Обычно это эксперимент типа «попробуйте это дома», который можно провести, используя тарелку глубокой заморозки (желательно холоднее минус 15 градусов по Цельсию) и немного воды комнатной температуры. Капля, упавшая на тарелку, замерзнет, начиная с нижней части. Он не останется круглым, а превратится в коническую форму. Существующие теории не могли объяснить это преобразование формы.
В своей последней публикации ученые из Университета Твенте представляют объяснение. Используя их теорию, можно также рассчитать угол конуса. Эти новые идеи предоставляют полезную информацию для электронных.грамм. процессы обледенения крыльев самолетов или производственных технологий, таких как 3D-печать, когда капли расплавленного металла затвердевают при ударе о поверхность.
Заглянуть внутрь капли, чтобы исследовать процесс замерзания, довольно сложно.
Капля действует как линза и искажает трехмерное изображение. Вот почему исследователи нашли способ получать видеоизображения из «плоской» двумерной капли. Между двумя близко расположенными стеклянными пластинами капля падает на холодную поверхность. После этого можно очень хорошо контролировать процесс замораживания.
Видеоизображения доказывают, что фронт промерзания всегда имеет угол 90 градусов с поверхностью воды. Следствием этого является то, что передняя часть превращается из сферической в вогнутую.
Поскольку лед занимает примерно на 10 процентов больше объема, чем вода, в конце концов лед находит выход через заостренный кончик. Расчеты показывают, что этот угол конуса всегда составляет около 140 градусов, независимо от температуры и размера капли.
Это исследование было проведено Оскаром Энрикесом и Жакко Снейджером из Университета Твенте, Нидерланды, вместе с коллегами из Университета Бундесвера в Мюнхене, Лаборатории материаловедения и комплексов систем в Париже и Университета Либре в Брюсселе.
Группа Физики жидкостей Университета Твенте проводит фундаментальные и прикладные исследования по таким темам, как образование капель и пузырьков, наножидкости и турбулентность.
Группа является частью Института нанотехнологий MESA + UT.
Видео: http: // vimeo.com / 102231964