La maggior parte delle persone ha visto un oggetto che si scioglie, come il ghiaccio che si scioglie in acqua in una giornata calda. Il punto di fusione di un oggetto è il punto in cui l’oggetto solido si trasforma in liquido. Un modo più scientifico di dirlo è che è il punto in cui gli stati solido e liquido di una sostanza pura sono in equilibrio. Questo punto è unico per le sostanze pure, quindi gli scienziati possono usare la temperatura come un modo per identificare una particolare sostanza.
Quando il calore viene applicato a un oggetto solido, le molecole all’interno del solido iniziano a muoversi più velocemente. Man mano che viene applicato più calore, le molecole nel solido continuano a muoversi finché le forze attrattive che tengono le molecole in una forma compatta non vengono superate dalla quantità di energia che le molecole hanno. A quel punto il solido si scioglie e la sostanza diventa liquida. Anche se viene applicato più calore a un oggetto una volta che ha iniziato a sciogliersi, l’oggetto non cambierà temperatura finché tutto il solido non sarà diventato liquido. Indipendentemente dalla quantità di calore applicata a un cubetto di ghiaccio, ad esempio, il ghiaccio e l’acqua rimarranno a 32°F (0°C) fino a quando tutto il ghiaccio non si sarà sciolto.
Molte persone hanno familiarità con i punti di fusione e di ebollizione dell’acqua. L’acqua di solito si scioglie e congela a 32°F (0°C) e bolle a 212°F (100°C). La familiarità dell’acqua può rendere estremi i punti di fusione di altre sostanze al confronto. Ad esempio, la temperatura alla quale il carbonio fonde è di 6,422°F (3,550°C), mentre il mercurio fonde a -37.97°F (-38.87°C).
Il punto di fusione di una sostanza è spesso lo stesso del punto di congelamento, ma non è sempre così. Alcuni liquidi possono essere superraffreddati. Il superraffreddamento di un liquido è il processo mediante il quale qualcuno è in grado di raffreddare un liquido oltre il punto di congelamento senza che si trasformi in un solido. Tale liquido deve essere puro perché un singolo cristallo, impurità o talvolta anche solo movimento causeranno la cristallizzazione del liquido. Se il liquido super raffreddato incontra una tale impurità o movimento, si congelerà quasi istantaneamente.
Ci sono anche oggetti che comunemente non hanno un punto di fusione. Una delle sostanze più famose e ben utilizzate che non ne ha a pressione atmosferica è l’anidride carbonica. La fase solida dell’anidride carbonica è comunemente chiamata “ghiaccio secco”. A -109.3°F (-78.5°C), l’anidride carbonica passa dalla sua fase solida alla sua fase gassosa in un processo chiamato sublimazione. L’anidride carbonica si presenta come un liquido solo a pressioni che superano le cinque atmosfere.