Mencapai suhu di bawah takat beku tidak semestinya menyebabkan air tulen membeku serta-merta. Pembentukan fasa pepejal memerlukan kelompok molekul yang cukup stabil untuk menjadi nukleus kristal. Jika nukleus yang sesuai belum terbentuk, cecair boleh berada dalam keadaan metastabil yang disejukkan lampau.
Pembekuan perlu bermula pada nukleus
Nukleasi homogen berlaku melalui turun naik dalam cecair tanpa bantuan permukaan asing. Nukleasi heterogen pula berlaku pada zarah, permukaan atau ketakseragaman yang mengurangkan halangan pembentukan kristal. Dalam keadaan harian, kekotoran dan permukaan bekas sering memudahkan pembekuan.
Nukleus kecil menghadapi kos permukaan
Pembentukan ais lebih menguntungkan secara termodinamik di bawah keadaan tertentu, tetapi pembentukan sempadan baharu antara ais dengan air memerlukan tenaga permukaan. Kelompok yang terlalu kecil cenderung lenyap semula; apabila saiz kritikal dilampaui, pertumbuhan kristal menjadi lebih mudah.
Penyejukan lampau penting dalam awan
Titisan air cecair yang disejukkan lampau boleh wujud dalam awan. Zarah tertentu boleh bertindak sebagai nukleus ais dan mempengaruhi pembentukan kristal, kerpasan serta pembentukan ais pada permukaan pesawat. Namun, tingkah laku awan turut bergantung pada suhu, kelembapan dan jenis aerosol.
Suhu pembekuan sebenar tidak tunggal
Masa dan suhu nukleasi bersifat kebarangkalian serta sensitif terhadap isi padu sampel, kadar penyejukan, kekotoran, permukaan dan gangguan mekanik. Oleh itu, satu eksperimen tidak dapat menetapkan suhu nukleasi universal bagi semua sampel air.
Bagaimana kita mengetahui hal ini?
Mengapa air boleh kekal cair di bawah takat beku biasa?