha mencionado anteriormente. Los cuerpos amorfos son isotrópicos. Es decir, sus propiedades en cualquier dirección se mantienen sin cambios, incluso si las condiciones de estancia en los lugares son diferentes.
Propiedad No. 5
Al menos una vez cada persona ha observado que después de un cierto período de tiempo el vidrio comenzó a volverse turbio. Esta propiedad de los cuerpos amorfos está asociada con una mayor energía interna (es varias veces mayor que la de los cristales). Debido a esto, estas sustancias pueden pasar fácilmente a un estado cristalino.
Transición al estado cristalino.
Después de un cierto período de tiempo, cualquier cuerpo amorfo pasa a un estado cristalino. Esto se puede observar en la vida cotidiana de una persona. Por ejemplo, si dejas dulces o miel durante varios meses, podrás notar que ambos han perdido su transparencia. La persona promedio dirá que simplemente están cubiertos de azúcar. De hecho, si rompes el cuerpo, notarás la presencia de cristales de azúcar.
Entonces, hablando de esto, es necesario aclarar que la transformación espontánea a otro estado se debe a que las sustancias amorfas son inestables. Comparándolos con los cristales, se puede entender que estos últimos son muchas veces más “poderosos”. Este hecho se puede explicar utilizando la teoría intermolecular. Según él, las moléculas saltan constantemente de un lugar a otro, llenando así los vacíos. Con el tiempo, se forma una red cristalina estable.
Fusión de cuerpos amorfos.
El proceso de fusión de cuerpos amorfos es el momento en el que, con un aumento de temperatura, se destruyen todos los enlaces entre átomos. Aquí es cuando la sustancia se convierte en líquido. Si las condiciones de fusión son tales que la presión es la misma durante todo el período, entonces también se debe fijar la temperatura.
Cristales líquidos
En la naturaleza existen cuerpos que tienen una estructura cristalina líquida. Como regla general, están incluidos en la lista de sustancias orgánicas y sus moléculas tienen forma de hilo. Los cuerpos en cuestión tienen las propiedades de los líquidos y los cristales, concretamente fluidez y anisotropía.
En tales sustancias, las moléculas están ubicadas paralelas entre sí, sin embargo, no existe una distancia fija entre ellas. Se mueven constantemente, pero no están dispuestos a cambiar de orientación, por lo que están constantemente en una posición.
metales amorfos
Los metales amorfos son más conocidos por el ciudadano medio como vasos metálicos.
Ya en 1940, los científicos empezaron a hablar de la existencia de estos cuerpos. Ya entonces se supo que los metales producidos especialmente por deposición al vacío no tenían redes cristalinas. Y sólo 20 años después se produjo el primer vaso de este tipo. No llamó mucho la atención de los científicos; Y sólo después de otros 10 años los profesionales estadounidenses y japoneses, y luego los coreanos y europeos, empezaron a hablar de él.
Los metales amorfos se caracterizan por su viscosidad, un nivel bastante alto de resistencia y resistencia a la corrosión.
MINISTERIO DE EDUCACIÓN
FÍSICA 8º GRADO
Informe sobre el tema:
“Cuerpos amorfos. Fusión de cuerpos amorfos”.
Estudiante de 8vo grado:
2009
Cuerpos amorfos.
Hagamos un experimento. Necesitaremos un trozo de plastilina, una vela de estearina y una chimenea eléctrica. Coloquemos plastilina y una vela a distancias iguales de la chimenea. Después de un tiempo, parte de la estearina se derretirá (se volverá líquida) y otra parte permanecerá en forma de una pieza sólida. Al mismo tiempo, la plastilina se ablandará solo un poco. Después de un tiempo, toda la estearina se derretirá y la plastilina se “corroerá” gradualmente a lo largo de la superficie de la mesa, ablandándose cada vez más.
