تئوری انجماد

خواص حالت مایع حد واسط بین بی‌نظمی کامل مولکولی در حالت گاز و آرایش منظم مولکولی در حالت جامد است. در مایعات ، مولکولها به قدری آهسته حرکت می‌کنند که نیروهای جاذبه بین مولکولی می توانند آنها را در حجم معینی نگه دارند. با این حال ، جنبش مولکولها هنوز آنقدر سریع است که نیروهای جاذبه بین مولکولی بتوانند آنها را در مواضع مشخصی از شبکه بلوری ثابت نگه دارند. 

با سرد شدن مایع ، حرکت مولکولهای آن بیش از پیش کند می‌شود و سرانجام در دمای معینی انرژی جنبشی تعدادی از مولکولها به قدری کم می‌شوند که نیروهای بین مولکولی می‌توانند آنها را در یک شبکه بلوری نگه دارند. در این حال انجماد آغاز می‌شود و مولکولهای کم‌انرژی به‌تدریج در نقاطی از شبکه بلوری قرار می‌گیرند.

نقطه انجماد نرمال

نقطه انجماد نرمال یک مایع ، دمایی است که در آن ، مایع و جامد تحت فشار کل 1atm در حال تعادل هستند. در نقطه انجماد ، دمای سیستم مایع - جامد ثابت می‌ماند تا تمام مایع منجمد شود. مقدار گرمایی که بایستی از مواد در نقطه انجماد گرفته شود تا یک مول آن منجمد گردد، گرمای مولی تبلور نامیده می‌شود. این مقدار برابر با تفاوت محتوای گرمایی ΔH مایع و جامد است.

مایع زیر انجماد

گاهی مولکولهای یک مایع به هنگام سرد شدن به دمایی پایینتر از نقطه انجماد می‌رسند، ولی حرکات نامنظمی را که مخصوص حالت مایع است، از دست می‌دهند در این حال گفته می‌شود که مایع زیر انجماد می‌باشد در این حالت اگر یک میله همزن را از درون به دیواره ظرف محتوی مایع بکشیم یا یک دانه کوچک بلور جامد در درون محلول بیندازیم، تبلور در اطراف آن صورت گرفته و دمای محلول به نقطه انجماد باز می‌گردد و تعادل پایدار مایع - جامد برقرار می‌باشد. این فرآیند تبلور ، گرما تولید می‌کند تا دما به نقطه انجماد باز گردد.

جامدات شیشه‌ای

برخی از مایعات می‌توانند حالت زیر انجماد خود را به مدت طولانی حفظ کنند. مولکولهای این مایعات به هنگام سرد شدن به جای اینکه شکل هندسی منظم بلوری به خود بگیرند، با آرایش نامنظمی که خاص حالت مایع است، جامد می‌شوند. اینگونه مواد ویسکوزیته نسبتا زیادی دارند و معمولا شکل مولکولی آنها پیچیده است، به همین علت به‌سختی متبلور می‌شوند. این مواد را معمولا جامدات بی‌شکل یا شیشه‌مانند می‌نامند.

شیشه ، قیر و برخی پلاستیکها از این نوع هستند. برخی از این مواد را می‌توان با سرد کردن تدریجی رقیق و با تغییرات بسیار کند در حالت زیر انجماد متبلور کرد.

ذوب

ذوب در فیزیک به فرآیند تبدیل کردن جامد به مایع در اثر گرما می‌گویند. هر جامدی در دمای معینی به مایع تبدیل می‌شود این دما را دمای ذوب یا نقطه ذوب می‌گویند.

دمای ذوب

‎به دمایی که در آن، ماده یطور کامل از حالت جامد به مایع یا بالعکس تبدیل می‌شود دمای ذوب یا دمای انجماد می‌گویند.

دمای ذوب/انجماد در نمودارهای فازی به عنوان نقطهٔ ذوب/انجماد مطرح می‌شود.

نقطهٔ ذوب متجانس

موادی که دارای نقطهٔ ذوب متجانس هستند، در یک دمای خاص ذوب یا منجمد می‌شوند و تا پایان استحاله دمای آنها ثابت باقی می‌ماند.تایید می‌شود

 نقطهٔ ذوب نامتجانس

مواد دارای نقطه ذوب نامتجانس در یک محدودهٔ دمایی مشخص ذوب یا منجمد می‌شوند و در این محدوده با پایین رفتن دما مقدار فاز جامد بیشتر شده و از مقدار فاز مایع کاسته می‌شود.

دمای انجماد

تعریف یک دما به عنوان دمای ذوب یا دمای انجماد به دیدگاه ما از رژیم حرارتی بستگی دارد. هنگام گرم کردن، این نقطه، نقطهٔ ذوب و هنگام سرد کردن نقطهٔ انجماد است.