Pour schématiser et expliquer simplement le phénomène de surfusion, il suffit de se placer dans le cas d'une boule descendant une pente.
Dans la réalité, la boule représente la solution. Lorsque la température descend jusqu'au seuil de solidification, la solution va chercher à se stabiliser en changeant d'état, c'est à dire en se solidifiant. Lors d’une surfusion, la solution reste liquide même après avoir dépassé sa température normale de solidification. Elle est alors dans un état métastable (c'est à dire un état d'équilibre précaire), représenté plus haut par la petite bosse. A la moindre perturbation, elle va retourner à sa température de solidification et donc changer d'état.
Pour mieux comprendre la surfusion, nous avons réalisé l'expérience suivante. Dans un grand récipient, nous mettons des glaçons et du gros sel (chlorure de sodium de formule NaCl). Un tube à essai contenant de l'eau distillée et un thermomètre ayant la capacité de descendre sous 0°C sont immergés dans le récipient glacé.
Après 30 minutes sans toucher au dispositif, nous observons grâce au thermomètre que l'eau distillée du tube à essai atteint une température inférieure à 0°,C d'environ -5°C, et qu'elle est encore liquide, malgré le fait qu'elle soit en dessous de sa température "normale" de solidification. Alors nous agitons le thermomètre, c'est à dire perturbons le milieu: l'eau se solidifie et sa température remonte à 0°C, sa température de solidification. Nous comprenons donc que la surfusion se produit lorsqu'un liquide se refroidit sans être perturbé et qu'il descend sous sa température de solidification tout en restant liquide.
C'est ce phénomène aussi qui se déroule lors des brouillards givrants: les molécules d'eau présentes dans l'air qui est alors très froid, se refroidissent sans être perturbées. Puis, le choc occasionné par la rencontre avec tout autre objet (voitures, arbres, sols ...) suffit largement à perturber la molécule d'eau, qui va alors se solidifier et givrer instantanément.
La surfusion est l'un des phénomènes principaux prenant place dans la réaction de la chaufferette chimique.