Entonces, hay cuerpos que no se ablandan cuando se funden, sino que pasan inmediatamente de un estado sólido a un líquido. Durante la fusión de tales cuerpos, siempre es posible separar el líquido de la parte aún no derretida (sólida) del cuerpo. Estos cuerpos son cristalino. También hay sólidos que al calentarse se van ablandando poco a poco y se vuelven cada vez más fluidos. Para tales cuerpos es imposible indicar la temperatura a la que se vuelven líquidos (se funden). Estos cuerpos se llaman amorfo.
Hagamos el siguiente experimento. Echa un trozo de resina o cera en un embudo de vidrio y déjalo en una habitación cálida. Después de aproximadamente un mes, resultará que la cera tomó la forma de un embudo e incluso comenzó a fluir en forma de "chorro" (Fig. 1). A diferencia de los cristales, que conservan su propia forma casi para siempre, los cuerpos amorfos muestran fluidez incluso a bajas temperaturas. Por tanto, pueden considerarse como líquidos muy espesos y viscosos.
La estructura de los cuerpos amorfos. Los estudios con microscopio electrónico, así como con rayos X, indican que en los cuerpos amorfos no existe un orden estricto en la disposición de sus partículas. Fíjate, la figura 2 muestra la disposición de las partículas en el cuarzo cristalino, y la de la derecha muestra la disposición de las partículas en el cuarzo amorfo. Estas sustancias constan de las mismas partículas: moléculas de óxido de silicio SiO 2.
El estado cristalino del cuarzo se obtiene si el cuarzo fundido se enfría lentamente. Si el enfriamiento de la masa fundida es rápido, las moléculas no tendrán tiempo de "alinearse" en filas ordenadas y el resultado será cuarzo amorfo.
Las partículas de cuerpos amorfos oscilan de forma continua y aleatoria. Pueden saltar de un lugar a otro con más frecuencia que las partículas de cristal. Esto también se ve facilitado por el hecho de que las partículas de los cuerpos amorfos están ubicadas en una densidad desigual: hay vacíos entre ellas.
Cristalización de cuerpos amorfos. Con el tiempo (varios meses, años), las sustancias amorfas se transforman espontáneamente en un estado cristalino. Por ejemplo, los caramelos de azúcar o la miel fresca que se dejan en un lugar cálido se volverán opacos después de unos meses. Dicen que la miel y los dulces son “confitados”. Al romper un bastón de caramelo o recoger miel con una cuchara, veremos los cristales de azúcar que se han formado.
La cristalización espontánea de cuerpos amorfos indica que el estado cristalino de una sustancia es más estable que el amorfo. La teoría intermolecular lo explica así. Las fuerzas intermoleculares de atracción y repulsión hacen que las partículas de un cuerpo amorfo salten preferentemente hacia donde hay vacíos. Como resultado, aparece una disposición de partículas más ordenada que antes, es decir, se forma un policristal.
Fusión de cuerpos amorfos.
A medida que aumenta la temperatura, aumenta la energía del movimiento vibratorio de los átomos en un sólido y, finalmente, llega un momento en el que los enlaces entre los átomos comienzan a romperse. En este caso, el sólido pasa al estado líquido. Esta transición se llama fusión. A una presión fija, la fusión se produce a una temperatura estrictamente definida.
La cantidad de calor necesaria para convertir una unidad de masa de una sustancia en líquido en su punto de fusión se llama calor específico de fusión. λ .
Derretir una sustancia de masa. metro es necesario gastar una cantidad de calor igual a:
Q = λ metro .
El proceso de fusión de cuerpos amorfos difiere del proceso de fusión de cuerpos cristalinos. A medida que aumenta la temperatura, los cuerpos amorfos se ablandan gradualmente y se vuelven viscosos hasta convertirse en líquidos. Los cuerpos amorfos, a diferencia de los cristales, no tienen un punto de fusión específico. La temperatura de los cuerpos amorfos cambia continuamente. Esto sucede porque en los sólidos amorfos, como en los líquidos, las moléculas pueden moverse entre sí. Cuando se calientan, su velocidad aumenta y la distancia entre ellos aumenta. Como resultado, el cuerpo se vuelve cada vez más suave hasta convertirse en líquido. Cuando los cuerpos amorfos se solidifican, su temperatura también disminuye continuamente.
