La fusión es un proceso físico en el que una sustancia sólida pasa al estado líquido debido a la aplicación de calor, presión o una combinación de ambos.Esta transformación se produce cuando aumenta la energía interna del sólido, lo que hace que las partículas vibren más vigorosamente y acaben liberándose de sus posiciones fijas.Los tres factores principales que provocan la fusión son la temperatura, la presión y la presencia de impurezas.La temperatura es el factor más común, ya que afecta directamente a la energía cinética de las partículas.La presión puede favorecer o inhibir la fusión en función de la sustancia, mientras que las impurezas pueden disminuir el punto de fusión al alterar la estructura ordenada del sólido.
Explicación de los puntos clave:
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Temperatura:
- La temperatura es el factor que más influye en la fusión.Cuando se aplica calor a un sólido, la energía es absorbida por sus partículas, aumentando su energía cinética.
- A medida que aumenta la temperatura, las partículas vibran más intensamente, superando finalmente las fuerzas intermoleculares que las mantienen en una estructura reticular fija.
- El punto de fusión es la temperatura específica a la que un sólido se convierte en líquido.Por ejemplo, el hielo se funde a 0 °C bajo una presión atmosférica estándar.
- Los distintos materiales tienen diferentes puntos de fusión debido a variaciones en sus estructuras atómicas o moleculares.Por ejemplo, los metales como el hierro tienen puntos de fusión altos, mientras que los compuestos orgánicos como la cera tienen puntos de fusión relativamente bajos.
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Presión:
- La presión desempeña un doble papel en la fusión.Para la mayoría de las sustancias, el aumento de la presión eleva el punto de fusión porque comprime el sólido, dificultando que las partículas se desprendan.
- Sin embargo, en el caso de algunos materiales, como el agua, el aumento de la presión puede reducir el punto de fusión.Esto se debe al comportamiento único de las moléculas de agua, que se expanden al congelarse.La aplicación de presión contrarresta esta expansión, facilitando la fusión del hielo.
- En contextos geológicos, como el manto terrestre, una presión elevada combinada con altas temperaturas puede hacer que las rocas se fundan, formando magma.Este proceso es fundamental en la tectónica de placas y la actividad volcánica.
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Impurezas:
- La presencia de impurezas en un sólido puede afectar significativamente a su punto de fusión.Las impurezas alteran la disposición ordenada de las partículas en el sólido, debilitando las fuerzas intermoleculares.
- Esta alteración disminuye la energía necesaria para romper los enlaces, reduciendo así el punto de fusión.Por ejemplo, añadir sal al hielo reduce su punto de fusión, razón por la que se utiliza la sal para descongelar las carreteras en invierno.
- En metalurgia, la aleación (adición de otros elementos a un metal) es una técnica común para alterar el punto de fusión y otras propiedades de los metales.Por ejemplo, añadiendo carbono al hierro se obtiene el acero, que tiene un punto de fusión y unas propiedades mecánicas diferentes a las del hierro puro.
Comprendiendo estos tres factores -temperatura, presión e impurezas- podemos predecir y controlar mejor el comportamiento de fusión de diversos materiales, lo que resulta esencial en campos como la ciencia de los materiales, la ingeniería y la geología.
Tabla resumen:
| Factor | Papel en la fusión | Ejemplo |
|---|---|---|
| Temperatura | Aumenta la energía cinética, lo que permite a las partículas liberarse de posiciones fijas. | El hielo se funde a 0 °C bajo presión estándar. |
| Presión | Puede aumentar o disminuir el punto de fusión según la sustancia. | La alta presión reduce el punto de fusión del hielo; aumenta el de la mayoría de los sólidos. |
| Impurezas | Altera la disposición de las partículas, reduciendo el punto de fusión. | La sal reduce el punto de fusión del hielo; se utiliza para descongelar carreteras. |
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