Голландцы нашли на замерзающей капле особую точку

Физики из голландского Университета Твенте обнаружили, что у капель воды, находящихся на холодной поверхности, при замерзании образуются заостренные вершины. Наблюдение ученых опубликовано в журнале Physics of Fluids.

Ученые капали небольшое количество дегазированной и деионизированной воды на гладкую поверхность. Температуры воды составляла 20, температура поверхности -20 градусов Цельсия. За каплями наблюдали при помощи специального микроскопа. Формирование фронта льда было хорошо заметно из-за бокового освещения.

Оказалось, что на вершине капли при замерзании образуется заостренная вершина. Это объясняется сочетанием характерных для воды свойств: расширения при замерзании и сильного поверхностного натяжения.

Фронт замерзания движется в капле снизу вверх. Жидкая часть постоянно удерживается на вершине силами поверхностного натяжения. Вода при замерзании расширяется, но из-за того, что капля закреплена на поверхности, она не может расширяться в горизонтальном направлении. В результате, фронт замерзания приобретает вогнутую форму. На последней стадии замерзания лед выталкивает жидкость все выше и на конце капли образуется острая вершина. Этот феномен, по словам авторов, легко воспроизводится даже с обычной водопроводной водой.

У других жидкостей в сходных условиях острая вершина не образуется, так как они не расширяются при замерзании.

Интересно, что после образования на капле острого кончика он становится точкой кристаллизации водяного пара. При этом на нем вырастает "ледяное дерево" инея. Это хорошо видно на приводимом авторами видеоролике.