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Unterkühlung (Thermodynamik)


Unterkühlung bezeichnet in der Thermodynamik die Absenkung der Temperatur einer Flüssigkeit unter den Gefrierpunkt, ohne dass diese erstarrt. Allgemein ist dieser Effekt auch als unterkühlte Schmelze bekannt. Eine unterkühlte Flüssigkeit oder Schmelze hat somit bei gegebenem Druck eine niedrigere Temperatur als ihrem Aggregatzustand entspricht. Das Impfen mit kleinsten Keimen, evtl. auch Impulsübertragung in Form von Erschütterung, führt jedoch unter Freisetzung der Schmelzenthalpie zu spontaner Kristallisation. Daher spricht man bei der Unterkühlung von einem metastabilen Zustand des Stoffes. Dieser Bereich wird auch Ostwald-Miers-Bereich genannt.

Ein (meist sehr reiner) Stoff, der den Zustand der unterkühlten Schmelze zulässt, ermöglicht also Energiespeicherung in Form von Wärme (Latentwärmespeicher). Dieser Effekt wird unter anderem bei Handwärmern genutzt.

Ursache

Die Ursache für diesen Effekt ist, dass zur Änderung des Aggregatzustands oft ein Kristallisationsansatz notwendig ist. Beispielsweise wachsen Eiskristalle nur auf Eiskristallen und einigen anderen Anordnungen. Sind diese Kristallisationsansätze nicht vorhanden, so kann eine Kristallisation und damit die Aggregatzustandsänderung nicht eintreten, selbst wenn sie von der Temperatur her möglich wäre.

Siehe auch

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