Автор A-stra задал вопрос в разделе Наука, Техника, Языки
Почему на стеклах появляются морозные узоры? Каким образом формируются ледяные образования... и получил лучший ответ
Ответ от ~ Алён@ ~[гуру]
Зима у нас длится долго. В природе господствует двухцветная зимняя графика: белое и чёрное. Но нельзя сказать, что нет в это время года ничего красивого, необыкновенного. А зимние, морозные узоры, которые создаёт природа? Это и причудливые рисунки на стёклах, иней на деревьях, инеевые цветы на замерзающих реках и озёрах, сибирская или полярная изморозь, и звёздная пороша - лють.
Происхождение их в основном связано с кристаллизацией переохлаждённых капель воды, тумана, мороси. Общность их происхождения роднит, делает похожими, но конкретные условия образования: влажность воздуха, перепады температуры, подстилающей поверхности, направление и скорость ветра никогда не бывают одинаковыми, отсюда - непохожесть.
При достаточно влажном воздухе в тихую морозную погоду на ветвях и деревьях, на проводах и других предметах появляется изморозь - или отложение ледяных кристаллов. Они выглядят необыкновенно красиво и придают лесу, парку поразительную нарядность, жаль только, что под прямыми лучами солнца с усилением ветра они начинают быстро исчезать. Этот белый наряд чаще всего называют инеем, но, как считает учёный и известный популяризатор гидрометеорологических знаний М. Софер, это - неверно.
Иней никогда не образуется на тонких, ветвистых предметах. А изморозь, наоборот, осаждается главным образом на проводах, на вертикальных или наклонных ветках кустов и деревьев. Иней – или очень мелкие кристаллики, похожие на крошечные снежинки, чаще всего ложится в холодные ясные и тихие ночи на ещё не покрытую снегом рыхлую почву или на шероховатые стены домов, на скамейки. Образуются красивые белые пятна с причудливыми узорами, художник-мороз рисует свои пальмы и хризантемы, а слабый ветерок помогает более быстрому росту кристалликов.
Аналогичное происхождение имеют и морозные узоры в домах на стёклах окон, особенно в сельской местности, где преобладает печное отопление. Охлаждённое ниже 0°C стекло осаждает на внутренней стороне влагу более тёплого окружающего воздуха. Водяной пар, сублимируясь, выращивает отдельно стоящие кристаллики. При потеплении бархатный налёт сливается, рисунок пропадает. Мотив и композицию затейливых картинок, кроме влажности и температуры, определяет само стекло, его структура, теплопроводность, теплоёмкость, чистота поверхности. Согласно народным приметам, прямые рисунки предвещают ещё большие холода, косые – оттепели, а более замысловатые узоры – к снегопаду.
Источник: ht tp://
лохи это враки ха ха ха
Естественные конвекционные потоки и возникающий при определенной температуре эффект росы. Плюс внешние факторы: ветер, давление, влажность. Вроде так ))
Ледяные узоры на окнах представляют собой редкое по красоте зрелище. Среди многих видов морозных узоров чаще других встречаются дендриты (древовидные образования) и трихиты (волокнистые формы) .
Характер кристаллизации воды на стекле во многом зависит от условий охлаждения. При охлаждении от 0 до – 6°C и небольшой исходной упругости водяного пара на поверхности оконного стекла отлагается однородный слой непрозрачного, рыхлого льда. Для начального образования тонкого слоя такого льда в качестве затравок кристаллизации известную роль могут играть дефекты структуры поверхности, царапины. Однако в ходе дальнейшего развития процесса эти влияния полностью перекрываются общей картиной осаждения льда по всей охлаждающейся поверхности.
