Ледяные узоры на окнах представляют собой редкое по красоте зрелище.
Среди многих видов морозных узоров чаще других встречаются дендриты
(древовидные образования) и трихиты (волокнистые формы).
Характер кристаллизации воды на стекле во многом
зависит от условий охлаждения. При охлаждении от 0 до – 6°C и небольшой
исходной упругости водяного пара на поверхности оконного стекла
отлагается однородный слой непрозрачного, рыхлого льда. Для начального
образования тонкого слоя такого льда в качестве затравок кристаллизации
известную роль могут играть дефекты структуры поверхности, царапины.
Однако в ходе дальнейшего развития процесса эти влияния полностью
перекрываются общей картиной осаждения льда по всей охлаждающейся
поверхности.
Если охлаждение поверхности оконного стекла начинается
при положительной температуре и более высокой относительной влажности
и в процессе охлаждения проходится точка росы, то на охлаждающейся
поверхности сначала отлагается пленка воды, которая уже при отрицательных
температурах закристаллизовывается в виде дендритов. Чаще дендритная
кристаллизация начинается с нижней части оконного стекла, где вследствие
действия силы тяжести накапливается большее количество воды. Размеры
дендритных кристаллов зависят от имеющегося для их образования материала.
В нижней части окна, где пленка воды толще, дендриты обычно имеют
большие размеры По мере перехода к верхней части окна размеры дендритов
уменьшаются, В случае равномерной увлажненности стекла размеры дендритов
примерно одинаковы. Дальнейшее охлаждение способствует отложению
между дендритами, а затем и на дендритах тонких слоев пушистого
льда. Быстрые и значительные по величине переохлаждения дают мелкомасштабную
дендритную кристаллизацию. При недостатке влаги на стекле нарушается
сплошной характер кристаллизации: дендриты растут островками, их
формы менее резко выражены, а размеры уменьшены в сравнении с нормальными
условиями.
Трихиты образуются у острых краев царапин на поверхности
охлаждающегося твердого тела. При этом вначале кристаллы образуют
узкие параллельные полоски инея, вырождающиеся при дальнейшем охлаждении
в достаточно плотные ледяные волокна, исходящие от основного стебля.
В большинстве случаев как основное волокно, так и прилегающие к
нему тонкие полоски инея слегка изогнуты.
При осаждении льда вблизи охлаждающейся поверхности
отмечаются колебания температуры величиной до 0,5°C, что указывает
на существование в этой области ощутимой конвекции.
В метеорологии инеем называется отложение льда из
влажного воздуха на достаточно охлажденную горизонтальную поверхность.
Отложение рыхлого льда на стеклах окон имеет черты сходства с инеем
несмотря на вертикальное расположение охлаждающей поверхности.
Известно, что крепкая серная кислота хорошо поглощает
воду. Если между рамами окна поставить стаканчик с такой кислотой,
основное количество водяного пара из пространства между стеклами
поглотится ею, и отложения льда на окне при не очень сильных морозах
происходить не будет. Тщательная теплоизоляция внешнего оконного
стекла в местах его соприкосновения с рамой не допускает сильного
охлаждения прилежащего изнутри к стеклу слоя воздуха, что также
не благоприятствует осаждению льда на внутренней стороне стекла.
С помощью этих мер затрудняется образование морозных узоров на окнах
и обеспечивается необходимая прозрачность оконных стекол в зимнее
время.
Другие главы из книги Вс. Арабаджи "Загадки простой воды"
