Физики объяснили взрыв замерзающих капель

Физики объяснили взрыв замерзающих капель

Физики из университета Твента описали процессы, приводящие к взрыву быстро замерзающих капель воды. В их основе лежит стремление воды расширяться при замерзании.

Оказалось, что скорость, с которой разлетаются ледяные фрагменты, практически не зависит от размеров капли. По словам ученых, исследование поможет более точно смоделировать замерзание капель воды в облаках и образование града. Исследование опубликовано в журнале Physical Review Letters, кратко о нем сообщает Physics, передает N+1.

При резком охлаждении жидкостей наблюдается ряд необычных процессов. К примеру, капля расплавленного стекла, падающая в холодную воду превращается в «каплю принца Руперта»: чрезвычайно прочную твердую каплю с длинным хвостом. Сама капля способна выдержать удар молотка, но если обломить конец хрупкого хвоста, то вся структура взорвется, высвобождая внутреннее напряжение. Такое поведение связано с неравновесными процессами, происходящими при быстром застывании стекла.

В отличие от стекла, вода обладает важной особенностью — она расширяется при замерзании. Это явление изменяет то, как происходит резкое замерзание капли воды. Авторы новой работы с помощью скоростной съемки исследовали процессы, происходящие при замерзании и построили их модель.

В эксперименте небольшие капли воды помещали в камеру с низким давлением и быстро охлаждали, добиваясь переохлаждения. Это метастабильное состояние, в котором капля остается жидкой, несмотря на то, что ее температура уже ниже точки замерзания. Переохлажденная вода способна быстро замерзать от любого внешнего воздействия. Для того, чтобы капли оставались шарообразными, ученые использовали супергидрофобное покрытие. После охлаждения капли легко касались с помощью иглы из иодида серебра. Это инициировало образование льда.

Поначалу лед охватывал внешнюю поверхность капли и быстро начинал расти внутрь. Затем, под действием нарастающего давления происходил выброс жидкой воды на поверхность, которая тут же застывала. При дальнейшем замерзании во льду возникали трещины из-за его расширения, которые быстро заполнялись водой. Дальнейшее замерзание приводило к росту внутреннего давления и, в конечном итоге, ко взрыву через пару секунд, после начала процесса.

Ученые показали, что характеристики этого взрыва зависели в основном от материала капли — напряжения, которое выдерживает лед и объемного модуля упругости воды. Для капель миллиметровых размеров скорости разлетающихся осколков практически не менялись с изменением радиуса капли. Для более мелких капель начинала играть роль сила поверхностного натяжения — если их радиус не превышал 50 микрометров, то они и вовсе не взрывались.

Ранее физики из Института Жана Лерона Д’Аламбера (Париж) изучили как замерзают капли, смачивающие металл. Исследователи обнаружили три различных сценария их замерзания: без возникновения трещин в растекшейся капле, с трещинами, расходящимися из одной точки, и с иерархическим образованием трещин. Ключевым параметром в исследовании была разница между температурами капли и металлической подложки. Похожее исследование, посвященное динамике разрушения, провела другая группа французских ученых. Физики нашли два сценария взрывов воздушных шаров.

Последние новости
В ПриватБанке оценили риски возврата активов Коломойскому

В ПриватБанке оценили риски возврата активов Коломойскому

Глава ПриватБанка предупреждает об угрозе возврата банка Коломойскому
Волкер назвал главное достижение Зеленского в противостоянии с Путиным

Волкер назвал главное достижение Зеленского в противостоянии с Путиным

Бывший спецпредставитель США по вопросам Украины отметил важные шаги президента Украины в отношении России
57-летняя Агузарова шокировала сеть «пластиковым» лицом

57-летняя Агузарова шокировала сеть «пластиковым» лицом

Зрители поразились тому, как странно выглядит лицо экс-вокалистки группы "Браво"
Скалецкая прокомментировала слухи о случаях коронавируса в Украине

Скалецкая прокомментировала слухи о случаях коронавируса в Украине

Скалецкая отреагировала на информацию в Telegram о появлении коронавируса на территории Украины
«Слуга народа» Василевская-Смаглюк рассказала о перспективах Тигипко в Кабмине

«Слуга народа» Василевская-Смаглюк рассказала о перспективах Тигипко в Кабмине

По ее словам, он может стать премьер-министром или первым вице-премьером
В 1+1 прокомментировали введение моратория на кодировку ТВ-спутника

В 1+1 прокомментировали введение моратория на кодировку ТВ-спутника

Пойдет ли Зеленский на поводу разозленных телезрителей или выберет бизнес-подход
Xiaomi заинтриговала «прозрачной версией» флагмана Mi 10

Xiaomi заинтриговала «прозрачной версией» флагмана Mi 10

Лэй Цзюнь поделился фото «Xiaomi Mi 10 Transparent Edition»
Порошенко решил не дожидаться принудительного привода на допрос

Порошенко решил не дожидаться принудительного привода на допрос

Он прибудет в ГБР сам
Помазанов дал прогноз о судьбе Гончарука и перестановках в Кабмине

Помазанов дал прогноз о судьбе Гончарука и перестановках в Кабмине

Он сомневается в отставке Гончарука
«Прикрываться ногой и рукой»: Милованов показал, как правильно чихать

