基本簡介
過冷現象 ( supercooling ):結晶時,實際結晶溫度低於理論結晶溫度的現象。
![過冷現象](/img/0/91b/nBnauM3X3cTO5EDNxIDOyQTM4QTM4IjMwgTNzQTNwAzMxAzLygzLwMzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmLyE2LvoDc0RHa.jpg)
形成原因:
過冷液體是不穩定的,只要投入少許該物質的晶體,便能誘髮結晶,並使過冷液體的溫度回升到凝固點。這種在微小擾動下就會很快轉變的不穩定狀態稱為亞穩態。由於晶體內分子或原子的排列是有規律的,而液體內則是無規律的。而結晶中心有助於這種無序到有序的轉化。液體越純淨,結晶中心越難形成。如果降低至凝固點以下仍未形成,則過冷。
當用適當的方式緩慢冷卻飽和溶液時,可使其變成過飽和而不析出溶質的結晶,這種現象也稱為過冷,這種溶液稱為過冷溶液。過冷溶液也是不穩定的。
處理應對方法:
(1)提高過冷度: (>107℃/s 非晶態金屬)實驗測出,冷卻速度越大,生核速率越大,且大於長大速率,有利於形成結晶體。
(2)變質處理(孕育處理):在液態金屬中,加入一些細小的金屬粉末(變質劑、孕育劑)形成非自發晶核,使晶核數目增多,晶粒變細小,有利於快速形成對應的晶體。
(3)機械振動:使枝晶破碎成為幾個晶核,使晶核數目增多(超生波振動等)。
條件
如要進行超冷凍的現象要符合以下三個條件:
1、一瓶很純潔,無沉澱物,無雜質的水。(最好是蒸餾水)
2、平滑而內里沒劃痕的容器。
3、放在可以冷凍至攝氏零下幾度的冰櫃一段時間。(如數小時)
原理
凍的形成其實是一個結晶的過程,如果原本水中已存在結晶核(冰晶),低於其標準熔點的液體的水分子就會在核周圍形成結晶結構,依附在冰晶上,結成凍的過程就可以進行。但是有些水太潔淨,沒有塵埃和雜質,容器又非常乾淨而平滑,缺少這樣的晶核,冰晶就因無處可依附而不能形成,於是溫度軸上的液體部分可以一直延伸,即使溫度低於冰點(0°),水仍然會維持在液體的狀態,直到均勻核化結晶生成。