Szerkesztő:Virslistekercs/próbalap

Fagyás

A fagyás egy halmazállapot-változás (fázisátalakulás), amely által egy cseppfolyós anyag szilárddá válik, az olvadás ellentéte.

Kialakulása

Ha a cseppfolyós anyagot hűtjük, azaz hőt vonunk el belőle, a molekulák sebessége egyre kisebbé válik, közelebb kerülnek egymáshoz. Nagyobb lesz közöttük a kohézió, és egy bizonyos hőmérsékleten a test cseppfolyós halmazállapotból (fázisból) szilárd kristályos halmazállapotba megy át. Kristályos szilárd testek olvadékainak megszilárdulását dermedésnek nevezzük. Az olvadás és fagyás (dermedés) ugyanazon a nyomáson minden anyagra jellemző közös hőmérsékleten, az olvadásponton következik be.

Kristályosodás

A legtöbb folyadék kristályosdás által vált szilárd halmazállapotra. A fémek, ötvözetek kristályosodása, dermedése úgy megy végbe, hogy amikor az ömlött fém hőmérséklete hőelvonás következtében lecsökken az olvadáspont hőmérsékletére, a fém atomjainak az energiája, energia-szintje lecsökken annyira, hogy a megömlött fémben véletlenszerű elhelyezkedésben az atomokra hatni kezdenek az atomos kötőerők, ezért az ömlött fémbe az említett atomcsoportosulásokból, kristályosodási középpontok (kristálygócok, kristálycsírák) keletkeznek. Ezekhez a kristálycsírákhoz kapcsolódnak a megömlött fém még rövidtávú rendezettség állapotában lévő atomjai, és kialakulnak az egyes szemcsék (krisztallitok). Mivel általában minden kristályosodási középpont elemi celláinak az elhelyezkedése (orientációja) eltérő, ezért ezek növekedése folytán (kristályosodás során) egy zegzugos határfelületű szemcsehatárok állat határolt sokszemcsés (sokkrisztallitos polikrisztallin) fém, illetve ötvözet keletkezik.

Túlhűtés

A folyadék fagyáspontja alá is hűthető, ha nyugalomban van és nincsenek benne kristályosodási gócok, s nem érintkezik anyagának szilárd fáziával. Ez a jelenség a túlhűtés(szuperlehűlés). A víz pl. -12 C°-ra is lehűthető anélkül, hogy megfagyna. Ha azonban hirtelen megrázzuk, vagy egy kis jégdarabot dobunk bele, a fagyás (kristályosodás) hirtelen megindul, és hő szabadul fel. Az amorf testek bizonyos értelemben túlhűtött folyadéknak tekinthetők (pl. üveg), tehát nincs meghatározott olvadáspontjuk; melegítéskor lassan, fokozatosan lágyulnak. Termodinamikailag a szuperlehűlést szenvedett folyadékok metastabil állapotban vannak, de hirtelen kristályosodnak.

Tágulás

Léteznek anyagok, amelyek fagyáskor kitágulnak pl. víz, bizmut. A víz esetében a tágulást a molekulák távolságának cseppfolyós és szilárd halmazállapotok közötti különbsége eredményezi. Kristályos állapotban a víz molekulák távolabb kerülnek egymástól a köztük levő hidrogénkötés miatt. Ha az anyagot hevítjük a részecskék mozgási energiája megnő (gyorsabban rezegnek), emiatt közelebb kerülnek egymáshoz.

Kapcsolódó szócikkek

• szublimáció
• Olvadáspont-fagyáspont
• Termodinamika
• Dér
• Olvadás

További információk

• Miért tágul a víz, amikor megfagy?
• Video egy félfém dermedéséről