Как замръзнал сапунен мехур се превръща в "снежен глобус" (видео)

Разликите в повърхностното напрежение създават течения в сапунения филм, които се движат около ледените кристали

НаукаOFFNews Последна промяна на 17 декември 2017 в 10:12 6099 0

Кредит F. Ahmadi, C. Kingett and J. Boreyko
Мозайка от фини ледени кристали се върти по повърхността на замръзващ сапунен балон. Блестящата картина е причинена от несъответствие в повърхностното напрежение в различни региони на сапунения филм.

Мразовитият въздух може да превърне един обикновен сапунен мехур в бляскав "снежен глобус", в който ледените кристали се въртят, без да е необходимо да го разтръскваш.

Когато се постави сапунен мехур във фризер настроен на -20 °, деликатни ледени кристали започват да се завъртат елегантно в сапунения филм, постепенно нараствайки, докато балонът не замръзне изцяло и стане напълно твърд. Явлението може да се наблюдава и ако духате сапунени мехури навън в зимно време. Въпреки че процесът е заснен в редица видеоклипове в YouTube (вижте примерите тук, тук и тук ), той нямаше научно обяснение.

Изследователи от Политехническия университет на Вирджиния (Virginia Tech) в Блексбърг обясниха физиката зад миниатюрната снежна буря по време на срещата в Денвър на Американското физическо общество, раздела "Динамика на флуидите".

Когато ледените кристалчета се образуват в основата на балона, промяната от течно към твърдо състояние освобождава топлина. Тази топлина, която се абсорбира или освобождава вследствие на фазовия преход, остава блокирана в долната част на балона, заради ниска топлинна проводимост на тънкия сапунен филм (около една стотна от милиметъра) и може да се наблюдава по-ясно, когато размерът на балона или температурата на повърхността се увеличи.

В резултат на това останалата течност в долната част на балона остава топла и с по-ниско повърхностно напрежение, отколкото течността в горната част. Това несъответствие създава течения във филма. Потоци сапунена вода се носят от областите с по-ниско повърхностно напрежение към зоните с по-голям коефициент на повърхностно напрежение, от топли към студени области. Това е процес, известен като ефект на Марангони - явление на пренос на вещества по протежение на границата между две среди, възникващи заради наличието на градиент на повърхностното напрежение.

Теченията са толкова силни, разказва съавторът Джонатан Борейко (Jonathan Boreyko), че "отлепват ледените кристали, които са се развили по дъното и ги издигат нагоре". В крайна сметка, ледените кристали нарастват достатъчно много, че покриват всичко и целия балон замръзва.


Източник: Science News

Виж още за:
Най-важното
Всички новини

Още от Физика

Коментари

За писането на коментар е необходима регистрация.
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!

Няма коментари към тази новина !