Die Kristallisationswärme (auch Erstarrungswärme genannt) wird freigesetzt, wenn ein Stoff seinen Aggregatzustand von flüssig nach fest ändert. Auf Grund des Energieerhaltungssatzes ist die freiwerdende Energie gleich groß wie die für das Schmelzen des Stoffes aufzuwendende Energie (siehe auch Schmelzwärme). Bei verschiedenen Stoffen ist die Erstarrungswärme (=Schmelzwärme) pro Kilogramm Masse unterschiedlich groß.
Praktisch lässt sich das Phänomen der Kristallisationswärme bei der Unterkühlung von Wasser beobachten. Wird Wasser erschütterungsfrei und langsam gekühlt, gefriert es bei null Grad Celsius nicht. Wasser lässt sich auf diese Weise bis auf einige Grad unter Null abkühlen (ohne „Anlagerungsstellen“ – ähnlich „Kondensationskeimen“ – ist sogar eine Unterkühlung bis -30 °C möglich, bevor sich die Wassermoleküle in ein Kristallgitter einordnen). Beispielsweise kann dann eine Erschütterung die Kristallisation spontan auslösen. Die Temperatur steigt durch die frei werdende Energie auf null Grad.
Dieser Effekt wird beispielsweise im Obstbau genutzt. Bei Frostgefahr werden die Blüten bzw. Früchte dauernd mit Wasser berieselt. Die beim Gefrieren des Wassers freiwerdende Kristallisationswärme schützt die Pflanzenteile vor Frostschäden. Ein anderer Anwendungsbereich sind regenerierbare Handwärmer, welche mit einer Salz-Lösung gefüllt sind, die beim Knicken eines in der Lösung befindlichen Metallplättchens unter Wärmeabgabe kristallisiert.
