Il calore di fusione molaire: esempi svolti
Il calore di fusione molaire rappresenta la quantità di calore necessaria per trasformare una mole di una sostanza dallo stato solido a quello liquido, a temperatura costante.
L’unità di misura del calore di fusione molaire è il kJ/mol, ma può essere indicato anche in J/mol, J/g o cal/g. Ad esempio, il calore molare di fusione dell’acqua è di 6.02 kJ/mol.
Il valore del calore molare di fusione può essere determinato sperimentalmente e applicato per risolvere esercizi utilizzando la relazione:
q = ∆Hfus (massa / peso molecolare)
Dove q indica la quantità totale di calore coinvolta, ∆Hfus rappresenta il calore molare di fusione e il rapporto tra massa e peso molecolare indica le moli di sostanza.
Esercizi svolti
Calcolare l’energia richiesta per fondere 31.5 grammi di acqua a 0°C:
Applicando l’equazione q = ∆Hfus (massa / peso molecolare) – ricordando che ∆Hfus dell’acqua è di 6.02 kJ/mol e che il peso molecolare dell’acqua è di 18.02 g/mol – otteniamo:
q = 6.02 kJ/mol ∙ 31.5 g / 18.02 g/mol = 10.5 kJ
Calcolare il calore di fusione dell’acqua in J/g:
Poiché il calore molare di fusione dell’acqua è di 6.02 kJ/mol, equivale a 6020 J/mol.
6020 J/mol / 18.02 g/mol = 334.16 J/g, denominato calore di fusione.
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 ∙ 10^4 J
Calcolare il calore richiesto per portare 30.0 g di ghiaccio da 0°C a 37°C, conoscendo il calore di fusione dell’acqua (6.02 kJ/mol) e il calore specifico dell’acqua (4.18 J/g°C):
Questo tipo di problema deve essere suddiviso in due passaggi:
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
Quindi, il calore totale richiesto è 10.0 + 4.640 = 14.64 kJ
Calcolare il peso molecolare di una sostanza, sapendo che il suo calore molare è di 4.27 kJ/mol e 61.3 g di essa assorbono 8.68 kJ per la fusione:
Applicando la relazione q = ∆Hfus (massa / peso molecolare), otteniamo:
8.68 = 4.27 ∙ 61.3 / peso molecolare
Da cui, peso molecolare = 30.1 g/mol
