凝固

凝固是指在溫度降低時，物質由液態變? 固態的過程，物質凝固時的溫度稱? 凝固點。目前已知的液體幾乎都可以在低溫時凝固成?固體， ? 是唯一的例外，常壓下在 ?對零度時仍?液體（液態? ），需加壓才能凝固?固體 ^[1]。

大多數的物質其凝固點和熔點溫度相同。但有些物質的凝固點和熔點會不一?。例如洋菜膠有熱遲滯現象：在85 °C會熔化，而凝固點在31 °C至40 °C之間。

結晶 [ ?? ]

許多液體在凝固時會結晶，形成晶? 的固體。結晶的過程是一階的熱力學相變化，在液態固態共存的期間，系統的平衡溫度不變，等於凝固點。結晶主要包括二個現象：成核和晶?生? 。成核是指分子開始聚集形成晶核，在奈米尺度以已定義的週期形式排列，其排列方式決定了晶??? 。晶?生?就是晶體持續的變大，最後到達晶核的臨界大小。

過冷 [ ?? ]

過冷的水迅速形成?塊

過冷是指液體低於熔點而沒有凝固的現象。

因? 勻相核化結晶（英? ： homogeneous nucleation ）的活化能，純液體的結晶一般會在略低於熔點時開始。晶核的形成也表示形成新相和液體之間的相介面，此過程會消耗能量，能量大小依其表面能而定，假如要形成的晶核太小，形成晶核?生的能量無法形成介面，就不會開始成核的現象。一直要到溫度?低，可以?生穩定的晶核，才會開始凝固。若容器的表面有不規則，或是有固體或氣體的雜質，已經形成的固體結晶，或是存在成核劑或是振動，就可能會有非勻相核化結晶，其中一些相介面的破壞會釋出能量，使得過冷點接近或等於熔點。

水在一大氣壓下的熔點?接近0 ℃，若在存在成核劑的情形下，其凝固點會?接近熔點，但若沒有成核劑時，水在0 ℃以下就會出現過冷的現象，一直要到?40 ℃才會形成固體 ^[2]^[3]。若是在2,000 大氣壓的高壓下，水在?70 ℃之前都是處於過冷的狀態 ^[4]。

放熱反應 [ ?? ]

凝固過程中多半會放熱，也就是說當液體相變成固體時，會釋放壓力和能量，這部?有些違反直覺 ^[5]，因?除了過冷液體外，液體在凝固時溫體不會上昇，但若無法持續的將能量由液體中移出，凝固過程就會停止。凝固釋放的能量? 潛熱，一般稱? 熔化熱，也等於等量固體在熔化時需要的能量。

低溫的 ? 是已知唯一凝固時不會放熱的物質 ^[6]。 ?3 在0.3K以下有負的熔化熱， ?4 在0.8K以下有相當輕微的負熔化熱，這表示在特定的壓力下，需要提供熱量才能使?凝固 ^[7]。

?璃轉化 [ ?? ]

像 ?璃或甘油等物質會在沒有結晶的情形下凝固，這稱? 无定形? ，无定形?也包括一些沒有凝固點的聚合物，沒有在某一特定溫度下有突然的相變化，其粘?性的特性是在一個溫度範圍內漸漸變化。這類物質有一性質稱? ?璃?化?度，大約可以定義?物質的密度和溫度圖出現明顯斜率變化的「膝點」。因??璃轉化是一個非平衡的過程，在晶相和液相之間未達到平衡狀態，一般不視? 凝固。

急? [ ?? ]

急?，也?“速?”，是指物?在深低? ?境下快速（??小??）凝固的?程。急?是 ?流? 形成 ?云（英? ： ice cloud ）的原理，因此大?科? 中?其重要。 ^[8]急??本中的?晶?小，不?像普通冷?一?破??胞??，因此在食品保存和生物?本中都有使用。 ^[9]^[10]

低溫下對生物體的影響 [ ?? ]

許多生物可以長期忍受攝氏零度以下低溫。大部?生物會累積如抗凍蛋白、多元醇，葡萄糖等抗凍劑以避免體內的水結凍。大部?植物其至可以生存在?4 °C至?12 °C的低溫。

像假?胞杆菌（英? ： Pseudomonas syringae ）等細菌會?生特殊的蛋白質作?成核劑來，使得水果和植物表面在約?2 °C時結? ^[11]，結凍會使得表皮組織受傷，使細菌可以得到中下層植物組織中的養? ^[12]。

細菌 [ ?? ]

在?凍上千年的?塊中分別有發現存活的更新世肉食杆菌（英? ： Carnobacterium pleistocenium ） ^[13]、格陵蘭金黃桿菌（英? ： Chryseobacterium greenlandensis ）及Herminiimonas glaciei ^[14]。

植物 [ ?? ]

植物有一個稱? 健化（英? ： Hardening (botany) ）的過程，可以使植物在零度以下存活數週到數個月 ^[15]。

動物 [ ?? ]

捻?血矛?? 可以在液態?中存活44週。其他可以在0 °C以下存活的 ?? 包括Trichostrongylus colubriformis及Panagrolaimus davidi。許多爬蟲類及兩棲類動物可以忍受0 °C以下的低溫。

人類的配子以及2,4,8個細胞的胚胎可以在?凍條件下生存到十年，此程序稱? 深低溫保存。

人體冷凍技術是一種試驗中的醫學技術，把人體在極低溫的情況下冷藏保存，?希望在未來通過先進的醫療科技使他們解凍後復活及治療。

食物保存 [ ?? ]

冷凍也是一種常見的食物保存法，可以減緩食物腐壞的速度以及微生物生長的速度。除了低溫時化學反應速率變慢外，冷凍時也可以減少細菌生長所需要的液態水。

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相關條目 [ ?? ]

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