什么是冷冻？

物质的状态变化是物质的物理变化。这些变化适应可逆变化，即可以从一种物理状态变为另一种物理状态的变化。它不涉及任何化学变化。这些变化是由于观察到物质的温度或压力的变化而发生的。例如，随着温度的升高，颗粒之间的分子内相互作用会增加，因此，物质会更自由地移动。随着温度的降低，这些物质会沉淀在一个固定的刚性结构中。受物质的三种状态支配，循环中遇到的不同过程是熔化、冻结、升华、沉积、冷凝和汽化。

物质相的变化导致物质组成的变化。固体具有刚性结构和固定体积。这是因为在固体中，分子内的吸引力比氢键强。这完全与既没有确定的体积也没有确定的形状的气体状态相比。因为粒子彼此松散地结合在一起，可以向各个方向移动和传播。它会扩展，直到占据放置它的整个容器。

当热量通过系统释放时，发生从气态向固态的转变。例如，冷却后的冰会转变为固态（冰）状态。

冷冻

溶剂的液态颗粒彼此松散耦合。这表明粒子之间的吸引力比固态的弱。冻结是一种液体状态，其中系统的温度低于固体的冰点。因此，它是液体变成固态的相变。总而言之，冻结是物质的液体内容物的凝固相变，这主要是由于物质的冷却而发生的。

冷冻是放热反应，即在冷冻过程中释放热量。冻结也称为凝固。

冻结示例：

• 冰箱
• 防冻剂
• 冷冻食品
• 降雪
• 雪花
• 海冰

为什么会发生冻结？

当在从固态转变为液态的过程中传递给系统分子的热能相对大于其将粒子以固体晶格形式保持在一起的势能时，就会发生固体冻结。物质的这个势能表示固体的晶格能。

当我们降低物质的温度时，热量会从系统中释放出来。这导致热量的提取和压力的降低。形成物质的粒子失去动能并更紧密地相互接近。随之而来的是系统势能的增加。系统慢慢达到稳定状态。因此发生向固体的转化。

冰点

物质的凝固点是液体变成固态的温度。所有液体都具有冻结并转变为固态的特性。压力的增加会增加冰点。与熔点相比，混合物和有机化合物具有较低的凝固点。

不同的液体有不同的凝固点，如下表所示：

Solvent	Formula	Freezing Point (°C)
Water	H2O	0.0
Acetic acid	CH3COOH	17.0
Benzene	C6H6	5.5
Chloroform	CHCl3	-63.5
Ethanol	C2H5OH	-114.7
Phenol	C6H5OH	43.0

影响液体冰点的因素

影响液体凝固点的各种因素如下：

• 分子类型
  形成液体的颗粒会影响液体的冰点。分子间的吸引力与冰点成正比。例如，液体分子之间的分子间吸引力较弱，因此其冰点较低。
• 压力
  当物质的压力降低到 1 个大气压以下时，就会发生冻结。但是，在水的情况下，压力越高，冰点越低，即它们彼此成反比。
• 变更类型
  物理和化学变化会影响物质的冰点。例如，溶剂的凝固点在混合另一种可溶性物质时会降低。这是一种化学变化。同样，改变压力会降低冰点。

融合热

从系统中包含的液体中提取热量以将其冷冻。一些液体可以过冷——也就是说，这些液体可以冷却到冰点以下。这是不形成固体晶体的状态。当我们将晶种放入过冷液体中时，就会启动并触发冻结。当熔化热释放时，温度迅速上升到冰点。

过冷液体

过冷是将液体冷却到冰点以上以使液体不会变成固态的过程。这是液体即使在超过其冰点时也不会凝固的阶段。对于大多数物质，物质的凝固点和熔点是相等的。某些物质在保持其液相的同时冷却到冰点以上。这些被称为过冷液体。

例子——高海拔的云是过冷水滴的集合，所有这些都在冰点以下协同作用。

示例问题

问题一：冰点和熔点的区别？

回答：

	Freezing Point	Melting Point
Definition	The temperature at which a liquid changes its state to a solid.	The temperature at which solid changes into the liquid state.
Purity of end product	Similar to the melting point of the same substance, however, may slightly vary	Similar to the freezing point of the same substance however may slightly vary
Entropy	Decreases	Increases

问题2：哪些元素的冰点最高？

回答：

The highest freezing point is of the element Tungsten with the highest fusion rate, corresponding to 3695 K.

问题 3：装有冰的玻璃容器的外表面有水滴。解释。

回答：

Cold water contained in a glass container cools down. The water vapour contained in the air comes in contact with wall of the glass container. Owing to the low temperature the vapour, the liquid forms in the form of water droplets on the outer surface. This process is known as condensation.  

问题4：什么是冰点降低？

回答：

Freezing-point depression is termed as the decrease in the temperature at which a substance freezes, which occurs when a smaller amount of another, non-volatile substance is added to the system. This concept can be visualized easily in daily life include adding salt into water (used in ice cream makers and for de-icing roads), mixing of two impurities into a finely powdered drug or alcohol in water.

问题 5：解释为什么像冰一样的水有冷却效果，而作为蒸汽的水可能会导致严重的烧伤。

回答：

In the solid-state of ice, the water molecules possess low energy whereas in the case of steam the water molecules possess high energy. The high energy of water vapor in the form of steam gets transferred to the body and may cause burns, whereas, in the case of ice, the reaction is exothermic, where the water molecules take energy from the body, and thus, a cooling effect is felt.

问题6：冰点降低的公式及其例子。

回答：

Freezing point depression =  ΔT_F = K_F × b × i

where,

ΔT_F = freezing-point depression

K_F = cryoscopic constant

b = molality

i = van ‘t Hoff factor.

Examples:

• Salting Icy Roads.
• Natural Antifreeze: Survival in Cold Weather.
• Radiator fluids in Automobiles.

问题7：冰点和沸点的区别？

回答：

Boiling Point:

• The temperature at which the vapour pressure of a liquid is considered equivalent to the pressure surrounding the liquid where it is converted to vapour.
• Different liquids possess varying boiling points based on their ‘environmental pressure’.
• For example, the B.P of ‘water’ is 100^o C

Freezing Point:

• The temperature at which a substance undergoes the transformation from the liquid into solid.
• The freezing point and pressure are directly proportional to each other.
• For example, the freezing point of water is 0^o C