2014 dxdy logo

Научный форум dxdy

Математика, Физика, Computer Science, Machine Learning, LaTeX, Механика и Техника, Химия,
Биология и Медицина, Экономика и Финансовая Математика, Гуманитарные науки
01/01/18 20:50 UTC: Перешли на HTTPS в тестовом режиме. О проблемах пишите в ЛС cepesh.





Начать новую тему Ответить на тему На страницу Пред.  1, 2, 3, 4, 5  След.
 
 Re: Почему все снежинки разные?
Сообщение17.05.2016, 10:33 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


30/01/06
63918
Degen1103 в сообщении #1124063 писал(а):
Нет-нет, явно тут что-то самоорганизационное. Иначе б росло криво.

Наличествующая форма снежинки управляет распределениями температуры и влажности в объёме через уравнения диффузии и теплопроводности. И не нужно никакой самоорганизации.

DimaM в сообщении #1124064 писал(а):
Вот бы сделать оценку характерного времени роста

Судя по вышеприведённому сайту, оно достаточно медленное (автор делает серию фотографий).

 Профиль  
                  
 
 Re: Почему все снежинки разные?
Сообщение17.05.2016, 10:55 
Аватара пользователя


29/01/15
458
Munin в сообщении #1124076 писал(а):
Наличествующая форма снежинки управляет распределениями температуры и влажности в объёме через уравнения диффузии и теплопроводности.


Т.е. возникают обратные связи. Подозреваю, что и в кристалле какие-то поверхностные потенциалы выравниваются таким, и только таким образом, чтоб рост был симметричным.

 Профиль  
                  
 
 Re: Почему все снежинки разные?
Сообщение17.05.2016, 11:21 
Заслуженный участник


28/12/12
4650
Munin в сообщении #1124076 писал(а):
Судя по вышеприведённому сайту, оно достаточно медленное (автор делает серию фотографий).

Я тоже так считаю.
Но это было задание на подумать для заявляющего про фононы.

 Профиль  
                  
 
 Re: Почему все снежинки разные?
Сообщение17.05.2016, 12:02 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


30/01/06
63918
Degen1103 в сообщении #1124082 писал(а):
Т.е. возникают обратные связи.

Ну да. И для всех лучей одинаковые.

 Профиль  
                  
 
 Re: Почему все снежинки разные?
Сообщение17.05.2016, 13:10 


27/02/09
2257
DimaM в сообщении #1124064 писал(а):
Вот бы сделать оценку характерного времени роста да сравнить его с акустическим временем.

Положим, для роста кристаллов вообще это не такая уж фантастика (см. мартенситные превращения)

 Профиль  
                  
 
 Re: Почему все снежинки разные?
Сообщение17.05.2016, 13:28 
Заслуженный участник


28/12/12
4650
druggist в сообщении #1124111 писал(а):
Положим, для роста кристаллов вообще это не такая уж фантастика (см. мартенситные превращения)

Мартенситные превращения - между твердыми фазами. Они не связаны с диффузией, поэтому могут действительно происходить со скоростью порядка скорости звука. Также поэтому они не имеют отношения к теме.

 Профиль  
                  
 
 Re: Почему все снежинки разные?
Сообщение17.05.2016, 13:58 


27/02/09
2257
DimaM в сообщении #1124113 писал(а):
Также поэтому они не имеют отношения к теме.

Гипотетически, кристаллики могут образовываться в метастабильной или сильнодефектной твердой фазе (напр., при больших пресыщениях и низких температурах) а затем бездиффузионным(коллективным) способом образовывать грани, лучи и пр.

 Профиль  
                  
 
 Re: Почему все снежинки разные?
Сообщение20.05.2016, 15:06 
Заслуженный участник


28/12/12
4650
druggist в сообщении #1124121 писал(а):
а затем бездиффузионным(коллективным) способом образовывать грани, лучи и пр.

Это я не совсем понял: происходит перестройка формы в твердой фазе? То есть пластические деформации?

 Профиль  
                  
 
 Re: Почему все снежинки разные?
Сообщение20.05.2016, 18:28 


27/02/09
2257
DimaM в сообщении #1124712 писал(а):
То есть пластические деформации?

