Dlaczego drzewa lodowe rosną na zamarzniętych kropelkach?

Dziś kolejna piękność z tegorocznej Galeria płynnego ruchu , który bada ciekawą zagadkę związaną z zamarzniętymi kropelkami wody na płaskiej powierzchni.

Oscar Enriquez i jego koledzy z University of Twente w Holandii umieścili kroplę ciekłej wody na talerzu schłodzonym do -20 stopni C i obserwowali, jak kropla zamarza.

Krople w postaci płynnej mają kulisty kształt. Ale zamarznięte krople są kanciaste, z czubkiem u góry, jak góra Fuji. Dlaczego?

Film wyraźnie pokazuje, co się dzieje. Proces krzepnięcia można bardzo wyraźnie zaobserwować dzięki zmianie refrakcji, gdy woda zamienia się w lód, mówią Enriquez i spółka.

To pokazuje, że kropla zamarza od dołu do góry, gdzie styka się z zimną płytą. Gdy następuje zamarzanie, kropla pozostaje mniej więcej kulista, podczas gdy woda na górze jest nadal ciekła.

Ale gdy ostatnia część cieczy zamarza, powierzchnia jest wypychana do góry przez wodę, która rozszerza się, tworząc lód. To właśnie ta ekspansja powoduje, że na szczycie „góry” powstaje punkt.

Ale wtedy dzieje się coś nieoczekiwanego: maleńkie „drzewo” lodu zaczyna wyrastać ze szczytu lodowej góry.

To jest trochę trudniejsze do wyjaśnienia, ale Enriquez i spółka ostatecznie ustalili wyjaśnienie. Nie zepsuję zabawy. Jeśli chcesz dowiedzieć się, dlaczego drzewo rośnie, obejrzyj film (link poniżej). To klejnot.

Nr ref.: arxiv.org/abs/1110.3698 : Zamrażanie osobliwości w kroplach wody
Wideo w wysokiej rozdzielczości
Wideo w niskiej rozdzielczości

ukryć