Schmelzen
Phasenübergang Eis wird zu Wasser nach der Brandbekämpfung
Foto: Rainer Schwarz
Als Schmelzen bezeichnet man das direkte Übergehen eines Stoffes vom festen in den flüssigen Aggregatzustand.
Dieser Prozess erfolgt für Reinstoffe bei konstantem Druck immer bei einer bestimmten Temperatur, die Schmelzpunktstemperatur oder oft verkürzt Schmelzpunkt genannt wird. Während des Übergangs bleibt die Temperatur konstant, sämtliche zugeführte Wärme wird in die Zustandsänderung investiert. Man spricht daher von der sogenannten latenten Wärme. So hat zum Beispiel ein Wasser/Eis-Gemisch immer eine Temperatur von 0 °C Grad Celsius.
Die dazu benötigte Energiemenge wird Schmelzwärme genannt. Der flüssige Stoff wird oft als Schmelze bezeichnet.
Bei Stoffgemischen ist der Schmelzvorgang komplizierter, da als weitere Freiheitsgrade die Zusammensetzung der festen und flüssigen Phase hinzukommen. Der Schmelzvorgang findet nicht mehr bei einer konstanten Temperatur, sondern in einem Temperaturintervall, dem Schmelzbereich statt. Das Schmelzen eines Gemisches lässt sich dann am besten durch ein Schmelzdiagramm beschreiben.
Das Gegenteil des Schmelzens ist das Erstarren.
Bei einigen Stoffen erfolgt der Übergang vom festen zum flüssigen Aggregatzustand über Zwischenphasen sogenannten Mesophasen. Flüssigkristalle bilden zwischen dem festen und flüssigen Zustand smektische und nematische Phasen. Dabei wird zuerst die Fernordnung im Kristall aufgegeben, wobei eine Nahordnung bestehen bleibt. Im gegenteiligen Fall wird bei plastischen Kristallen zunächst die Nahordnung aufgelöst, wobei eine Fernordnung erhalten bleibt. Als Beispiel kann hier das Adamantan genannt werden, wo die hochsymetrischen ("kugelförmigen") Moleküle im plastischen Zustand entsprechende Rotationsfreiheitsgrade besitzen, der Platz im Kristallgitter aber erhalten bleibt.
unterkühlte Schmelze
Unter einer unterkühlten Schmelze versteht man eine Flüssigkeit, die sich unterhalb ihrer Schmelztemperatur und somit in einem Aggregatzustand befindet, der nicht ihrem Gleichgewichtszustand entspricht. Dieser Effekt wird auch einfach Unterkühlung (Thermodynamik) genannt und bei Latentwärmespeichern genutzt.
Unterkühlte Schmelzen können bei der Glasübergangstemperatur in den amorphen Zustand übergehen. Dieses Verhalten bestimmt besonders die Eigenschaften organischer Polymere.
Siehe auch:
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