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. |