Mi a magyarázata a túlhűtésnek?

A kristályosodás két lépése a gócképződés és a kristály növekedés. A góc lehet homogén vagy heterogén, vagyis vagy egy szennyeződésen indul meg, vagy önmagában. A gyakoribb a heterogén gócképződés, mert az energetikailag előnyösebb. Utána ezeken a gócokon a kristálynövekedés már előnyös, és így végigmegy a kristályosodás.

De mi van akkor, ha nincs szennyeződés? Ekkor homogén gócképződés történik, vagyis a vízmolekulák egymás mellé rendeződnek véletlenszerűen, és így keletkeznek a kiinduló gócok, amiken a kristályok növekedni kezdhetnek. Ez egy nagyon hátrányos folyamat, és ezért nagyon kis mértékben megy végbe. Ha nincs elég hideg ahhoz, hogy a gyors kristálynövekedés energiája fedezze a homogén gócok kialakulásához szükséges energiát, akkor a gócok egyszerűen felbomlanak mielőtt kristályok növekedhetnének rajtuk. Persze ha fagyáspont alatt vagyunk, akkor elvileg végül ki fog kristályosodni az anyag, de lehet hogy csak egy év alatt.

Na most az ütéssel heterogenitást hozunk létre. Akár azzal, hogy a vízben valamilyen áramlással keltünk rendezettséget, akár mikrorepedések keletkeznek a palackon, vagy buborékok, vagy más. De a lényeg, hogy heterogenitásokat hozunk létre. És mivel már jóval a fagypont alatt vagyunk, itt a heterogén gócképződés és a kristálynövekedés nagyon gyorsan lejátszódnak.

Tehát röviden: a túlhűtést az teszi lehetővé, hogy a homogén gócképződés nagyon lassú folyamat. A túlhűtött folyadékok gyors kristályosodását a gyorsabb heterogén gócképződés okozza, mivel valamilyen heterogenitást viszünk a rendszerbe.