Wissenschaft

Erstarrungsdefinition und Beispiele

Die Verfestigung, auch als Gefrieren bezeichnet, ist eine Phasenänderung der Materie. die zur Bildung eines Feststoffs führt. Im Allgemeinen tritt dies auf, wenn die Temperatur einer Flüssigkeit unter ihren Gefrierpunkt gesenkt wird. Obwohl der Gefrierpunkt und der Schmelzpunkt der meisten Materialien die gleiche Temperatur haben, ist dies nicht bei allen Substanzen der Fall, so dass Gefrierpunkt und Schmelzpunkt nicht unbedingt austauschbare Begriffe sind. Zum Beispiel schmilzt Agar (eine Chemikalie, die in Lebensmitteln und im Labor verwendet wird) bei 85 ° C und erstarrt jedoch bei 31 ° C bis 40 ° C.

Die Verfestigung ist fast immer ein exothermer Prozess, dh Wärme wird freigesetzt, wenn sich eine Flüssigkeit in einen Feststoff verwandelt. Die einzige bekannte Ausnahme von dieser Regel ist die Verfestigung von Niedertemperatur-Helium. Helium-3 und Helium-4 müssen mit Energie (Wärme) versetzt werden, damit das Gefrieren stattfinden kann.

 

Verfestigung und Unterkühlung

Unter bestimmten Bedingungen kann eine Flüssigkeit unter ihren Gefrierpunkt abgekühlt werden, jedoch nicht in einen Feststoff übergehen. Dies ist als Unterkühlung bekannt  und geschieht, weil die meisten Flüssigkeiten zum Gefrieren kristallisieren. Unterkühlung kann leicht durch vorsichtiges Einfrieren von Wasser beobachtet werden . Das Phänomen kann auftreten, wenn es an guten Keimbildungsstellen mangelt, von denen aus die Verfestigung erfolgen kann. Keimbildung ist, wenn Moleküle aus organisierten Clustern. Sobald eine Keimbildung auftritt, schreitet die Kristallisation fort, bis eine Verfestigung auftritt.

 

Erstarrungsbeispiele

Einige Beispiele für die Verfestigung finden sich im Alltag, darunter:

  • Einfrieren von Wasser zur Bildung von Eis in einer Eiswürfelschale
  • Schneebildung
  • Erstarren von Speckfett beim Abkühlen
  • Verfestigung von geschmolzenem Kerzenwachs
  • Lava verhärtet sich zu festem Gestein

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