Переохлажденная вода

[DimaM]

realeugene в сообщении #1311569 писал(а):

Образование льда в переохлаждённой воде энергетически выгодно, но для образования первого ледяного кристалла в чистой воде нужно преодолеть энергетический барьер. Например, потому что объём льда больше и молекулы воды в кристаллах льда расположены с большими промежутками

Канонически считается, что объемная энергия Гиббса у льдышки меньше, но есть положительная поверхностная добавка. Первый вклад пропорционален кубу размера, второй - квадрату. Поэтому у маленьких зародышей энергия Гиббса выше, и для продолжения процесса необходим зародыш не меньше критического размера (критический размер убывает с увеличением переохлаждения).
Можно смотреть с другой стороны: положительная кривизна поверхности понижает температуру плавления (эффект Гиббса-Томсона), поэтому для маленьких зародышей вещество оказывается слишком теплым, и нужно большое переохлаждение. Опять же критический размер - для которого требуемое переохлаждение равно актуальному.
На пылинках получаются более плоские зародыши, поэтому влияние кривизны меньше.
Я даже встречал мнение среди специалистов по росту кристаллов, что у воды гомогенную нуклеацию вообще невозможно наблюдать, всегда кристаллизация начинается на гетерогенных центрах.

Видел также интересный опыт с металлическими сплавами: с помощью электромагнитной левитации каплю удается хорошо изолировать от внешних воздействий и переохладить градусов на четыреста. Если потом этой капли коснуться иголочкой, от этого места очень быстро вырастает сетка дендритов, пронизывающая весь объем. Кристаллизуется, естественно, несколько процентов, а остаток нагревается до температуры плавления.

[Parkhomuk]

Rusit8800 в сообщении #1311500 писал(а):

В статье написано, что жидкость в холодильнике легко охладить до $-5$ градусов.

Без дополнительных ухищрений, воду из под крана, мне удавалось переохладить только до -2 градусов (в объеме 1,5 литра).

DimaM в сообщении #1311621 писал(а):

положительная кривизна поверхности понижает температуру плавления (эффект Гиббса-Томсона), поэтому для маленьких зародышей вещество оказывается слишком теплым, и нужно большое переохлаждение

Не знаю к месту или нет, но как-то я проделывал опыт: на керамическую подложку (термоэлектрического модуля) охлажденную до -18 градусов я капал воду, при диаметре капли 3...5 мм она быстро (несколько секунд) замерзала, а если диаметр капли был 0,5...1 мм, то вода в ней не замерзала вовсе.

Еще наблюдал один интересный факт: в момент лавинообразной кристаллизации (длительностью секунд 5 примерно) зафиксировал рост температуры до +4,5 градусов, когда процесс кристаллизации закончился, то температура стала такой какой и положено быть - около нуля (погрешность измерения 0,3 градуса).

[realeugene]

Parkhomuk в сообщении #1311712 писал(а):

Еще наблюдал один интересный факт: в момент лавинообразной кристаллизации (длительностью секунд 5 примерно) зафиксировал рост температуры до +4,5 градусов, когда процесс кристаллизации закончился, то температура стала такой какой и положено быть - около нуля (погрешность измерения 0,3 градуса).

Это фантастика.

[Dmitriy40]

Скорее ошибка постановки эксперимента. Т.е. да, такого быть не может, но не потому что нельзя такое намерять никогда, а потому что намерять при желании или ошибках можно что угодно, в том числе и это.

[DimaM]

Parkhomuk в сообщении #1311712 писал(а):

Не знаю к месту или нет, но как-то я проделывал опыт: на керамическую подложку (термоэлектрического модуля) охлажденную до -18 градусов я капал воду, при диаметре капли 3...5 мм она быстро (несколько секунд) замерзала, а если диаметр капли был 0,5...1 мм, то вода в ней не замерзала вовсе.

Это явно не эффект кривизны, там характерный радиус гораздо меньше.