Woda rozszerza się, gdy zamarza, więc naukowcy zastanawiali się, co by się stało, gdyby woda została zamrożona z zewnątrz. Odpowiedź: Wybucha.
Naukowcy sfilmowali eksperyment z kropelkami wody, oferując widok w zwolnionym tempie eksplodującego lodu. Zdaniem naukowców, gdy kropla wody zamarza z zewnątrz, tworzy sztywną skorupę lodową. Gdy wnętrze kropelki zaczyna zamarzać, jej ekspansja jest ograniczona twardą powierzchnią zewnętrzną, co prowadzi do wybuchu.
Kuliste krople zostały utworzone w komorze próżniowej, aby naukowcy mogli „przechłodzić” kroplę, podnosząc wodę do poniżej 32 stopni Fahrenheita (0 stopni Celsjusza) bez zamrażania. Następnie naukowcy dotknęli kropelki jodkiem srebra, który działa jak „ziarno” kryształów lodu. W tym przypadku przechłodzona woda zaczęła krystalizować, zamrażając zewnętrzną część kropli. Wokół kropelki uformowała się skorupa lodowa, która gęstniała od zewnątrz i wytwarzała ciśnienie w kropli, gdy wnętrze próbowało zamarznąć. Na filmie można następnie zobaczyć, jak pęka lekko i pęka, uwalniając płatki lodu, a następnie eksploduje.
„Pęknięcia i wgłębienia są powoli leczone przez wypływającą z wnętrza płynną wodę” - wyjaśniają naukowcy w filmie. „Gdy wszystkie pęknięcia zostaną wyleczone, ciśnienie może wzrosnąć ponownie”.
Na podstawie eksplozji różnych kropel badacz opracował model matematyczny do przewidywania reakcji kropelek na zamrożenie z zewnątrz. Odkryli, że istnieje minimalna wielkość kropli - poniżej średnicy około 50 mikronów - przy której kropla nie wybuchnie.
Naukowcy powiedzieli, że to samo zjawisko zachodzi w chmurach. Opady występują, gdy krople wody eksplodują w zimnych szczytach chmur, przekształcając krople płynu w lód.
Szczegóły dynamiki kropelek po zamrożeniu zostały opublikowane online 24 lutego w czasopiśmie Physical Review Letters.