При отжиге сильно деформированного или аморфного материала высвобождается накопленная энергия упругой деформации за счет флуктуационного зарождения и роста совершенных кристаллов в дефектной матрице. Конечно, в объемных материалах или пленках стадия роста лимитируется диффузией, но в малоразмерых частицах, гипотетически, можно предположить бездиффузионный процесс.

 Профиль  
                  
 
 Re: Почему все снежинки разные?
Сообщение23.12.2017, 16:18 
Аватара пользователя


29/01/15
458
Статья на Элементах: Снежинка

...Как признается в своем обзоре «Физика кристаллов снега» (The physics of snow crystals, 2005 год) американский физик из Калтеха Кеннет Либбрехт (Kenneth Libbrecht), точная механика процессов образования столь симметричных кристаллов воды — снежинок — так и неизвестна нам даже на качественном уровне, и мы не приблизились к разгадке тайны их появления по сравнению с трудами Накаи. Во время снегопада практически невозможно найти пару одинаковых снежинок (вырастить идентичные снежинки удается только в лаборатории, где возможен более строгий контроль условий)...

Изображение

Схема образования снежинки: a — частичка атмосферной пыли, играющая роль центра кристаллизации; б — пары воды покрывают поверхность пылинки, конденсируясь на её поверхности в жидкость; в — жидкая вода кристаллизуется в лёд; г — шесть углов образующегося ледяного кристалла растут быстрее других областей, поскольку они больше охлаждены и быстрее могут принимать на себя новые порции воды; д — начинается образование случайных и не повторяющихся форм — условия могут способствовать росту новых шестиугольников, лучей и так далее.

Так и не ясно, почему "случайные неповторяющиеся формы" строго симметричны, что заставляет разные лучи расти синхронно и выпускать одинаковые побеги. Можно догадаться, что именно симметричная форма должна быть наиболее энергетически выгодной, но каков механизм связи между лучами?

 Профиль  
                  
 
 Re: Почему все снежинки разные?
Сообщение24.12.2017, 18:30 
Аватара пользователя


29/01/15
458
С удовольствием листаю замечательную книжку Севальникова (ссылку на которую зачем-то законопатили в карантин), и такая ерунда в голову пришла: не может ли симметричная форма снежинок объясняться чем-то вроде интерференции квантовых объектов? Случайно в одну сторону начала расти микроскопическая иголочка - и тут же распределение вероятностей , так сказать, макроскопически откликнулось по всему телу так, что молекулы стали преимущественно цепляться к другим лучам?... Или полный бред?...

 Профиль  
                  
 
 Re: Почему все снежинки разные?
Сообщение24.12.2017, 20:49 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


27/04/09
21692
Уфа
Бред. Тут ведь уже упоминалось (или упоминалась ссылка, по которой упоминалось), что условия вокруг одной снежинки обычно можно считать одинаковыми, вот одинаковые куски и изменяются одинаково. Скорее, непонятными изучающим могут быть какие-то количественные соотношения и набор самих возможных форм вообще, или то, что, скажем, лучи шестилучевой снежинки будут иногда, допустим, наоборот слишком часто недостаточно одинаковыми (вряд ли это так, о столкновениях снежинок разных размеров всем тоже известно, и, вероятно, этого уже достаточно для объяснения, если такой вопрос и появляется).

 Профиль  
                  
 
 Re: Почему все снежинки разные?
Сообщение25.12.2017, 06:44 
Аватара пользователя


29/01/15
458
Ммммммм....

