Tuhnutí

Tuhnutí je fyzikální proces přechodu látky z kapalného do pevného skupenství. Jedná se o fázový přechod obvykle provázený uvolněním latentního tepla a změnou struktury materiálu; může probíhat krystalizací (vznik pravidelné mřížky) nebo přechodem do amorfního, zaskleného stavu. Bod tuhnutí závisí na složení, tlaku a rychlosti ochlazování.

Mechanismus tuhnutí často začíná nukleací — vznikem malých krystalických jader — následovanou růstem těchto jader do větších struktur. Nukleace může být homogenní (vnitřní) nebo heterogenní (na povrchu nečistot či stěnách nádoby). Rychlost ochlazování ovlivňuje mikrostrukturu výsledného materiálu: pomalé tuhnutí podporuje tvorbu velkých krystalů, rychlé ochlazení může vést k jemnozrnným nebo amorfním strukturám. Podchlazení (supercooling) umožňuje, že kapalina zůstane tekutá pod svou běžnou teplotou tuhnutí, dokud nezačne nukleace.

Tuhnutí má široké průmyslové a přírodní uplatnění — od tuhnutí kovů při odlévání, tavení a zpracování slitin, přes tuhnutí skel a polymerů, kalení, až po tuhnutí betonu nebo zamrzání vody v přírodě. Vědecky se procesy tuhnutí studují termickou analýzou, kalorimetrií a mikroskopickými metodami, protože určují mechanické, tepelně-chemické a strukturální vlastnosti pevných materiálů.