külmumisel

Külmumisel on vedeliku muutumine tahkeks, kui selle temperatuur langeb külmumispunkti alla. Puhtal vees on külmumispunkt 0 °C standardtingimustel (1 atmosfääri rõhul); lahustite lisandid võivad külmumispunkti alandada, mis on tuntud kui külmumispunkti depressioon. Külmumisel võivad olulised olla ka rõhk ja koostis, mis mõjutavad sümptomaatiliselt nii kiirust kui lõpptulemust.

Protsess toimub peamiselt kahe etapiga: nukleatsioon ja kristallide kasv. Nukleatsioon tähendab esialgsete tahkete kriistallide moodustumist vedeliku sees või vedeliku pinnal; see võib olla homogeense (ilma olemasolevate pinnadeta) või heterogeense (pinnade või lisandite mõju tõttu). Järgneb kristallide kasv, mille käigus moodustuvad järjest suuremad jääkristallid. Külmumisel tekkinud jääde geomeetria ja kristallvõre on tavaliselt sõltuvad temperatuurist ja rõhust; kõige levinum jää on jää I_h.

Külmumisel on olulist mõju nii looduses kui ka tööstuses. Toiduainete säilitamisel aegne või kiirem külmutamine mõjutab jääkristallide suurust ja sellega seotud toitumis- ja tekstuurikadu. Kiire külmutamine tekitab väikseid kristalle, mis on kahjutumad rakudele, aeglane külmutamine võib põhjustada suuremaid kristalle ja rakukahjustusi. Külmumisel on ka laialdased rakendused cryogenics, madalatemperatuuril säilitamine, ning füüsika ja materjaliteadus, kus faasimuutuste ja kristalliseerumise mõisted on keskse tähtsusega.

Seosed: külmumispunkt, faasimuutused, kristalliseerumine ning superkülmutus.