Schmelzwärme. Lexikon Pharmatechnologie - prozesstechnik online

Lexikon Pharmatechnologie

Schmelzwärme

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Auch: Schmelzenthalpie.

Formelzeichen: C, Einheit: kJ/kg.

Spezifische Stoffgröße, die den für die Umwandlung des festen, geordneten (z. B. kristallinen) Zustandes in den ungeordneten, flüssigen Zustand notwendigen Energiebedarf angibt. Dieser Energieaufwand erfolgt bei konstanter Schmelztemperatur T und dient u. a. dem entsprechenden Entropiezuwachs (Entropie). Nach Abschluss der Aggregatumwandlung steigt bei weiterer Energiezufuhr auch die Temperatur der Flüssigkeit.

Bei Polymerwerkstoffen ist dieser Vorgang etwas komplizierter, da schmelzfähige Thermoplaste amorph oder teilkristallin sein können.

Amorphe Polymere (z. B. PS) haben einen messtechnisch erkennbaren Glaspunkt (Umwandlung 2. Ordnung) und gehen bei weiterer Temperaturerhöhung langsam und stetig in einen schmelzeähnlichen, teigigen Zustand über. Diese Stoffe haben keine klassische Schmelzwärme als physikalische Eigenschaft, wohl aber eine sich mit Temperatur und Zustand verändernde spezifische Wärme, was sich aus dem molekularen Aufbau und den sekundären Haftkräften zwischen den Makromolekülketten thermodynamisch ableiten lässt.

Bei teilkristallinen Polymeren zeigen die amorphen Phasen das o. g. Verhalten. Die kristallinen Phasen (zu beachten ist auch der Dichteunterschied zwischen amorphen und kristallinen Bereichen: ρkristallin > ρamorph) zeigen eine signifikante Schmelzwärme, welche anhand kalorischer Verfahren (etwa Differentialkalorimeter) ermittelt werden kann. Die Strukturumwandlung (d. h. die Überwindung der Ordnungskräfte, z. B. Wasserstoffbrücken, Van-der-Waals-Kräfte etc.) von kristallin geordneten Makromolekülen durch Energiezufuhr in den ungeordneten schmelzviskosen Bewegungszustand der Makromoleküle erfolgt bei T = konstant und entspricht deshalb zumindest ansatzweise der physikalischen Definition der Schmelzwärme.

Die kalorische Ermittlung der Schmelzwärme dient u. a. auch zur Ermittlung des Kristallinitätsgrades eines teilkristallinen Polymerwerkstoffs:

mit T1–T2 = Schmelzbereich, α = kristalliner Anteil, s = Schmelzwärme der Kristalle, cwirkl. = spezifische Wärme des Stoffes, camorph = spezifische Wärme des amorphen Anteils des Stoffes, T = Temperatur beim Schmelzen.

© 2013 – ECV – Lexikon der Pharmatechnologie

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