Холодный воздух может превратить обычный мыльный пузырь в блестящий «снежный глобус».
Когда пузырь помещается в морозильник, установленный на -20 ° C, тонкие кристаллы льда появляются из-под мыльной пленки, постепенно увеличиваясь до тех пор, пока пузырь не замерзнет. Это явление можно наблюдать и при выдувании мыльных пузырей на улице в зимнюю погоду. Хотя процесс был показан в нескольких видеороликах YouTube, у него не было научного объяснения. Исследователи из Virginia Tech в Блэксбурге объяснили физику процесса, 20 ноября, во время заседания Американского физического общества по жидкостной динамике в Денвере.
Поскольку кристаллы льда образуются на основе пузырьков, изменение от жидкости к твердому состоянию выделяет тепло. Эта «скрытая теплота», тепло, которое поглощается или выделяется при фазовом переходе, задерживается в нижней части пузырька, потому что оболочка слишком тонкая — около одной сотой миллиметра.
В результате оставшаяся жидкость на дне пузырька более теплая и, следовательно, имеет более низкое поверхностное натяжение, чем жидкость наверху. Это несоответствие создает токи в жидкости, заставляя мыльную воду течь от более теплых до более холодных областей — процесс, известный как поток Марангони.
Поток воды настолько силен, говорит соавтор и инженер Джонатан Борейко, что «он срывает кристаллы льда, которые растут снизу». В конечном счете кристаллы льда растут настолько быстро, что они фиксируются на месте, и весь пузырь замерзает.