La presencia de un cierto punto de fusión es una característica importante de las sustancias cristalinas. Es por esta característica que se pueden distinguir fácilmente de los cuerpos amorfos, que también se clasifican como sólidos. Entre ellos se encuentran, en particular, el vidrio, las resinas muy viscosas y los plásticos.
Las sustancias amorfas (a diferencia de las cristalinas) no tienen un punto de fusión específico: no se derriten, sino que se ablandan. Cuando se calienta, un trozo de vidrio, por ejemplo, primero se vuelve blando y duro, se puede doblar o estirar fácilmente; a mayor temperatura, la pieza comienza a cambiar de forma bajo la influencia de su propia gravedad. A medida que se calienta, la masa espesa y viscosa toma la forma del recipiente en el que se encuentra. Esta masa es primero espesa, como miel, luego como crema agria y finalmente se vuelve casi el mismo líquido de baja viscosidad que el agua. Sin embargo, aquí es imposible indicar una determinada temperatura de transición de un sólido a un líquido, ya que no existe.
Las razones de esto radican en la diferencia fundamental entre la estructura de los cuerpos amorfos y la estructura de los cristalinos. Los átomos de los cuerpos amorfos están dispuestos al azar. Los cuerpos amorfos, por su estructura, no contienen líquidos. LS6 en vidrio macizo los átomos están dispuestos al azar. Esto significa que aumentar la temperatura del vidrio sólo aumenta el rango de vibraciones de sus moléculas, dándoles gradualmente una libertad de movimiento cada vez mayor. Por lo tanto, el vidrio se ablanda gradualmente y no presenta una transición brusca "sólido-líquido", característica de la transición de la disposición de las moléculas en un orden estricto a una desordenada.
Calor de fusión
El calor de fusión es la cantidad de calor que se debe impartir a una sustancia a presión constante y temperatura constante igual al punto de fusión para convertirla completamente de un estado sólido cristalino a líquido.
El calor de fusión es igual a la cantidad de calor que se libera cuando una sustancia cristaliza desde un estado líquido.
Durante la fusión, todo el calor suministrado a una sustancia se destina a aumentar la energía potencial de sus moléculas. La energía cinética no cambia ya que la fusión se produce a temperatura constante.
Al estudiar experimentalmente la fusión de varias sustancias de la misma masa, se puede observar que se requieren diferentes cantidades de calor para transformarlas en líquido. Por ejemplo, para derretir un kilogramo de hielo, es necesario gastar 332 J de energía y para derretir 1 kg de plomo, 25 kJ.
Una cantidad física que muestra cuánto calor se debe impartir a un cuerpo cristalino que pesa 1 kg para transformarlo completamente en estado líquido en el punto de fusión se llama calor específico de fusión.
El calor específico de fusión se mide en julios por kilogramo (J/kg) y se denota con la letra griega X (lambda).
El calor específico de cristalización es igual al calor específico de fusión, ya que durante la cristalización se libera la misma cantidad de calor que el absorbido durante la fusión. Así, por ejemplo, cuando se congela agua que pesa 1 kg, se liberan los mismos 332 J de energía que se necesitan para convertir la misma masa de hielo en agua.
Para encontrar la cantidad de calor necesaria para fundir un cuerpo cristalino de masa arbitraria, o el calor de fusión, hay que multiplicar el calor específico de fusión de este cuerpo por su masa:
La cantidad de calor liberada por el cuerpo se considera negativa. Por lo tanto, al calcular la cantidad de calor liberado durante la cristalización de una sustancia de masa m, se debe utilizar la misma fórmula, pero con un signo menos.