«Прикрываться ногой и рукой»: Милованов показал, как правильно чихать

Он рассказал, как избежать распространения коронавируса
«Слуга народа» повздорил с «Начальником Харькова» в McDonald’s: видео

«Слуга народа» повздорил с «Начальником Харькова» в McDonald’s: видео

Нардеп Куницкий поскандалил с харьковским блогером
Паника из-за корнавируса добралась до Чехии: люди массово сметают продукты

Паника из-за корнавируса добралась до Чехии: люди массово сметают продукты

В Чехии из-за коронавируса полки магазинов пустеют на глазах, а руководство собирается ввести ограничения на количество продуктов "в одни руки"
Появились слухи о подтверждении двух случаев коронавируса в Украине

Появились слухи о подтверждении двух случаев коронавируса в Украине

Информация на данный момент официально не подтверждена
Экс-нардеп «козак» Гаврилюк устроился на работу таксистом

Экс-нардеп «козак» Гаврилюк устроился на работу таксистом

Бывший народный депутат рассказал, чем он сейчас зарабатывает на жизнь
У вице-президента Ирана выявили коронавирус

У вице-президента Ирана выявили коронавирус

Китайский вирус обнаружили у еще одного высокопоставленного чиновника
Realme 6 и 6 Pro станут главными конкурентами Redmi Note 9

Realme 6 и 6 Pro станут главными конкурентами Redmi Note…

Смартфоны получат четырехмодульные основные камеры
Тимошенко заявила, что команда Зеленского не прошла «тест на коронавирус»

Тимошенко заявила, что команда Зеленского не прошла «тест на коронавирус»

По ее словам, власть доказала свою беспомощность в борьбе с распространением коронавируса
В Сеть слили видео с настоящими провокаторами беспорядков в Новых Санжарах

В Сеть слили видео с настоящими провокаторами беспорядков в Новых…

Опубликовано видео, на котором видно, кто являлся провокатором протестов на Полтавщине
Томенко возмутился заоблачными премиями в министерстве Бородянского

Томенко возмутился заоблачными премиями в министерстве Бородянского

Он предложил пересмотреть «успешную» деятельность министерства
Украинагейт: ГБР завело дело о давлении Байдена на Шокина

Украинагейт: ГБР завело дело о давлении Байдена на Шокина

Шокин заявил на Байдена
От коронавируса в Италии умерли уже 14 человек, зараженных — более 500

От коронавируса в Италии умерли уже 14 человек, зараженных -…

Коронавирус подтвердился в 528 случаях.
Открытие рынка земли поддерживают лишь 15% украинцев — КМИС

Открытие рынка земли поддерживают лишь 15% украинцев — КМИС

В ноябре 2019 года за рынок земли выступали свыше 20% украинцев.
Армия Турции понесла потери в результате авианалета в Сирии — Эрдоган

Армия Турции понесла потери в результате авианалета в Сирии -…

Эрдоган заявил, что потери асадовского режима очень большие.
Обнаружена новая опасность газированных напитков

Обнаружена новая опасность газированных напитков

Газированные напитки нарушают липидный обмен.
Украинцам объяснили, почему они в пять раз беднее поляков

Украинцам объяснили, почему они в пять раз беднее поляков

В ФГИ нашли способ повысить доходы украинцев
Сотрудникам СЕ, побывавшим в зараженных регионах, советуют оставаться дома

Сотрудникам СЕ, побывавшим в зараженных регионах, советуют оставаться дома

Совет Европы принял меры в связи с коронавирусом.
Раскрыта реальная стоимость Xiaomi Mi 10

Раскрыта реальная стоимость Xiaomi Mi 10

Для тестирования специалисты разобрали на детали аппарат Xiaomi Mi 10.
Беременная звезда «Квартал 95» Вера Кекелия разделась в Instagram

Беременная звезда «Квартал 95» Вера Кекелия разделась в Instagram

33-летняя актриса прикрывалась полупрозрачной шалью
Волкер назвал последствия политических заигрываний Макрона с Путиным

Волкер назвал последствия политических заигрываний Макрона с Путиным

Поведение Макрона может привести к ослаблению давления на Россию.
Кто приносит больше пользы? Зарплату Смелянского сравнили с заработками простого почтальона

Кто приносит больше пользы? Зарплату Смелянского сравнили с заработками простого…

Шнайдер посчитал, сколько получает Смелянский
Читай также
Последние новости

В ПриватБанке оценили риски возврата активов Коломойскому

Волкер назвал главное достижение Зеленского в противостоянии с…

57-летняя Агузарова шокировала сеть «пластиковым» лицом

Скалецкая прокомментировала слухи о случаях коронавируса в Украине

«Слуга народа» Василевская-Смаглюк рассказала о перспективах Тигипко в…

В 1+1 прокомментировали введение моратория на кодировку ТВ-спутника

Xiaomi заинтриговала «прозрачной версией» флагмана Mi 10

Порошенко решил не дожидаться принудительного привода на допрос

Помазанов дал прогноз о судьбе Гончарука и перестановках…

«Прикрываться ногой и рукой»: Милованов показал, как правильно…

«Слуга народа» повздорил с «Начальником Харькова» в McDonald’s:…

Паника из-за корнавируса добралась до Чехии: люди массово…

Появились слухи о подтверждении двух случаев коронавируса в…

Экс-нардеп «козак» Гаврилюк устроился на работу таксистом

У вице-президента Ирана выявили коронавирус