Если охлаждение поверхности оконного стекла начинается при положительной температуре и более высокой относительной влажности и в процессе охлаждения проходится точка росы, то на охлаждающейся поверхности сначала отлагается пленка воды, которая уже при отрицательных температурах закристаллизовывается в виде дендритов. Чаще дендритная кристаллизация начинается с нижней части оконного стекла, где вследствие действия силы тяжести накапливается большее количество воды. Размеры дендритных кристаллов зависят от имеющегося для их образования материала. В нижней части окна, где пленка воды толще, дендриты обычно имеют большие размеры По мере перехода к верхней части окна размеры дендритов уменьшаются, В случае равномерной увлажненности стекла размеры дендритов примерно одинаковы. Дальнейшее охлаждение способствует отложению между дендритами, а затем и на дендритах тонких слоев пушистого льда. Быстрые и значительные по величине переохлаждения дают мелкомасштабную дендритную кристаллизацию. При недостатке влаги на стекле нарушается сплошной характер кристаллизации: дендриты растут островками, их формы менее резко выражены, а размеры уменьшены в сравнении с нормальными условиями.
Трихиты образуются у острых краев царапин на поверхности охлаждающегося твердого тела. При этом вначале кристаллы образуют узкие параллельные полоски инея, вырождающиеся при дальнейшем охлаждении в достаточно плотные ледяные волокна, исходящие от основного стебля. В большинстве случаев как основное волокно, так и прилегающие к нему тонкие полоски инея слегка изогнуты.
При осаждении льда вблизи охлаждающейся поверхности отмечаются колебания температуры величиной до 0,5°C, что указывает на существование в этой области ощутимой конвекции.
В метеорологии инеем называется отложение льда из влажного воздуха на достаточно охлажденную горизонтальную поверхность. Отложение рыхлого льда на стеклах окон имеет черты сходства с инеем несмотря на вертикальное расположение охлаждающей поверхности.
Известно, что крепкая серная кислота хорошо поглощает воду. Если между рамами окна поставить стаканчик с такой кислотой, основное количество водяного пара из пространства между стеклами поглотится ею, и отложения льда на окне при не очень сильных морозах происходить не будет. Тщательная теплоизоляция внешнего оконного стекла в местах его соприкосновения с рамой не допускает сильного охлаждения прилежащего изнутри к стеклу слоя воздуха, что также не благоприятствует осаждению льда на внутренней стороне стекла. С помощью этих мер затрудняется образование морозных узоров на окнах и обеспечивается необходимая прозрачность оконных стекол в зимнее время.
ссылка
У поверхности холодных предметов температура воздуха можетбыть ниже "точки росы". "Точка росы", это температура, при которой относительная влажность воздуха составляет 100% , т. е. "лишний" водяной пар начинает конденсироваться в жидкость или даже в лед (если температура холодной поверхности ниже 0 С) .
Если водяной пар конденсируется в жидкость, то мы просто наблюдаем образование капель (В естественных условиях такие капли называют росой, отсюда и "точка росы"). А вот если водяной пар конденсируется в лед, то появляются причудливые ледяные узоры. Как они появляются? Для того, чтобы понять это обратим внимание на воду. Ее молярная масса равна 18 г/моль (16 г/моль - кислород + 2 водорода по 1 г/моль) , а вот молярная масса воздуха - 29 г/моль, т. е. более чем на 60% больше!! ! Между тем воздух - газ, а вода - жидкость. Все дело в том, что молекула воды чрейзвычайно поляризована. Поэтому молекулы воды так и "стремятся" что-нибудь присоединить к концам атомов водорода. Именно благодаря такой поляризации водя и является хорошим растворителем - ионы солей "окружают" себя молекулами воды, причем ти молекулы строго ориентированы в пространстве - атомами водорода к иону. Вот в этом и ответ на вопрос: "почему болеее легкая вода - жидкость, а более тяжелый воздух - газ. Просто молекулы воды соединяются в длинные цепочки (цепляясь атомами водорода) молярная масса которых существенно больше молярной массы воздуха.
Осталось сделать последний шаг - объяснить, почему лед имеет такие красивые узоры. Дело в том, что атомы водорода присоединяются к атому кислорода под углом 120 градусов. Если вы сдедаете несколько равнобедренных треугольников с углом при вершине 120 градусов и попытаетесь их друг с другом соединить, то вы увидите, что можно сложить фигуру имеющую 6 лучей - ни больше, ни меньше. Вот поэтому снежинки всегда 6 лучевые, да еще имеют красивые симметричные отростки (под углом в 60 градусов) . И узоры похожи на ветки елочек у которой иглоки направлены под углом 60 градусов к ветке.