underkølede

Underkøling er tilstanden hvor et flydende stof nedkøles til under sit frysepunkt uden at danne fast stof. Det er en metastabil tilstand: termodynamisk ville væsken foretrække at fryse, men krystalliseringens kinetiske barrierer hindrer omdannelsen, indtil en nukleation finder sted. Dannelsen af en fast fase kræver en kritisk nucleus; processen kan være homogen (i ren væske) eller heterogen (på urenheder eller overflader). Heterogen nukleation sænker ofte barriererne og gør underkølingen mere udtalt, især hvis der ikke findes tilstrækkelige nuclei i væsken.

Eksempler og anvendelser: Vand kan underkøles betydeligt; i laboratoriumsforhold har man observeret underkøling ned til omkring -40 °C uden isdannelse. I atmosfæren forekommer superkølet vand som flydende dråber i skyer ved temperaturer under frysepunktet; fryseprocessen udløses ofte ved kontakt med ispartikler eller ved forstyrrelse. I materialeteknologi og glasfremstilling udnyttes underkøling til at kontrollere solidifikationen og producere specifikke krystalstrukturer eller amorfe tilstande. Underkøling spiller også en rolle i cryopreservation og i studier af krystalvækst, hvor styring af nucleationsprocessen er central.

Fysiske faktorer: renhed, tilstedeværelsen af overflader og partikler, tryk og afkølingshastighed påvirker hvor meget underkøling der kan opnås. Måling af underkøling kan ske ved termiske analysemetoder som differential scanning calorimetri (DSC) og relaterede teknikker.