Sulamisentalpia / sulatamine
Ka: Sulamissoojus, Fusioonientalpia, Latentne sulamissoojus
Sulamisentalpia on energiahulk, mille aine peab vastu võtma, et sulamistemperatuuril üle minna tahkest olekust vedelasse ilma oma temperatuuri muutmata.
Sulamisentalpia (nimetatakse ka sulamissoojuseks või latentseks sulamissoojuseks) kirjeldab energiat, mis tuleb ainele anda, et viia see konstantsel rõhul ja konstantsel temperatuuril — nimelt sulamistemperatuuril — täielikult tahkest olekust vedelasse. See energia ei muuda temperatuuri, vaid murrab lahti kristallvõre sidemed tahkes kehas. Protsess on endotermiline; tahkumisel vabaneb sama energia kristalliseerumisentalpiana uuesti.
Füüsikaline alus
Metalli kuumutamisel tõuseb temperatuur algul lineaarselt. Sulamistemperatuuril jääb see vaatamata edasisele soojuse andmisele konstantseks, kuni kogu aine on üles sulanud — alles siis tõuseb sulami temperatuur edasi. Antud energia peitub molekulidevaheliste sidumisjõudude ületamises.
Erisulamisentalpia $\Delta H_\text{fus}$ tuleneb valemist:
Q = m · ΔH_fus
kus Q on vajalik soojushulk (J-des), m mass (kg-des) ja ΔH_fus vastava materjali erisulamisentalpia (kJ/kg-des).
Oluliste väärismetallide sulamisentalpiad võrdluses
| Metall | Sulamistemperatuur | Sulamisentalpia (kJ/mol) | Sulamisentalpia (kJ/kg) |
|---|---|---|---|
| Kuld | 1064 °C | 12,55 | 63,7 |
| Hõbe | 961 °C | 11,28 | 104,6 |
| Plaatina | 1768 °C | 22,17 | 113,6 |
| Pallaadium | 1555 °C | 16,74 | 157,3 |
| Vask | 1085 °C | 13,05 | 205,4 |
Plaatinal ja pallaadiumil on nii mooli kui ka kilogrammi kohta tunduvalt kõrgemad sulamisentalpiad kui kullal, mis selgitab suurenenud energiakulu nende töötlemisel rafineerimistehases.
Tähtsus väärismetalli töötlemisele ja sulamisväärtusele
Vanakulla, murdkulla või hambakulla kokkuostul, ringlussevõtul ja affineerimisel mängib sulamisentalpia praktilist rolli: eseme sulamisväärtus kirjeldab puhast materjaliväärtust jooksva kulla hinna või hõbeda hinna suhtes — sõltumata kujust või vermingust. Afineerimistehased ja ringlussevõtuettevõtted peavad kalkuleerima soojusenergia kulu sulatamisel, mis sõltub otseselt sulamisegu sulamisentalpiast.
Sulami proov mõjutab ka selle efektiivset sulamisentalpiat: sulamid nagu 585 kuld (14 karaati) sulavad temperatuurivahemikus (soolidusest liikvidusteni), mitte kindlas punktis nagu puhas metall puhas kuld (999).
Lühidalt
Sulamisentalpia on väärismetallifüüsika võtmesuurus: see määrab energiavajaduse sulatamisel, selgitab platood kuumutuskõveras ja on aluseks sulamisväärtuse kalkulaatorile. Kõrgem sulamisentalpia tähendab suuremat energiakulu kilogrammi kohta — otsese mõjuga töötlemiskuludele rafineerimises ja ringlussevõtus.