26.06 - 19:44

Физики разобрались в замерзании мыльных пузырей


 

Физики из США экспериментально исследовали замерзание мыльных пузырей, выделили два основных сценария замерзания и объяснили их теоретически. В частности, ученые установили, что так называемый «эффект снежного шара», при котором кристаллики льда кружатся по поверхности пузыря, возникает за счет теплового эффекта Марангони. Статья опубликована в Nature Communications.

Когда температура за окном упадет ниже −15 градусов, выйдите на улицу и попробуйте выдуть мыльный пузырь. Как только пузырь коснется холодной поверхности (например, снега), по нему побегут причудливые узоры, напоминающие узоры мороза на оконном стекле, а сам пузырь в течение нескольких секунд полностью замерзнет. Если воздух внутри образовавшейся ледяной сферы будет горячее окружающей среды, он постарается вырваться наружу и разрушить сферу, поэтому пузырь рекомендуется выдувать не ртом, а быстрым движением кольца. Если же температура опустится еще на десять градусов, ждать, пока пузырь коснется поверхности, не придется — он будет замерзать и разрушаться еще в воздухе.

 

Впервые этот эффект, который иногда называют «эффектом снежного шара» (snow-globe effect), исследовал в 1949 году Винсент Шефер (Vincent Schaefer), запускавший мыльные пузыри на вершине горы Вашингтон. Впрочем, тогда физик ограничился описанием формы кристаллов, намерзающих на пузыре, и не пытался объяснить происходящие процессы теоретически. Более того, ученые до сих пор плохо понимают, какие эффекты управляют этим процессом. Это связано с необычной формой пузыря: в отличие от других замерзающих объектов, пузырь может проводить тепло только вдоль своей поверхности. Поэтому знания, наработанные в экспериментах с замерзающими каплями или пленками, не могут объяснить замерзание пузыря.

Поэтому группа ученых под руководством Джонатана Борейко (Jonathan Boreyko) исследовала замерзание мыльных пузырей в эксперименте, а затем разработала качественную модель этого процесса. В качестве жидкости для мыльных пузырей ученые использовали водно-глицериново-мыльный раствор (в пропорциях 79:20:1), замерзающий при температуре −6,5 градусов Цельсия. Всего ученые поставили два набора экспериментов, которые отличались окружающими условиями. В первом наборе опытов температура поверхности, на которой располагался пузырь, совпадала с температурой воздуха и находилась на уровне −20 градусов Цельсия, то есть значительно ниже температуры замерзания раствора. В экспериментах второго типа температура подложки поддерживалась на таком же низком уровне, однако окружающий воздух прогревался до комнатной температуры (25 градусов Цельсия). Для охлаждения подложки ученые использовали элемент Пельтье, посыпанный снегом, а процесс замерзания пузыря записывали на высокоскоростную камеру.
При замерзании по первому сценарию (холодный воздух, холодная подложка) ученые выделили следующие этапы. Как только пузырь касался холодной поверхности, в месте контакта намерзали небольшие кристаллики льда. Чтобы проверить, что кристаллы намерзают именно на границе, ученые заменяли подложку сухой кремниевой пластиной, на которой кристаллы расти не могли. Затем по стенке пузыря разбегались потоки жидкости, которые поднимали и кружили кристаллики льда. На этом этапе пузырь напоминал снежный шар, который предварительно встряхнули. В течение нескольких секунд потоки постепенно утихали, пока не прекращались полностью. После этого вмерзшие кристаллы льда продолжали расти, пока вся поверхность пузыря не замерзала полностью. В сумме процесс замерзания длился не дольше минуты.

 https://nplus1.ru

Ключевые слова:
Читайте также:

Рецепт на Хэллоуин: фаршированный перец Джек-фонарь

Ваши близкие будут в восторге от этого праздничного угощения
Подробнее »»

3 типа женщин, от которых «убегают» деньги 

Все знают о том, что деньги нужно откладывать каждый месяц, иметь сумму "на черный день" и многое другое, однако следует этим истинам далеко не каждый.
Подробнее »»

Красные, синие, бледные: что цвет ушей говорит о вашем здоровье

Уши могут дать нам больше, чем просто возможность слышать.
Подробнее »»

Врачи напомнили об основных симптомах заболеваний сердца

Одышка является одним из важных признаков сердечной недостаточности.
Подробнее »»

Как научиться правильно улыбаться?

