Was ist der Gefrierpunkt in Celsius?
Der Gefrierpunkt kann als die Temperatur definiert werden, bei der sich eine Flüssigkeit bei einem gegebenen Druck in einen Feststoff umwandelt. Der Gefrierpunkt wird normalerweise definiert, nachdem eine Flüssigkeit niedrigen Temperaturen ausgesetzt wurde. Bei einigen Substanzen tritt jedoch ein Gefrieren auf, nachdem die Temperatur der Flüssigkeit angestiegen ist. Die häufigste Substanz, Wasser, hat einen Gefrierpunkt von 0o Celsius.
Unterkühlung
Unterkühlung ist der Prozess, bei dem eine Flüssigkeit trotz Temperaturen unter dem Gefrierpunkt nicht in feste Form übergeht. Eine solche Flüssigkeit kristallisiert erst, nachdem ein zusätzlicher Impfkern oder Impfkristall hinzugefügt wurde. Wenn die Flüssigkeit jedoch ihre ursprüngliche strukturelle Zusammensetzung beibehält, verfestigt sie sich. Unterkühlte Flüssigkeiten haben unterschiedliche physikalische Eigenschaften, von denen viele von Wissenschaftlern noch nicht vollständig verstanden wurden. Es ist bekannt, dass Wasser nach Unterkühlung auch bei Temperaturen von - (negativ) 4000 ° C im flüssigen Zustand bleibt. Unter Hochdruckbedingungen bleibt unterkühltes Wasser bei niedrigen Temperaturen von - (negativ) 700 ° C im flüssigen Zustand . Zum Vergleich beträgt der Gefrierpunkt von reinem Wasser unter normalen Bedingungen 00 Grad Celsius.
Kristallisation
In den meisten Flüssigkeiten erfolgt das Einfrieren durch Kristallisation. Kristallisation ist der Prozess, bei dem eine Flüssigkeit bei niedrigen Temperaturen in eine kristalline feste Form übergeht und die Atomstruktur der Flüssigkeit verändert, um eine Kristallstruktur zu bilden. Das Einfrieren wird während der Kristallisation verlangsamt und die Temperaturen bleiben konstant, bis das Einfrieren abgeschlossen ist. Neben der Temperatur sind Ionisation und Polarität der Flüssigkeit weitere Faktoren, die den Kristallisationsprozess beeinflussen.
Verglasung
Es gibt zahlreiche Substanzen, die auch bei niedrigen Temperaturen nicht kristallisieren, sondern einen als Verglasung bezeichneten Prozess durchlaufen, bei dem sie ihren flüssigen Zustand beibehalten, die niedrigen Temperaturen jedoch ihre viskoelastischen Eigenschaften verändern. Solche Substanzen sind als amorphe Feststoffe bekannt. Einige Beispiele dieser amorphen Feststoffe sind Glycerin und Glas. Es ist auch bekannt, dass einige Formen von Polymeren eine Verglasung erfahren. Der Prozess der Verglasung unterscheidet sich vom Gefrieren, da er als ein Nichtgleichgewichtsprozess definiert ist, bei dem kein Gleichgewicht zwischen einer kristallinen und ihrer flüssigen Form besteht.
Exotherme und endotherme Gefriertemperatur
Der Gefrierprozess ist in den meisten Verbindungen in erster Linie ein exothermer Prozess, was bedeutet, dass zur Umwandlung der Flüssigkeit in einen festen Zustand Druck und Wärme freigesetzt werden müssen. Diese freiwerdende Wärme ist eine latente Wärme und wird auch als Fusionsenthalpie bezeichnet. Die Fusionsenthalpie ist die Energie, die erforderlich ist, um eine Flüssigkeit in einen Feststoff umzuwandeln und umgekehrt. Die einzige nennenswerte Ausnahme von dieser Definition ist eine unterkühlte Flüssigkeit aufgrund der Änderung ihrer physikalischen Eigenschaften. Es gibt ein Element, von dem bekannt ist, dass es ein endothermes Gefrieren zeigt, wenn die Temperatur ansteigen muss, damit das Gefrieren stattfindet. Dieses Element ist Helium-3, das bei einem bestimmten Druck einen Temperaturanstieg zum Einfrieren erfordert und daher als ein Element mit einer negativen Schmelzenthalpie bezeichnet werden kann.
