Sulamislämpö / sulaminen
Myös: Sulamisentalpia, Fuusioentalpia, latentti sulamislämpö
Sulamislämpö on energiamäärä, joka aineen on otettava vastaan siirtyäkseen sulamispisteessä kiinteästä olomuodosta nestemäiseen muuttamatta lämpötilaansa.
Sulamislämpö (myös sulamisentalpia tai latentti sulamislämpö) kuvaa energiaa, joka aineelle on syötettävä, jotta se vakiopaineessa ja vakiolämpötilassa — nimittäin sulamispisteessä — siirtyy kokonaan kiinteästä nestemäiseen olomuotoon. Tämä energia ei muuta lämpötilaa vaan murtaa kiderakenteen sidokset kiinteässä kappaleessa. Prosessi on endoterminen; jähmettyessä sama energia vapautuu jälleen kiteytymislämpönä.
Fysikaalinen perusta
Metallia kuumennettaessa lämpötila nousee aluksi lineaarisesti. Sulamispisteessä se pysyy jatkuvasta lämmönsyötöstä huolimatta vakiona, kunnes koko aine on sulanut — vasta sitten sulan lämpötila nousee edelleen. Syötetty energia kuluu molekyylien välisten sidosvoimien voittamiseen.
Ominaissulamislämpö $\Delta H_\text{fus}$ saadaan kaavasta:
Q = m · ΔH_fus
jossa Q on tarvittava lämpömäärä (J), m on massa (kg) ja ΔH_fus on kyseisen aineen ominaissulamislämpö (kJ/kg).
Tärkeimpien jalometallien sulamislämmöt vertailussa
| Metalli | Sulamispiste | Sulamislämpö (kJ/mol) | Sulamislämpö (kJ/kg) |
|---|---|---|---|
| Kulta | 1 064 °C | 12,55 | 63,7 |
| Hopea | 961 °C | 11,28 | 104,6 |
| Platina | 1 768 °C | 22,17 | 113,6 |
| Palladium | 1 555 °C | 16,74 | 157,3 |
| Kupari | 1 085 °C | 13,05 | 205,4 |
Platinalla ja palladiumilla on sekä moolia että kilogrammaa kohti selvästi korkeammat sulamislämmöt kuin kullalla, mikä selittää niiden jalostuksessa vaadittavan suuremman energiapanoksen.
Merkitys jalometallien jalostuksessa ja sulatusarvossa
Romukullan, palakullan tai hammaskullan ostossa, kierrätyksessä ja affinoinnissa sulamislämmöllä on käytännön rooli: esineen sulatusarvo kuvaa puhdasta materiaaliarvoa suhteessa nykyiseen kullan hintaan tai hopean hintaan — muodosta tai lyönnistä riippumatta. Jalostamoiden ja kierrätyslaitosten on laskettava sulattamisen lämpöenergian tarve, joka riippuu suoraan seossekoituksen sulamislämmöstä.
Seoksen pitoisuus vaikuttaa myös sen efektiiviseen sulamislämpöön: seokset kuten 585-kulta (14 karaattia) sulavat lämpötila-alueella (soliduksesta likvidukseen), ei tarkasti määritellyssä pisteessä kuten puhdas metalli puhdaskulta (999).
Lyhyesti
Sulamislämpö on jalometallifysiikan avainsuure: se määrää sulattamisen energiantarpeen, selittää kuumennuskäyrän tasanteen ja on sulatusarvolaskurin perusta. Korkeampi sulamislämpö tarkoittaa enemmän energiapanosta kilogrammaa kohti — suoralla vaikutuksella jalostamon ja kierrätyksen jalostuskustannuksiin.