¿Por qué un aumento de presión eleva el punto de fusión?

Escuché que si aumenta la presión en un sistema que tiene hielo, su punto de fusión aumentará. Sin embargo, habría pensado que disminuiría el punto de fusión ya que el hielo se calentaría más fácilmente debido a que las moléculas de aire chocan con más frecuencia con la superficie del hielo, por lo que la energía cinética se transfiere al calor.

Además, ¿también aumenta el punto de ebullición del agua?

Respuestas (3)

Todas las transiciones de fase de primer orden tienen un cambio de volumen. Con diferentes presiones, debe considerar el signo del trabajo. PAG Δ V que debe ocurrir durante el cambio de fase. Si Δ V es positivo, el cambio de fase ocurrirá a mayor temperatura para mayor presión. Si es negativo, el cambio de fase ocurrirá a una temperatura más baja.

(Tenga en cuenta que la forma en que cambia la temperatura, o qué tan rápido, no tiene nada que ver con la termodinámica; ese es un problema cinético y no afecta las energías libres relativas de las diversas fases).

Ahora, para agua hirviendo, el volumen molar de vapor es mayor (mucho) que el volumen molar de agua en el punto de ebullición. El aumento de la presión da como resultado puntos de ebullición más altos. Esta es la base de las ollas a presión, las máquinas de vapor sobrecalentadas, etc. Por otro lado, el hielo tiene un volumen molar menor que el agua (flota), por lo que al aumentar la presión se produce una disminución del punto de congelación.

Buena respuesta. Puede ser interesante agregar un diagrama de fase y mostrar cómo se pueden usar las pendientes de las curvas de transición de fase para estimar el cambio de volumen, "para crédito adicional". (No de mí, solo puedo votar una vez...)
Tu última frase está al revés. El hecho de que el hielo flote muestra que el hielo tiene un volumen molar más alto que el agua. Al igual que la ebullición, la presión adicional impulsará el sistema hacia el agua, lo que reducirá el punto de congelación.

Una temperatura más alta hará que las moléculas tiemblen más y tiendan a separarse, fundirse a una temperatura suficientemente alta. El aumento de la presión contrarrestará esa separación, por lo tanto, la temperatura a la que se funde el material debería aumentar a medida que sube la presión.

Para sólidos que se expanden al derretirse (p. ej., cera de parafina, plata, oro, cobre), el aumento de la presión aumenta el punto de fusión, es decir, la presión aplicada es directamente proporcional al punto de fusión, ya que el aumento de la presión se opone a la expansión.

¿Cómo responde esto a la parte del "por qué" de la pregunta?