Zwykle w zamarzającej wodzie pojawiają się kryształy lodu, które rozrastają się, zamieniając płyn w ciało stałe. Zwykle, bo nie zawsze. Okazuje się, że kropla po opadnięciu na zamarzniętą powierzchnię zamarza w inny sposób.

Zdjęcie ilustracyjne

Naukowcy z Uniwersytetu Twente i Centrum Dynamiki Płynów im. Maxa Plancka zauważyli, że gdy kropla spadnie na zimną powierzchnię, w jej centrum pojawia się rodzaj zimnych frontów rozszerzających się ku krawędziom. Wciąż rozprzestrzeniająca się kropla zaczyna zamarzać, w miarę, jak przesuwają się przez nią kolejne fronty. To wyjaśnia, dlaczego gdy na bardzo zimą drogę spada deszcz, błyskawicznie robi się ona niezwykle śliska.

Naukowcy badali sposób zamarzania opadających kropli filmując od dołu krople heksadekanu. Używali przy tym lasera, którego światło odbijało się od płynu oraz super szybkiej kamery. Temperatura topnienia heksadekanu wynosi 18 stopni Celsjusza. Uczeni zaobserwowali, że wspomniane zimne fronty pojawiały się, gdy kropla tego związku spadała na powierzchnię, której temperatura była o 11 stopni Celsjusza niższa od temperatury topnienia.

Wykazali przy tym, że kropla jest najzimniejsza w punkcie, w którym uderzyła w powierzchnię, czyli na środku. Formują się tam kryształy, ale jednocześnie ruch płynu wypycha je ku krawędziom. Proces ten powtarza się do czasu, aż kropla zamarza. Okazało się też, że temperatura powierzchni zmienia siłę przywierania doń zamarzniętej kropli.

Badania takie nie tylko pozwalają odkryć mechanizmy zamarzania, ale umożliwią też opracowanie np. powłok zapobiegających pokrywaniu się lodem skrzydeł samolotów. Mogą również przyczynić się do udoskonalenia technik druku 3D, w których wykorzystywany jest płynny wosk. W końcu przyczynią się do udoskonalenia procesu produkcji procesorów za pomocą technologii litografii w ekstremalnie dalekim ultrafiolecie (EUV).

 

 

 

Źródło: PhysOrg