Фізика водяної краплі, що замерзає

Фотографії показують, як краплі води, розміщені на холодній поверхні, замерзають і на горі краплі утворюється вершина, яка проростає «лісом» деревоподібних кристалів льоду при подальшому охолодженні.

Рис. 1. Фото: by American Institute of Physics

Дослідники з Університету Твенте, що в Нідерландах, помістили краплі води на охолоджену до -20 градусів за Цельсієм тарілку та зробили зображення, коли фронт замерзання рухався вгору по краплі.

Фотографії опубліковані в журналі Американського інституту фізики (AIP) Physics of Fluids. Краплі діаметром приблизно 4 міліметри застигли приблизно за 20 секунд. Під час останньої стадії замерзання на горі краплі утворився гострий кінчик, який можна побачити на рис. 1d. Ефект, який не спостерігається для більшості інших рідин, виникає через те, що вода розширюється під час замерзання.

Коли рідина повністю замерзне, гострий кінчик краплі притягує водяну пару в повітрі, подібно до того, як гострий металевий громовівідвід притягує електричні заряди. Водяна пара збирається на кінчику, і починає рости "дерево" з дрібних кристалів льоду, як показано на рис. 2. Дослідники відзначають, що протилежний ефект переважно витягує молекули води з гострого краю шматочків картоплі в духовці.