Quando uma amostra está em contato com o nitrogênio líquido para ser congelada, este passa para o estado gasoso em menos de cinco minutos. Dessa forma, para que não haja descongelamento da amostra, deve-se retirá-la quando restarem poucos mililitros de nitrogênio no frasco.

Quando há uma grande diferença entre a temperatura da amostra biológica (temperatura ambiente) e a do nitrogênio líquido, ocorre uma troca de calor em torno da amostra, o que a isola do contato direto com o nitrogênio e retarda, como consequência, seu congelamento.

O contato do nitrogênio líquido com o ar diminui a temperatura na superfície do líquido, o que favorece sua mudança de estado de líquido para sólido, impedindo a submersão da amostra biológica e dificultando o processo de congelamento.

Quando o nitrogênio líquido está em contato com a amostra biológica à temperatura ambiente, ocorre uma ebulição em sua superfície, o que acelera a troca de calor entre o nitrogênio e a amostra, acelerando o processo de congelamento da amostra.

Ao entrar em contato com um material biológico que se encontra à temperatura ambiente, o nitrogênio líquido tem sua temperatura diminuída bruscamente devido à composição glicídica da superfície das membranas celulares. Esse fenômeno contribui para a redução da taxa de conservação das amostras biológicas devido à baixa temperatura na superfície do material biológico em contato com o nitrogênio.