2 Fragen zu Schmelzwaerme

Die Verdampfungswärme ist in der Regel viel größer als die Schmelzwärme, weil der Phasenübergang von flüssig zu gasförmig mehr Energie erfordert als der Übergang von fest zu flüssig. Beim Schmelzen müssen die intermolekularen Kräfte, die die Moleküle in einem festen Zustand zusammenhalten, überwunden werden, um die Moleküle in einen flüssigen Zustand zu bringen. Dies erfordert eine gewisse Menge an Energie, die als Schmelzwärme bezeichnet wird. Beim Verdampfen hingegen müssen die Moleküle aus der flüssigen Phase in die gasförmige Phase übergehen. Hierbei müssen nicht nur die intermolekularen Kräfte überwunden werden, sondern die Moleküle müssen auch genug Energie erhalten, um sich vollständig von den anderen Molekülen zu trennen und in den gasförmigen Zustand überzugehen. Dies erfordert eine deutlich größere Energiemenge, was die hohe Verdampfungswärme erklärt. Zusammengefasst: Die Verdampfungswärme ist größer, weil der Übergang in die gasförmige Phase eine stärkere Überwindung der intermolekularen Kräfte erfordert als der Übergang in die flüssige Phase.

Die Schmelzwärme, auch als Schmelzenthalpie bezeichnet, ist die Energiemenge, die benötigt wird, um eine bestimmte Masse eines Festkörpers bei konstantem Druck und konstanter Temperatur in die flüssige Phase zu überführen, ohne dabei die Temperatur zu verändern. Sie wird oft mit dem Symbol \( s) oder \( \Delta H_{schm} \) bezeichnet und ist ein wichtiger Parameter in der Thermodynamik. Die Schmelzwärme ist spezifisch für jedes Material und hängt von der Art der Bindungen und der Struktur des Festkörpers ab. Sie wird in Joule pro Kilogramm (J/kg) angegeben. ### Übungsaufgaben zur Schmelzwärme 1. **Aufgabe 1:** Berechne die Schmelzwärme, die benötigt wird, um 200 g Eis bei 0 °C in Wasser bei 0 °C zu verwandeln. Die Schmelzwärme von Eis beträgt 334 kJ/kg. **Lösung:** \[ m = 0,2 \, \text{kg} \quad (200 \, \text{g} = 0,2 \, \text{kg}) \] \[ s = 334 \, \text{kJ/kg} \] \[ Q = m \cdot s = 0,2 \, \text{kg} \cdot 334 \, \text{kJ/kg} = 66,8 \, \text{kJ} \] 2. **Aufgabe 2:** Wie viel Energie ist erforderlich, um 1 kg Paraffin (Schmelzwärme = 200 kJ/kg) von fest zu flüssig zu schmelzen? **Lösung:** \[ m = 1 \, \text{kg} \] \[ s = 200 \, \text{kJ/kg} \] \[ Q = m \cdot s = 1 \, \text{kg} \cdot 200 \, \text{kJ/kg} = 200 \, \text{kJ} \] 3. **Aufgabe 3:** Ein Material hat eine Schmelzwärme von 150 kJ/kg. Wie viel Energie wird benötigt, um 500 g dieses Materials zu schmelzen? **Lösung:** \[ m = 0,5 \, \text{kg} \quad (500 \, \text{g} = 0,5 \, \text{kg}) \] \[ s = 150 \, \text{kJ/kg} \] \[ Q = m \cdot s = 0,5 \, \text{kg} \cdot 150 \, \text{kJ/kg} = 75 \, \text{kJ} \] Diese Aufgaben helfen, das Konzept der Schmelzwärme zu verstehen und anzuwenden.