Erstarren

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Erstarren, Gefrieren oder Kristallisieren bezeichnet in der Physik den Phasenübergang eines Stoffes vom flüssigen in den festen Aggregatzustand. In allen Fällen erfolgt dies durch Energieabfuhr an das umgebende System. Der Umkehrprozess des Erstarrens ist das Schmelzen. Die Erstarrung erfolgt im Erstarrungsintervall.^[1]

Bei Reinstoffen und konstantem Druck erfolgt das Erstarren immer bei einer bestimmten Temperatur, die Gefrierpunkt genannt wird (Erstarrungslinie). Er entspricht bei reinen Stoffen exakt dem Schmelzpunkt. Obwohl der Stoff beim Erstarren Wärme abgibt (Kristallisationsenthalpie), bleibt die Temperatur während des Übergangs von flüssig nach fest konstant (Isotherme Zustandsänderung). Beim Erstarren kommt es bei vielen Stoffen zur Kristallisation, bei der die brownsche Bewegung der Moleküle reduziert wird. Die Moleküle weisen daher im erstarrten Zustand eine geringere Energie auf als im flüssigen, was gleichbedeutend ist mit einer Energieabgabe.^[2]

Wasser und wässrige Lösungen gefrieren, wenn sie in den festen Aggregatzustand übergehen.^[3] Gefrieren wird umgangssprachlich auch die Haltbarmachung von Lebensmitteln durch Tiefkühlen genannt. Bei Legierungen und Glasen beginnt das Erstarren bei der Liquidustemperatur und ist bei der Solidustemperatur abgeschlossen.^[1]

1. ↑ ^{a b} Rau/Ströbel: Die Metalle - Werkstoffkunde mit ihren chemischen und physikalischen Grundlagen. Verlag Neuer Merkur GmbH, 1999, ISBN 978-3-929360-44-8, S. 95 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche). 
2. ↑ Herbert Windisch: Thermodynamik Ein Lehrbuch für Ingenieure. De Gruyter, 2014, ISBN 978-3-486-85914-0, S. 125 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche). 
3. ↑ Ulrich Harten: Physik für Mediziner. Springer-Verlag, 2015, ISBN 978-3-642-55273-1, S. 156 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).