Quando un liquido viene raffreddato fino al punto di congelamento, subisce una transizione di fase dallo stato liquido a quello solido. Questo processo è noto come congelamento o solidificazione. Durante il congelamento, le molecole del liquido perdono energia cinetica e rallentano, permettendo loro di disporsi in una struttura più ordinata e cristallina. La temperatura esatta alla quale un liquido congela dipende dalla sua composizione chimica e dalla pressione. Ad esempio, l’acqua congela a 0 gradi Celsius (32 gradi Fahrenheit) alla pressione a livello del mare.

Quando un liquido si congela, rilascia energia termica nota come calore latente di fusione. Questa energia è necessaria per rompere i legami intermolecolari tra le molecole liquide e consentire loro di riorganizzarsi in una struttura solida. Il calore latente di fusione è specifico per ciascuna sostanza e rappresenta tipicamente una quantità significativa di energia.

Il processo di congelamento può avvenire in modo graduale o rapido, a seconda di diversi fattori quali la velocità di raffreddamento, la presenza di impurità e la superficie esposta all'ambiente freddo. Il congelamento rapido produce cristalli di ghiaccio più piccoli, mentre il congelamento lento produce cristalli più grandi. Le impurità possono agire come siti di nucleazione, favorendo la formazione di cristalli di ghiaccio e accelerando il processo di congelamento.

Il congelamento è un processo vitale in natura. Svolge un ruolo cruciale nei fenomeni meteorologici e climatici, inclusa la formazione di fiocchi di neve, grandine e calotte polari. Nella vita di tutti i giorni, il congelamento viene utilizzato nella refrigerazione e nella conservazione degli alimenti per inibire la crescita di microrganismi e prolungare la durata di conservazione degli articoli deperibili.