Erstarrung, auch als Einfrieren bekannt, ist a Phasenwechsel der Materie das führt zur Produktion von a solide. Im Allgemeinen tritt dies auf, wenn die Temperatur von a Flüssigkeit wird unter seine abgesenkt Gefrierpunkt. Obwohl der Gefrierpunkt und der Schmelzpunkt der meisten Materialien die gleiche Temperatur haben, ist dies nicht bei allen Substanzen der Fall, also Gefrierpunkt und Schmelzpunkt sind nicht unbedingt austauschbare Begriffe. Zum Beispiel schmilzt Agar (eine Chemikalie, die in Lebensmitteln und im Labor verwendet wird) bei 85 ° C und erstarrt jedoch bei 31 ° C bis 40 ° C (89,6 ° F bis 104 ° F).
Erstarrung ist fast immer eine exotherm Prozess, dh Wärme wird freigesetzt, wenn sich eine Flüssigkeit in einen Feststoff verwandelt. Die einzige bekannte Ausnahme von dieser Regel ist die Verfestigung von Niedertemperatur-Helium. Helium-3 und Helium-4 müssen mit Energie (Wärme) versetzt werden, damit das Gefrieren stattfinden kann.
Unter bestimmten Bedingungen kann eine Flüssigkeit unter ihren Gefrierpunkt abgekühlt werden, jedoch nicht in einen Feststoff übergehen. Dies ist bekannt als
Unterkühlung und es passiert, weil die meisten Flüssigkeiten kristallisieren, um zu gefrieren. Unterkühlung kann leicht beobachtet werden durch Wasser vorsichtig einfrieren. Das Phänomen kann auftreten, wenn gute Keimbildungsstellen fehlen, von denen aus die Verfestigung erfolgen kann. Keimbildung ist, wenn Moleküle aus organisierten Clustern. Sobald eine Keimbildung auftritt, schreitet die Kristallisation fort, bis eine Verfestigung auftritt.