冬日魔法:看冻结的泡泡变成雪花球!(2)
2023-04-27 来源:飞速影视
上面的几个动图都是来源于Don Komarechka拍摄的视频短片 “Winter’s Magic”,有条件的话非常推荐看一下原视频。作者也在视频介绍中讲解了这些晶莹剔透的结晶泡泡是如何拍摄的,不过拍这个确实也相当不容易……(原视频地址:https://youtu.be/mLcmeEL2SYs)
下面是此前研究者对这一过程给出的科学解释:
在美国物理学会第70届流体动力学年会上,来自弗吉尼亚理工的研究者们给出了他们的解释。他们在-20℃的冷冻室中拍摄并观察了附着在固体表面的肥皂泡如何冻结。结果就像很多网络热门视频那样,他们也观察到了宛如雪花球的结冰现象。
根据视频记录,研究者阐释了这种现象具体的发生过程:
①首先,在靠近固体表面的泡泡底部产生了小冰晶。
②凝固是会放热的,同时无论薄薄的肥皂泡膜还是周围的空气都不会很快导走热量,于是生产小冰晶的局部液膜温度变得比其他地方高了一点。
③现在,肥皂泡膜的不同部位温度出现差异了,而这也会带来表面张力的差异。于是,Marangoni效应出现了(对,又是它)。结果是,随着液膜上形成的对流,底部的小冰晶开始向上移动。
④随着移动,小冰晶充满了泡泡膜,剩余的液体继续在上面凝结。因为凝结核小冰晶的均匀分散,整个泡泡非常均匀地冻结,因此也更容易在完全冻结之前保持完整。
一个示意图:
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