Ponto de Fusão: Guia Completo

Introdução

O ponto de fusão é a temperatura na qual uma substância passa do estado sólido para o estado líquido, em determinadas condições de pressão. É uma das principais propriedades físicas utilizadas para identificar substâncias puras, pois cada uma possui um valor característico.

No ENEM, o tema aparece em questões que envolvem mudanças de estado físico, energia térmica, pressão atmosférica, além de situações do cotidiano, como derretimento de gelo, cozimento de alimentos e funcionamento de sistemas de refrigeração.

 Misturas eutéticas

Nem sempre as substâncias apresentam um ponto de fusão fixo.

• Substâncias puras: apresentam um ponto de fusão constante e definido (exemplo: gelo a 0 °C, ao nível do mar). 
• Misturas comuns: apresentam um intervalo de fusão, ou seja, começam a derreter em uma temperatura e terminam em outra. 
• Misturas eutéticas: são exceções, pois se comportam como substâncias puras, apresentando ponto de fusão constante, mesmo sendo formadas por mais de um componente. Exemplo: ligas metálicas como a solda de estanho e chumbo. 

Esse conceito é muito cobrado no ENEM, principalmente em questões sobre misturas e substâncias puras.

Calor de fusão

O calor de fusão é a quantidade de energia necessária para transformar 1 grama de uma substância sólida em líquida, sem que haja variação de temperatura.

Q= m L. Lf​

• Q: quantidade de calor (J ou cal) 
• m: massa da substância (g ou kg) 
• LfL_f​: calor latente de fusão (J/kg ou cal/g) 

No processo de fusão, a energia fornecida não aumenta a temperatura, mas sim rompe as forças intermoleculares, permitindo que o sólido se transforme em líquido.

Influência da pressão

O ponto de fusão de uma substância pode variar de acordo com a pressão.

• No caso da água, aumentar a pressão diminui o ponto de fusão, fazendo com que o gelo derreta mais facilmente. 
• Já em outras substâncias, geralmente o ponto de fusão aumenta com a pressão. 

Esse conceito explica fenômenos importantes, como o derretimento de geleiras devido à pressão do próprio gelo.

Experiência do regelo de Tyndall

O físico John Tyndall demonstrou, no século XIX, que o gelo pode se fundir sob pressão e depois solidificar novamente quando a pressão é retirada. Esse fenômeno ficou conhecido como regelo de Tyndall.

Na prática, ele observou que ao pressionar um fio contra um bloco de gelo, o fio atravessava o gelo sem quebrá-lo. Isso acontece porque a pressão exercida pelo fio diminui o ponto de fusão do gelo na região comprimida, provocando fusão. Ao passar, a água volta a congelar, mantendo o gelo intacto.

Esse experimento é um ótimo exemplo de como a pressão influencia o ponto de fusão e já apareceu em provas de vestibulares e ENEM.

Questão 1

Um estudante aquece uma amostra de substância pura em laboratório e observa que, durante a mudança de estado sólido para líquido, a temperatura permanece constante em 80 °C até que toda a amostra derreta. O que essa observação indica?

Resposta: Trata-se do ponto de fusão da substância.
 Comentário: A constância da temperatura durante a fusão é característica de substâncias puras. O calor fornecido é utilizado para romper as interações intermoleculares, e não para aumentar a temperatura.