物理的な変化:
* 運動エネルギーの減少: 材料内の粒子は動き、エネルギーが少なくなります。
* 収縮: ほとんどの材料は、粒子が一緒に近づくため、冷却すると体積が収縮します。これが、水分子がより多くのスペースを占める結晶構造を形成するため、凍結すると水が膨張する理由です。
* 状態の変更: 冷却は、物質の状態の変化を引き起こす可能性があります。
*ガスから液体(凝縮)
*液体から固体(凍結)
* 電気伝導率の変化: 一部の材料は、冷却するとより良い電気導体になりますが、他の材料は悪化します。
* 磁気特性の変化: 冷却すると磁気になり、磁気特性を失います。
化学変化:
* 反応速度が遅い: 粒子の衝突が少なく、エネルギーが少ないため、温度が低下するにつれて化学反応は低下する。
* 化学平衡の変化: 冷却は、可逆化学反応の平衡を変えることができます。
特定の例:
* 水: 冷却すると、水が4°Cに達するまで密度が高くなります。次に、0°Cで凍結するまでわずかに膨張します。
* 金属: ほとんどの金属は冷却されたときに収縮し、より密度が高くなります。
* ゴム: ゴムは、冷却されると脆くなり、柔軟性が低下します。
* ガラス: 冷却するとガラスが脆くなります。
* 生物学的材料: 生きている生物は、生き残ることができる狭い温度範囲を持っています。 極端な冷却は、細胞や組織を損傷する可能性があります。
例外:
* 水: 前述のように、水素結合の形成により、水が凍結すると膨張します。
* いくつかの合金: INVAR(ニッケル鉄合金)などの特定の合金は、熱膨張係数が非常に低いため、冷却するとサイズがほとんど変化しません。
* 超伝導体: 一部の材料は、非常に低い温度で超伝導体になります。つまり、電気抵抗がゼロです。
注: 冷却の特定の効果は、材料と関係する温度範囲に依存します。