Ang pagyeyelo ay isang kamangha-manghang pisikal na proseso na nagmamarka ng paglipat ng isang sangkap mula sa isang likidong estado patungo sa isang solidong estado. Ang pagbabagong ito ay nangyayari kapag ang temperatura ng likido ay ibinaba sa ibaba ng nagyeyelong punto nito. Ang punto ng pagyeyelo ay ang temperatura kung saan ang kinetic energy ng mga particle ay hindi sapat upang mapagtagumpayan ang mga kaakit-akit na pwersa na humihila sa kanila, na humahantong sa isang mas nakabalangkas na kaayusan na kilala bilang solid state.
Sa antas ng molekular, ang bagay ay binubuo ng mga atomo at molekula na patuloy na kumikilos. Sa likidong estado, ang mga particle na ito ay malayang gumagalaw ngunit nananatiling malapit dahil sa mga puwersa ng intermolecular. Habang bumababa ang temperatura, bumababa rin ang kinetic energy ng mga particle na ito. Kapag ang likido ay umabot sa punto ng pagyeyelo nito, ang mga particle ay wala nang sapat na enerhiya upang lumipat sa isa't isa, na nagreresulta sa isang istraktura ng sala-sala na bumubuo ng isang solid.
Ang iba't ibang mga sangkap ay may iba't ibang mga punto ng pagyeyelo. Halimbawa, nagyeyelo ang tubig sa 0°C (32°F) sa ilalim ng karaniwang presyon ng atmospera. Gayunpaman, ang punto ng pagyeyelo ay maaaring mabago sa pamamagitan ng pagbabago ng presyon o sa pagkakaroon ng mga dumi, tulad ng mga asin o asukal sa tubig. Ang phenomenon kung saan ang mga impurities ay nagpapababa sa freezing point ng isang solusyon ay kilala bilang freezing point depression .
Sa konteksto ng tubig, ang pagdaragdag ng asin dito ay nagpapababa sa nagyeyelong punto, isang prinsipyong malawakang ginagamit sa pag-de-icing ng mga kalsada sa panahon ng taglamig. Ang mga particle ng asin ay nakakasagabal sa pagbuo ng istraktura ng yelo, kaya nagpapababa ng temperatura kung saan maaaring mag-freeze ang tubig.
Ang phase diagram ay isang graphical na representasyon na nagpapakita ng estado ng matter (solid, liquid, o gas) ng isang substance sa iba't ibang temperatura at pressure. Ang linyang naghihiwalay sa solid at likidong mga rehiyon sa isang phase diagram ay kilala bilang linya ng pagtunaw/pagyeyelo . Ang punto kung saan nagsa-intersect ang linyang ito sa pressure axis sa atmospheric pressure ay nagpapahiwatig ng karaniwang pagyeyelo ng substance.
Binibigyang-diin ng mga diagram ng phase ang kaugnayan sa pagitan ng presyon at ang nagyeyelong punto. Para sa karamihan ng mga sangkap, ang pagtaas ng presyon ay nagpapataas ng punto ng pagyeyelo. Gayunpaman, ang tubig ay isang pagbubukod sa panuntunang ito dahil sa mga natatanging katangian nito. Kapag ang tubig ay na-compress, ito ay may posibilidad na maging isang likido, kaya ginagawang mas mababa ang punto ng pagyeyelo nito sa ilalim ng mas mataas na presyon. Ang maanomalyang pag-uugali na ito ay dahil sa istraktura ng yelo, na hindi gaanong siksik kaysa sa likidong tubig.
Sa panahon ng proseso ng pagyeyelo, ang temperatura ng isang sangkap ay nananatiling pare-pareho hanggang sa ang buong likido ay nabago sa isang solid. Ang pare-parehong temperatura na ito ay pinananatili dahil ang enerhiya na inilabas kapag ang mga molekula ay sumali sa solidong istraktura ay nagbabayad para sa pagkawala ng kinetic energy. Ang dami ng enerhiya na kinakailangan upang baguhin ang 1 kilo ng isang substansiya mula sa likido patungo sa solid sa punto ng pagyeyelo nito ay kilala bilang ang nakatagong init ng pagsasanib . Para sa tubig, ang halagang ito ay humigit-kumulang 334,000 Joules bawat kilo ( \(334 kJ/kg\) ).
