Физики обнаружили, что капля масла деформировала замерзающую воду не в ту сторону

Физики провели эксперимент, наблюдая за тем, как замерзает вода, в которой содержатся капли силиконового масла. Они обнаружили, что при высокой скорости замерзания — примерно 1,6 микрометра в секунду — капля масла не выталкивается наружу, а как будто вдавливается в лед. Это необычное явление, которое на первый взгляд кажется парадоксальным, объясняется тепловым эффектом Марангони. Результаты исследования были опубликованы в журнале Physical Review Letters.

Примеси в воде могут либо стать частью льда, либо быть вытеснены фронтом замерзания. Процесс взаимодействия контролируется силами Ван-дер-Ваальса и движением жидкости. На макроуровне важную роль играет теплообмен между включениями и окружающим веществом.

Ученые провели эксперимент с использованием двух прозрачных пластин и эмульсии силиконового масла в воде. При низкой скорости движения капли граница затвердевания смещалась в её сторону. Однако при высокой скорости капля словно вдавливалась в лёд.

При быстром снижении температуры коэффициент поверхностного натяжения масла резко меняется. Передняя часть капли испытывает большую силу поверхностного натяжения, что вызывает межфазное течение.

Результаты этого исследования могут быть полезны в материаловедении для контроля процессов затвердевания многофазных сред. Взаимодействие водяного льда с посторонними частицами ранее уже изучалось.

Ранее ITinfo cообщало, что Атом поделился цифровыми возможностями своих электромобилей.