Co to jest punkt zamarzania w stopniach Celsjusza?
Temperatura zamarzania może być zdefiniowana jako temperatura, w której ciecz przekształca się w ciało stałe przy danym ciśnieniu. Temperatura zamarzania jest zwykle określana po poddaniu cieczy działaniu niskich temperatur. Jednak w kilku substancjach zamrażanie następuje po tym, jak ciecz odczuwa wzrost temperatury. Najczęstsza substancja, woda, ma temperaturę zamarzania 0o Celsjusza.
Przechłodzenie
Przechłodzenie jest procesem, w którym ciecz nie zamienia się w postać stałą pomimo poddawania jej działaniu temperatur poniżej zera. Taka ciecz krystalizuje dopiero po dodaniu do niej dodatkowego jądra nasiennego lub kryształu zaszczepiającego. Jeśli jednak ciecz zachowa swój pierwotny skład strukturalny, zestali się. Przechłodzone ciecze mają różne właściwości fizyczne, z których wiele nie zostało jeszcze do końca zrozumiałe przez naukowców. Wiadomo, że woda pozostaje w stanie ciekłym po przechłodzeniu nawet w temperaturach tak niskich jak - (ujemne) 4000 stopni Celsjusza, a po wystawieniu na działanie warunków wysokiego ciśnienia przechłodzona woda pozostanie w stanie ciekłym w niskich temperaturach - (minus) 700 stopni Celsjusza . Dla porównania temperatura zamarzania czystej wody w normalnych warunkach wynosi 00 stopni Celsjusza.
Krystalizacja
W większości cieczy proces zamrażania obejmuje krystalizację. Krystalizacja jest procesem, w którym ciecz zmienia się w krystaliczną postać stałą po wystawieniu na działanie niskich temperatur i zmienia strukturę atomową cieczy, tworząc strukturę krystaliczną. Zamrażanie jest spowolnione podczas krystalizacji i temperatury pozostają stałe aż do zakończenia zamrażania. Oprócz temperatury innymi czynnikami wpływającymi na proces krystalizacji są jonizacja i polarność cieczy.
Vitrification
Istnieje wiele substancji, które nie krystalizują się nawet w niskich temperaturach, ale przechodzą proces znany jako zeszklenie, w którym zachowują swój stan ciekły, ale niskie temperatury zmieniają jego właściwości lepkosprężyste. Takie substancje są znane jako bezpostaciowe ciała stałe. Niektóre przykłady takich bezpostaciowych substancji stałych to glicerol i szkło. Wiadomo również, że kilka form polimerów ulega witryfikacji. Proces witryfikacji różni się od zamrażania, ponieważ definiuje się go jako proces nierównowagi, w którym nie ma równowagi między krystaliczną i jego ciekłą postacią.
Egzotermiczne i endotermiczne zamrażanie
Proces zamrażania w większości związków jest przede wszystkim procesem egzotermicznym, co oznacza, że aby ciecz przekształciła się w stan stały, konieczne jest uwolnienie ciśnienia i ciepła. To uwalniane ciepło jest utajonym ciepłem i nazywane również entalpią fuzji. Entalpia topnienia jest energią wymaganą do przekształcenia cieczy w ciało stałe i odwrotnie. Jedynym godnym uwagi wyjątkiem od tej definicji jest każda przechłodzona ciecz ze względu na zmianę jej właściwości fizycznych. Istnieje jeden element, o którym wiadomo, że wykazuje endotermiczne zamarzanie, w którym temperatura musi wzrosnąć, aby nastąpiło zamarznięcie. Elementem tym jest Hel-3, który przy pewnym ciśnieniu wymaga wzrostu temperatury, aby nastąpiło zamarznięcie, a zatem może być określany jako mający ujemną entalpię topnienia.
