Ποιο είναι το Σημείο Ψύξης σε Κελσίου;
Το σημείο ψύξης μπορεί να οριστεί ως η θερμοκρασία στην οποία ένα υγρό μετασχηματίζεται σε ένα στερεό σε μια δεδομένη πίεση. Το σημείο πήξης ορίζεται συνήθως αφού υποβληθεί σε υγρό χαμηλές θερμοκρασίες. Ωστόσο, σε μερικές ουσίες, η κατάψυξη λαμβάνει χώρα αφού το υγρό παρουσιάσει αύξηση της θερμοκρασίας. Η πιο συνηθισμένη ουσία, το νερό, έχει σημείο ψύξης 0o Κελσίου.
Υπέρψυξη
Η υπερψύξη είναι η διαδικασία κάτω από την οποία ένα υγρό δεν μετατρέπεται σε στερεή μορφή παρά το γεγονός ότι υπόκειται σε θερμοκρασίες κάτω από το σημείο πήξης. Ένα τέτοιο υγρό κρυσταλλώνεται μόνο μετά από έναν πρόσθετο πυρήνα σπόρου ή προστίθεται σπόρος σπόρου. Ωστόσο, εάν το υγρό διατηρήσει την αρχική του δομική σύνθεση, θα στερεοποιηθεί. Τα υπερψυγμένα υγρά έχουν ξεχωριστές φυσικές ιδιότητες, πολλές από τις οποίες δεν έχουν κατανοηθεί πλήρως από τους επιστήμονες. Το νερό είναι γνωστό ότι παραμένει στην υγρή κατάσταση μετά από υπερψύξη ακόμη και σε θερμοκρασίες τόσο χαμηλές όσο οι - (αρνητικές) 4000 Celsius και όταν εκτίθεται σε συνθήκες υψηλής πίεσης, το υπερψυγμένο νερό θα παραμείνει σε υγρή κατάσταση σε χαμηλές θερμοκρασίες - 700 Celsius . Για λόγους σύγκρισης, το σημείο πήξης του καθαρού νερού σε κανονικές συνθήκες είναι 00 Κελσίου.
Αποκρυστάλλωση
Στα περισσότερα υγρά, η διαδικασία κατάψυξης περιλαμβάνει κρυστάλλωση. Η κρυστάλλωση είναι η διαδικασία κατά την οποία ένα υγρό μετατρέπεται σε κρυσταλλική στερεή μορφή όταν εκτίθεται σε χαμηλές θερμοκρασίες και μεταβάλλει την ατομική δομή του υγρού για να σχηματίσει μια κρυσταλλική δομή. Η κατάψυξη επιβραδύνεται κατά τη διάρκεια της κρυστάλλωσης και οι θερμοκρασίες παραμένουν σταθερές έως ότου ολοκληρωθεί η κατάψυξη. Εκτός από τη θερμοκρασία, άλλοι παράγοντες που επηρεάζουν τη διαδικασία κρυστάλλωσης είναι ο ιονισμός και η πολικότητα του υγρού.
Υαλοποίηση
Υπάρχουν πολλές ουσίες που δεν κρυσταλλώνονται ακόμη και όταν υποβάλλονται σε χαμηλές θερμοκρασίες αλλά αντιδρούν με μια διαδικασία γνωστή ως υαλοποίηση όπου διατηρούν την υγρή τους κατάσταση, αλλά οι χαμηλές θερμοκρασίες αλλοιώνουν τις ιξωδοελαστικές τους ιδιότητες. Τέτοιες ουσίες είναι γνωστές ως άμορφα στερεά. Μερικά παραδείγματα αυτών των άμορφων στερεών είναι γλυκερόλη και γυαλί. Ορισμένες μορφές πολυμερών είναι επίσης γνωστό ότι υφίστανται υαλοποίηση. Η διαδικασία υαλοποίησης είναι διαφορετική από την κατάψυξη, καθώς ορίζεται ως διαδικασία μη ισορροπίας όπου δεν υπάρχει ισορροπία μεταξύ κρυσταλλικής και υγρής μορφής.
Εξώθερμη και Ενδοθερμική κατάψυξη
Η διαδικασία κατάψυξης στις περισσότερες ενώσεις είναι κατά κύριο λόγο μια εξώθερμη διαδικασία που σημαίνει ότι για να μετατραπεί το υγρό σε στερεή κατάσταση, απαιτείται η απελευθέρωση πίεσης και θερμότητας. Αυτή η θερμότητα που απελευθερώνεται είναι μια λανθάνουσα θερμότητα και ονομάζεται επίσης η ενθαλπία σύντηξης. Η ενθαλπία σύντηξης είναι η ενέργεια που απαιτείται για να μετατραπεί ένα υγρό σε στερεό και αντίστροφα. Η μόνη αξιοσημείωτη εξαίρεση σε αυτόν τον ορισμό είναι οποιοδήποτε υπερψυγμένο υγρό λόγω της αλλαγής των φυσικών του ιδιοτήτων. Υπάρχει ένα στοιχείο το οποίο είναι γνωστό ότι παρουσιάζει ενδόθερμη κατάψυξη όπου η θερμοκρασία απαιτείται να αυξηθεί για να λάβει χώρα η κατάψυξη. Αυτό το στοιχείο είναι το Ηελιο-3 το οποίο σε μια ορισμένη πίεση απαιτεί αύξηση της θερμοκρασίας για πάγωμα και επομένως μπορεί να χαρακτηριστεί ότι έχει αρνητική ενθαλπία σύντηξης.
