Ciepło topnienia (cT) to ilość energii jaką należy dostarczyć do jednostki masy ciała stałego, aby zmienić jego stan skupienia w ciekły, nie zmieniając przy tym jego temperatury.
\(c _{T} = \frac{Q}{m} \)
gdzie: Q – ciepło, m – masa ciała
Jednostką ciepła topnienia jest dżul na kilogram – J/kg.
Przejścia fazowe zachodzą w ściśle określonych wartościach ciśnienia i temperatury. Na przykład lód pod ciśnieniem normalnym topi się w temperaturze 273K. Zatem żeby z lodu o temperaturze np. 250K powstała woda o temperaturze 273K, to lód trzeba najpierw doprowadzić do jego temperatury topnienia, a następnie dostarczać energii, która jest niezbędna do jego stopienia.
Wartość ciepła topnienia jest dla danej substancji wielkością stałą i jest ona równa wartości ciepła krzepnięcia tej substancji. Różnica polega na tym, że w przypadku krzepnięcia ciepło musi być odprowadzane od ciała, a w przypadku topnienia doprowadzane.
Ciepło topnienia – przykład.
Ile potrzeba energii do stopienia dwóch kilogramów lodu, będącego w temperaturze 273K? Na jaką wysokość można podnieść ciało o masie 100kg wykorzystując tą energię?
Dane: Szukane:
m = 2kg Q = ?
cT = 3,3•105 J/kg – wielkość tablicowa h = ?
M = 100kg
g = 10m/s2
Rozwiązanie:
Skoro \(c _{T} = \frac{Q}{m} \) , to:
\(Q=c _{T} \cdot m=3,3 \cdot 10 ^{5} \frac{J}{kg} \cdot 2kg=6,6 \cdot 10 ^{5} J\)
Energia potencjalna ciała jest równa \(E _{p} =M _{g} h\), więc:
\(h= \frac{E _{p} }{M _{g} } = \frac{6,6 \cdot 10 ^{5}J }{100kg \cdot 10 \frac{m}{s ^{2} } } =6,6 \cdot 10 ^{2} m=660m\)