Принципы образования дендритов

Поскольку целью данной работы является получение структур, называемых дендритами, следует сформулировать некоторые основные принципы их образования, разработанные для «классических» дендритных структур, выращенных из переохлажденных расплавов, которые, тем не менее, дают общее представления об образовании таких структур. Несмотря на особенности нашего метода, пересыщеный раствор является подобным переохлажденному расплаву своей метастабильностью и термодинамически неустойчивым состоянием и поэтому общие положения этих двух процессов схожи.
Дендриты (от греч. дендрон - дерево) - скелетные или ветвистые кристаллические структуры. При обсуждении вопросов образования структур полезно помнить, что:
1) рост дендритов идет в строго определенных направлениях;
2) ветвление происходит приблизительно через одинаковые промежутки, которые становятся все короче с повышением порядка ветвей;
3) дендритно затвердевает лишь небольшая доля расплава (раствора).
Из-за флуктуационного характера процесса кристаллизации и механизма роста граней граница кристаллов с переохлажденным раствором не может быть абсолютно гладкой, а характеризуется наличием некоторых выступов (бугорков) (рис. 3, а). Поскольку кристаллизация сопровождается выделением тепла, то исходное распределение температуры соответствует показанному на рис. 3, б. Это связано с тем, что вблизи поверхности расплава температура внешней среды будет больше, чем на расстоянии от нее, так как расплав отдает тепло внешней среде. Следовательно, у кончика бугорка температура ниже, а степень пересыщения выше, чем у основания. Поэтому бугорок удлинится и станет остроконечным. В то же самое время рост плоскости у его основания затормозится из-за выделения скрытой теплоты таким эллипсоидом. Начнут образовываться и другие остроконечные бугорки на расстояниях, определяемых радиусом зоны действия первого отростка. Таким образом, в конце концов вырастают ряды остроконечных отростков. Их боковой рост задерживается благодаря выделению скрытой теплоты плавления в соседних отростках, так что они растут преимущественно перпендикулярно поверхности раздела.
Возникновение ветвящихся отростков объясняется во многом сходными причинами. Первичный отросток, образовавшийся изложенным выше путем, находится в зоне температурной инверсии. Равномерный радиальный рост приблизительно цилиндрического первичного отростка должен быть неустойчивым, благодаря чему через промежутки, длина которых определяется количеством выделяющейся в ответвлениях скрытой теплоты плавления, станут возникать ряды новых отростков [5].
Периодичность возникновения ветвлений в дендритах металлов или льда заставляет предполагать, что объем кончика дендрита и распределение температуры вокруг последнего подвержены периодическим изменениям. Кончик дендрита растет до тех пор, пока не станет неустойчивым, после чего он делится на несколько отдельных кончиков, каждый из которых имеет меньший радиус кривизны. Всякий такой вновь образовавшийся кончик опять растет до тех пор, пока не обратится в неустойчивое состояние, и т.д.

САМООРГАНИЗАЦИЯ КВАНТОВЫХ НАНОКРИСТАЛЛОВ CDTE НА ГИДРОФОБНОЙ ПОВЕРХНОСТИ

-- 25.12.2017, 07:05 --

Кхм... Как выяснилось, цитированный фрагмент скопипащен из указанной популярной заметки [5].
Но смысл от этого не меняется: фактически речь идёт об образовании фрактальных диссипативных структур.

 Профиль  
                  
 
 Re: Почему все снежинки разные?
Сообщение06.01.2018, 20:42 


14/02/07
172
Degen1103 в сообщении #1278492 писал(а):
Но смысл от этого не меняется: фактически речь идёт об образовании фрактальных диссипативных структур.

та модель, допустим, объясняет как растет отдельная ветвь, но как получается запутанность между ветвями,что они растут одинаково - не объясняет.

 Профиль  
                  
 
 Re: Почему все снежинки разные?
Сообщение07.01.2018, 09:06 
Аватара пользователя


29/01/15
458
Типа само вырастает.

 Профиль  
                  
Показать сообщения за:  Поле сортировки  
Начать новую тему Ответить на тему  [ Сообщений: 61 ]  На страницу Пред.  1, 2, 3, 4, 5  След.

Модераторы: Парджеттер, Pphantom, Aer, photon, whiterussian, profrotter, Jnrty, Eule_A, Супермодераторы



Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей


Вы не можете начинать темы
Вы не можете отвечать на сообщения
Вы не можете редактировать свои сообщения
Вы не можете удалять свои сообщения
Вы не можете добавлять вложения

Найти:
Powered by phpBB © 2000, 2002, 2005, 2007 phpBB Group