Il punto di congelamento può essere definito come la temperatura alla quale un liquido si trasforma in un solido a una data pressione. Il punto di congelamento viene generalmente definito dopo che un liquido è stato sottoposto a basse temperature. Tuttavia, in alcune sostanze, il congelamento si verifica dopo che il liquido ha subito un aumento di temperatura. La sostanza più comune, l'acqua, ha un punto di congelamento di 0o Centigrado.
sottoraffreddamento
Il superraffreddamento è il processo in base al quale un liquido non si trasforma in forma solida nonostante sia sottoposto a temperature inferiori al punto di congelamento. Un tale liquido si cristallizzerà solo dopo un nucleo di seme addizionale, o vi sarà aggiunto del cristallo di seme. Tuttavia, se il liquido mantiene la sua composizione strutturale originale, si solidificherà. I liquidi super raffreddati hanno proprietà fisiche distinte, molte delle quali devono essere ancora definitivamente comprese dagli scienziati. È noto che l'acqua rimane allo stato liquido dopo il super raffreddamento anche a temperature inferiori a - (negative) 4000 Celsius e quando esposto a condizioni di alta pressione, l'acqua surriscaldata rimane allo stato liquido a temperature basse di - (negativo) 700 Celsius. Per confronto, il punto di congelamento dell'acqua pura in condizioni normali è 00 Centigrado.
Cristallizzazione
Nella maggior parte dei liquidi, il processo di congelamento comporta la cristallizzazione. La cristallizzazione è il processo in cui un liquido si trasforma in una forma solida cristallina dopo l'esposizione a basse temperature e alterando la struttura atomica del liquido per formare una struttura cristallina. Il congelamento viene rallentato durante la cristallizzazione e le temperature rimangono costanti fino al termine del congelamento. Oltre alla temperatura, altri fattori che influenzano il processo di cristallizzazione sono la ionizzazione e la polarità del liquido.
vetrificazione
Esistono numerose sostanze che non si cristallizzano anche se sottoposte a basse temperature, ma passano attraverso un processo noto come vetrificazione dove mantengono il loro stato liquido ma le basse temperature alterano le loro proprietà viscoelastiche. Tali sostanze sono note come solidi amorfi. Alcuni esempi di questi solidi amorfi sono glicerolo e vetro. È anche noto che alcune forme di polimeri subiscono vetrificazione. Il processo di vetrificazione è diverso dal congelamento in quanto è definito come un processo di non equilibrio in cui non esiste alcun equilibrio tra una forma cristallina e la sua forma liquida.
Congelamento esotermico ed endotermico
Il processo di congelamento nella maggior parte dei composti è principalmente un processo esotermico, il che significa che affinché il liquido si trasformi in uno stato solido, è necessario rilasciare pressione e calore. Questo calore che viene rilasciato è un calore latente e chiamato anche l'entalpia della fusione. L'entalpia della fusione è l'energia necessaria per trasformare un liquido in un solido e viceversa. L'unica eccezione degna di nota a questa definizione è qualsiasi liquido super raffreddato a causa dell'alterazione delle sue proprietà fisiche. C'è un elemento che è noto per mostrare congelamento endotermico in cui è richiesta la temperatura per aumentare per il congelamento a prendere posto. Questo elemento è Helium-3 che ad una certa pressione richiede un aumento della temperatura per il congelamento e quindi può essere definito come un'entalpia negativa di fusione.