Красивая улыбка – это путь к успеху. Если у клиента есть выбор, к какому консультанту подойти, он обязательно выберет приветливого человека.
Подробнее »»

Читайте также:
22.10 - 13:44

8 советов для идеального гардероба 

Простые, но очень нужные советы новичку для облегчения решения задачки "что купить, чтобы носить" и когда выражение "нечего надеть" — ваш вечный, добрый спутник на любое мероприятие.
Подробнее »»

22.10 - 13:41

Семечки вызывают аппендицит?

Аппендицит или воспаление червеобразного отростка слепой кишки вызывают семечки – этот миф сложился еще во времен Советского Союза.
Подробнее »»

22.10 - 12:38

Названы визуальные симптомы рака на ранней стадии

Известный отечественный врач и телеведущий Андрей Мясников перечислили неожиданные симптомы рака, проявляющиеся на теле человека.
Подробнее »»

22.10 - 12:28

Как предотвратить близорукость: простой совет ученого

Оказалось, что чтение не влияет на развитие близорукости
Подробнее »»

22.10 - 11:57

  Почему возникает ревность и как с ней справиться 

Ревность — разрушительное чувство, которое зачастую возникает необоснованно: причина, как правило, кроется в психологических проблемах человека.
Подробнее »»

22.10 - 11:35

Особенности, которые могут неприятны, но нужны для здоровья

Организм человека – странная штука. Есть ряд неприятных и, казалось бы, стыдных особенностей, которые на самом деле крайне необходимы для здоровья.
Подробнее »»

22.10 - 10:31

Эта система питания снижает риск рака простаты

Итальянские эксперты считают, что японская диета не только положительно влияет на сердечно-сосудистую деятельность, но и снижает риск развития рака простаты.
Подробнее »»

22.10 - 10:29

Как замаскировать прыщи на лице с помощью косметики и без нее

Даже если правильно ухаживать за лицом, не исключено появление прыщей.
Подробнее »»

22.10 - 09:44

Как можно и нельзя вылечиться от наркомании

Наркомания – тяжелое заболевание, разрушающее не только жизнь больного и членов его семьи, но и социума в целом
Подробнее »»

22.10 - 09:38

Парфюм: как отличить подделку от оригинала 

Не только в подземном переходе, но и крупных бутиках можно наткнуться на некачественные духи.
Подробнее »»

22.10 - 09:28

7 привычек, которые повышают ваш риск заразиться простудой или гриппом

Чтобы защититься от опасных осенних инфекций, врачи рекомендуют делать прививки.
Подробнее »»

22.10 - 08:25

Почему нельзя спать на животе, объяснили врачи

Спать на животе не рекомендуют врачи, даже если это помогает быстрее задремать.
Подробнее »»

22.10 - 08:25

Как правильно выбирать нижнее белье: основные правила

Советы украинских дизайнеров: на что обращать внимание при выборе нижнего белья
Подробнее »»

22.10 - 07:53

Признаки шизофрении, о которых вы не догадывались 

Шизофрения — это заболевание, при котором у человека наблюдается психическое расстройство, распад процессов мышления и эмоциональных реакций.
Подробнее »»

22.10 - 07:21

Чем опасен дефицит минералов и как защитить от него организм

Слишком скудный рацион или нездоровое питание, а также различные заболевания могут привести к дефициту минеральных веществ.
Подробнее »»


Загрузка...
Loading...

Справочная информация

Загрузка...