实验生长“冰尖”的研究
材料科学
2015-06-24 v1 软凝聚态物质
摘要
我们研究了在水固化自由表面上有时会出现的 10-50 mm 长的“冰尖”。通过在不同的条件下冰冻，我们测量了冰尖形成概率作为以下因素的函数：1）冷冻舱中的空气温度，2）冷冻舱中的空气运动（促进蒸发冷却），3）水中溶解盐的量，以及4）冷冻容器的大小、形状和组成材料。我们发现，冰尖形成概率最高时，空气温度接近 -7°C，水为纯净，且冷冻舱中的空气在运动。即使是少量溶解固体也会大大降低冰尖形成的概率。在最佳条件下，普通冰塊托盘中约有一半的冰块会形成冰尖。根据这些观察，我们检查了 Bally-Dorsey 模型用于冰尖形成。该模型认为，固化时的密度变化会将超冷水通过空心冰管送上去，在管缘周围结冰以延长管长。我们提议，水中任何溶解固体都会集中在生长中的冰尖尖端，从而抑制其生长。这可以在定性地解释为何使用含少量溶解固体的水几乎不会形成冰尖。
关键词
引用
@article{arxiv.cond-mat/0310267,
title = {An Investigation of Laboratory-Grown "Ice Spikes"},
author = {K. G. Libbrecht and K. Lui},
journal= {arXiv preprint arXiv:cond-mat/0310267},
year = {2015}
}