Solidificació
La solidificació és una transició de fase en la que un líquit es convertix en un sòlit quan el seu temperatura descendix per baix de la seua punt de congelació. En termodinàmica, es definix com el procés de cristalisació d'un líquit.
Encara que els térmens solidificació i congelació s'ampren a sovint com a sinònims en el llenguage quotidià, existix una distinció tècnica: la solidificació és el procés general de conversió d'un líquit en sòlit, mentres que la congelació sol referir-se específicament a la formació d'una estructura cristalina ordenada (com la del gèl en el cas de l'aigua). Per a la majoria de les substàncies, les temperatures de fusió i congelació coincidixen; no obstant, certs materials presenten una histéresis tèrmica, és dir, els seus punts de fusió i solidificació diferixen. Per eixemple, l'agar es fon a 85 °C i es solidifica entre 32 °C i 40 °C.[1]
Cristalisació
[editar | editar còdic]- Artícul principal → Cristalisació.
La majoria dels líquits es solidifican per mig de cristalisació, formant un sòlit cristalí a partir de la fase líquida. Este procés constituïx una transició de fase termodinàmica de primer orde. Durant la transició, mentres coexistixen el sòlit i el líquit en equilibri, la temperatura de tot el sistema permaneix constant en el punt de fusió. Açò ocorre perque el calor latent de fusió deu ser lliberat a l'entorn per a que la solidificació progresse. La cristalisació consta de dos etapes principals:[2]
- Nucleación: és el procés per mig del qual les molècules o àtoms en el líquit s'agrupen formant clústers nanométricos que adopten una estructura periòdica definida. Estos clústers constituïxen els núcleus o germens cristalins.
- Creiximent de cristals: una volta que un núcleu alcança un tamany crític (superant la barrera energètica associada a la formació de la nova superfície), el seu creiximent és termodinámicamente favorable i es convertix en un cristal que aumenta de tamany per mig de l'incorporació de noves unitats des del líquit circumdant.
Sobrefusión (o superenfriamiento)
[editar | editar còdic]Archiu:SuperCool 2009-01-02.ogv
- Artícul principal → Sobrefusión.
Freqüentment, la cristalisació d'un líquit pur no s'inicia immediatament en alcançar el punt de fusió, sino a una temperatura inferior. Este fenomen es coneix com sobrefusión o superenfriamiento. El seu orige radica en l'energia d'activació necessària per a la nucleación homogénea. La formació d'un núcleu cristalí requerix crear un nou interfaç entre el sòlit i el líquit, lo que demanda una energia que deu ser compensada per l'energia lliberada en formar el volum del núcleu. Si el núcleu és massa menut, la relació superfície/volum és alta i el núcleu és inestable, dissolent-se novament. Solament quan la temperatura és suficientment baixa, el tamany crític es reduïx i els núcleus alcancen l'estabilitat.[2]
La presència d'imperfeccions en la superfície del recipient, impurees sòlides o gaseoses, o cristals preformados (agents nucleantes) pot induir la nucleación heterogénea. En este cas, l'energia necessària per a crear el nou interfaç és menor, lo que reduïx significativament el grau de sobrefusión, acostant la temperatura de congelació al punt de fusió teòric. Per eixemple, el punt de fusió de l'aigua a 1 atm de pressió és de 0 °C. En presència de nucleadores, l'aigua es congela prop d'esta temperatura, pero en la seua absència pot sobreenfriarse fins als -40 °C abans de congelar-se.[3][4] A pressions molt elevades (2000 atm), l'aigua pot sobreenfriarse fins als -70 °C abans de solidificarse.[5]
Referències
[editar | editar còdic]- ↑ «All About Agar». Sciencebuddies.org. Archivat des d'el original, el 2011-06-03. Consultat el 27 d'abril de 2011.
- ↑ 2,0 2,1 Callister, William D. (2018). «10. Transformacions de fase en metals», Ciència i ingenieria de materials, 2ª edició, Barcelona: Reverté. ISBN 9788429172515.
- ↑ Philosophical Transactions of the Royal Society of London. Series B, Biological Sciences.357(1423)
- 937–943.ISSN 0962-8436.doi:10.1098/rstb.2002.1082.Consultat el 2026-03-21.
- ↑ Philosophical Transactions. Séries A, Mathematical, Physical, and Engineering Sciences.361(1804)
- 557–574; discussion 574.ISSN 1364-503X.doi:10.1098/rsta.2002.1141.Consultat el 2026-03-21.
- ↑ Journal of Geophysical Research: Atmospheres.102(D21)
- 25269–25279.ISSN 2156-2202.doi:10.1029/97JD02243.Consultat el 2026-03-21.
- Este artícul conté una traducció derivada de «Solidificación» de Wikipedia en castellà publicada baix la Llicència de documentació lliure de GNU i la Llicència Creative Commons Reconeiximent-CompartirIgual 4.0 Internacional.