Предпосылка: я живу в месте, где, несомненно, зима во всех аспектах этой фразы. Я ехал по улице и проезжал мимо озера. Недавно произошло резкое падение температуры (с нуля, но все еще довольно холодно, до значительно ниже нуля) в течение ночи. Вода еще не замерзла.
Во время вождения мне пришло в голову, что процесс начала процесса замерзания воды на границе раздела воды и окружающего воздуха казался нелогичным. В то время как я наполовину (и, по общему признанию, наивно) ожидал, что лед начнет формироваться на внешних краях озера и продолжит равномерно замерзать внутри, лед, казалось, начинался только с одной стороны озера. Я вернулся позже в течение дня, и недостаток был почти заморожен за исключением части стороны, которая первоначально осталась незамерзшей во время моего первого наблюдения.
Детали довольно неважны. Я хорошо понимаю тот факт, что это вряд ли была контролируемая среда, поэтому вопрос остается в том, как мы можем лучше всего описать или предсказать природу и изменения на границах раздела вещества и его окружения во время а-фазового изменения. вещество? В частности, на этот вопрос наводит тот факт, что, по-видимому, существует «предпочтительное» происхождение систематического распространения замерзания. Мне любопытно, почему это может быть и предсказуемо ли это. Это вполне может зависеть только от конкретных свойств озера/общего вещества, но если так, то мне любопытно, какие величины влияют на эти быстрые и явно более быстрые переходы.
Моя первая интуиция заключалась в том, что, возможно, некоторые части озера глубже, и поэтому существует более высокая скорость теплопередачи между границей раздела холодного воздуха и воды и объемом воды под ним, что приводит к тому, что эта поверхность замерзает медленнее в долгосрочной перспективе. Но это не согласуется с тем фактом, что один из краев озера оставался полностью незамерзшим до конца — скорее всего, этот край не был вертикальным обрывом и поэтому тоже стал жертвой более раннего замерзания. Предполагая, что озеро представляет собой неподвижный водоем - есть мысли?
Несколько связанный вопрос здесь .
Озера замерзают на своей поверхности, потому что от 0 до 4 градусов по Цельсию плотность воды уменьшается с температурой. Это означает, что более теплая вода будет тонуть, а холодная подниматься на поверхность. Эта конвекция будет намного быстрее, чем любой другой способ передачи тепла. Это означает, что в процессе охлаждения вода будет хорошо перемешиваться до тех пор, пока температура поверхности не достигнет 4 градусов, а затем теплообмен замедлится.
Теперь, если бы воздух над озером был ограничен постоянной температурой ниже точки замерзания, он действительно замерз бы от более мелких областей, сначала распространившись на более глубокие.
Однако если через озеро дует ветер, где поступающий воздух имел постоянную температуру, то по мере движения воздуха через озеро охлаждая его, озеро также нагревает воздух. Это означает, что в дальнем конце озера воздух будет теплее, поэтому теплопередача будет медленнее. Это приведет к тому, что подветренная сторона озера замерзнет раньше, чем подветренная сторона.
пользователь56903