Поняття про кристалізації
Коли рідину при охолодженні застигає, змінюється характер взаємодії і розташування частинок речовини. Зменшується кінетична енергія хаотичного теплового руху складових його частинок, і вони починають утворювати між собою стійкі зв’язки. Коли завдяки цим зв’язкам молекули (або атоми) шикуються регулярним, впорядкованим чином, формується кристалічна структура твердого речовини.
Кристалізація не охоплює одночасно весь об’єм охолоджуваної рідини, а починається з утворення дрібних кристаликів. Це так звані центри кристалізації. Вони розростаються пошарово, поступово, шляхом приєднання нових молекул або атомів речовини вздовж зростаючого шару.
Умови кристалізації
Кристалізація вимагає охолодження рідини до деякої температури (вона ж одночасно є і точкою плавлення). Так, температура кристалізації води при нормальних умовах – 0 °C.
Для кожної речовини кристалізація характеризується величиною прихованої теплоти. Це кількість енергії, що виділяється при даному процесі (а при зворотному – відповідно енергії, що поглинається). Питома теплота кристалізації води – це прихована теплота, що виділяється одним кілограмом води при 0 °C. З усіх речовин у води вона одна з найвищих і становить близько 330 кДж/кг. Настільки велика величина обумовлена особливостями структури, що визначають параметри кристалізації води. Формули для розрахунку прихованої теплоти ми скористаємося нижче, після розгляду цих особливостей.
Для компенсації прихованої теплоти необхідно переохолодити рідину, щоб почався ріст кристалів. Ступінь переохолодження справляє істотний вплив на кількість центрів кристалізації і швидкість їх розростання. Поки протікає процес, подальше охолодження температури речовини не змінює.