Ang pagyeyelo ay gumaganap ng isang mahalagang papel sa iba't ibang natural at pang-industriya na proseso:
Sa pang-araw-araw na buhay, ang pagyeyelo ng tubig sa yelo ay nagbibigay sa atin ng simple ngunit mabisang mga halimbawa ng pisikal na prosesong ito. Ang pagbuo ng yelo sa kapaligiran, tulad ng hamog na nagyelo sa mga halaman o yelo sa mga lawa sa panahon ng taglamig, ay nagpapakita kung paano maaaring baguhin ng pagyeyelo ang mga landscape at ecosystem. Bilang karagdagan, ang karaniwang aktibidad ng sambahayan ng paggawa ng mga ice cube sa isang freezer ay nagpapakita ng pagyeyelo bilang isang paraan ng thermal energy transfer, kung saan ang likidong tubig ay nawawalan ng init sa mas malamig na kapaligiran ng freezer, na unti-unting bumubuo ng solidong yelo.
Ang isang eksperimento na naglalarawan ng konsepto ng freezing point depression ay nagsasangkot ng paghahalo ng asin sa yelo. Kapag ang asin ay idinagdag sa yelo (solid na tubig), binabawasan nito ang pagyeyelo ng tubig na nakikipag-ugnayan sa yelo. Ang hindi pangkaraniwang bagay na ito ay maaaring maobserbahan sa pamamagitan ng paglalagay ng pinaghalong yelo at asin sa isang mangkok at pagpuna kung paano natutunaw ang yelo nang mas mabilis kaysa sa ilalim ng parehong mga kondisyon na walang asin. Itinatampok ng eksperimentong ito kung paano nakakaapekto ang mga impurities (sa kasong ito, asin) sa pagyeyelo ng isang substance.
Ang pagyeyelo ay hindi lamang isang kababalaghan ng siyentipikong interes kundi isang proseso din na may makabuluhang epekto sa kapaligiran. Ang pagbuo ng yelo sa mga pole ay kumokontrol sa klima ng Earth sa pamamagitan ng pagpapakita ng sikat ng araw pabalik sa kalawakan, kaya pinapanatili ang temperatura ng planeta sa loob ng mga saklaw na matitirahan. Bukod pa rito, ang pana-panahong pagyeyelo at pagtunaw ng yelo sa lupa sa mas malamig na mga rehiyon ay mahalaga para sa pagpapanatili ng mga ecosystem, dahil nakakaapekto ang mga ito sa istraktura ng lupa, pagkakaroon ng tubig, at pamamahagi ng mga sustansya.
Ang mga teknolohiya sa pagyeyelo ay nagbago nang malaki upang makahanap ng mga aplikasyon sa iba't ibang larangan, mula sa pangangalaga ng pagkain hanggang sa gamot. Gayunpaman, nananatili ang mga hamon, tulad ng pag-optimize ng mga proseso ng pagyeyelo upang mabawasan ang pagkonsumo ng enerhiya at pagbuo ng mga pamamaraan upang maiwasan ang pinsala sa mga biological na tisyu sa panahon ng cryopreservation. Ang mga pag-unlad sa science at thermodynamics ng mga materyales ay patuloy na nag-aambag sa mas mahusay at epektibong mga diskarte sa pagyeyelo, na itinatampok ang patuloy na kaugnayan at kahalagahan ng pag-unawa sa proseso ng pagyeyelo sa parehong natural at engineered na mga sistema.
Ang pagyeyelo ay isang pangunahing pisikal na proseso na may malawak na implikasyon sa iba't ibang larangan ng buhay at agham. Ang pag-unawa sa mga prinsipyo sa likod ng pagyeyelo—ang mga epekto ng temperatura, presyon, at mga dumi sa pagbabago ng estado mula sa likido patungo sa solid—ay nagbibigay ng mahahalagang insight sa mga natural na phenomena, pang-industriya na aplikasyon, at pag-unlad ng mga teknolohiyang nakakaapekto sa ating pang-araw-araw na buhay at sa pandaigdigang kapaligiran.
