Холодильные установки

Термодинамика кристаллизации и плавления льда. С теплофизической стороны кристаллизация и плавление льда связаны с процессами термодинамики и теплопередачи.
Плавление льда происходит в случае увеличения его внутренней энергии при такой постоянной температуре, при которой колебательные смещения молекул из положения равновесия соизмеримы со средними расстояниями между частицами в кристаллической решетке льда.
При плавлении энтропия увеличивается, так как система переходит из кристаллического состояния в менее упорядоченное жидкое состояние.
Так как для воды плотность жидкой фазы больше, чем твердой, то температура плавления льда понижается при увеличении давления, и наоборот.
При температуре даже на 2 С ниже 0° давление плавления льда повышается на 12,7 МПа, что имеет значение, например, для процесса брикетирования снежного льда, которое поэтому ведется только при околонулевой температуре.
Согласно характеристическому уравнению состояния вещества, связывающему давление р, температуру Т и удельный объем v, достаточно знать два параметра, так как третий параметр производный.
Для воды, являющейся однокомпонентной системой, при максимально возможном числе фаз, равном трем, число термодинамических степеней свободы равно нулю. Таким образом, равновесное сосуществование жидкой воды, льда и водяного пара возможно только в состеянии так называемой тройной точки, имеющей место при давлении 0,611 кПа (соответствует вакууму 99,4%) и температуре 273,16 К.
Интересно отметить, что за единицу температуры Кельвин (К) принимается часть термодинамической температуры тройной точки воды (с изотопным составом воды океанов).
В верхних слоях атмосферы или при искусственном вакууме образование льда возможно даже при положительной температуре вблизи тройной точки воды.