Ciecz przechłodzona
Ciecz przechłodzona to stan skupienia, w którym substancja pozostaje w stanie ciekłym poniżej temperatury krzepnięcia. W normalnych warunkach, gdy ciecz osiąga punkt zamarzania, krystalizuje wokół zarodków krystalizacji, tworząc ciało stałe. W przypadku braku tych zarodków, ciecz może pozostać w stanie ciekłym aż do momentu, gdy dojdzie do krystalizacji jednorodnej.
Jeśli krystalizacja nie nastąpi przed osiągnięciem temperatury zeszklenia, ciecz przechłodzona przekształca się w ciało amorficzne.
Metody uzyskiwania cieczy przechłodzonej
Ciecz przechłodzoną można otrzymać na dwa sposoby:
- Powolne ochładzanie czystej cieczy w gładkim naczyniu, bez drgań i wstrząsów.
- Bardzo szybkie ochładzanie, które zapobiega krystalizacji, nawet w przypadku zanieczyszczeń.
Stabilność cieczy przechłodzonej
Z termodynamicznego punktu widzenia ciecz przechłodzona jest stanem metastabilnym. Jest stabilna przy małych zaburzeniach, ale niestabilna przy większych. Proces krystalizacji można zainicjować na kilka sposobów:
- Dodanie zarodków krystalizacji (np. zanieczyszczenia stałego).
- Wstrząśnięcie naczyniem.
- Poddanie cieczy działaniu dźwięku.
- Impuls elektryczny.
Podczas nagłej krystalizacji cieczy przechłodzonej wydziela się ciepło, co prowadzi do podwyższenia temperatury substancji.
Ciała amorficzne a ciecz przechłodzona
Niektóre substancje chemiczne o dużej masie cząsteczkowej oraz skomplikowanej strukturze krystalizacji występują głównie w postaci amorficznej. Nazywa się je często cieczą przechłodzoną, co jest nieprecyzyjne, ponieważ nie mają one cech cieczy. Do takich substancji należą polimery, biopolimery, tłuszcze, węglowodany i węglowodory o rozgałęzionej strukturze.
Podsumowanie
Ciecz przechłodzona to interesujący stan materii, który można uzyskać poprzez odpowiednie kontrolowanie warunków chłodzenia. Niezwykłe właściwości tego stanu mają znaczenie w różnych dziedzinach nauki, w tym w termodynamice i fizyce materii skondensowanej.
