Голландцы нашли особую точку на замерзающей капле

Физики из Университета Твенте в Голландии обнаружили, что у капель обычной воды, находящихся на достаточно холодной поверхности, образуются в момент замерзания заостренные вершины. Сведения ученых были опубликованы в журнале Physics of Fluids.

Эксперимент предусматривал нанесение немного дегазированной и деионизированной воды в виде капель на гладкую поверхность. При этом температуры воды была равна 20, температура же поверхности составляла -20 градусов Цельсия. Наблюдение за каплями велось при помощи специального микроскопа. Боковое освещение позволяло хорошо видеть формирование фронта льда.

Оказалось, что при замерзании на самой вершине капли образуется вершина заостренной формы. Ученые объясняют это сочетанием таких свойств характерных для воды, как расширение при замерзании и очень сильное поверхностное натяжение.

Движение фронта замерзания в капле происходит снизу вверх. Жидкая ее часть удерживается постоянно на вершине благодаря силам поверхностного натяжения. При замерзании вода расширяется, но по причине того, что капля держится на поверхности, в горизонтальном направлении она не может расширяться. Вследствие этого фронт замерзания становится вогнутой формы. Лед на последней стадии замерзания все выше выталкивает жидкость, и острая вершина образуется на конце капли. Этот феномен легко можно воспроизвести, по словам авторов, даже с обычной водой из-под крана.

У других жидкостей не образуется острая вершина, поскольку при замерзании они не расширяются. Интересен еще и тот факт, что после образования острого кончика на замерзшей капле он превращается в точку кристаллизации водяного пара. И на нем появляется "ледяное дерево" инея.