肥皂泡如何冻结成“雪球”

发布日期：2018-11-20 来源： ScienceNews 浏览次数：68

寒冷的空气可以将普通的肥皂泡变成闪闪发光的“雪球”。不需要摇晃。

当气泡放置在-20摄氏度的冰箱中时，精致的冰晶在肥皂膜上优雅地旋转，逐渐变大，直到气泡冻结为固体。在寒冷的天气里吹肥皂泡时也可以观察到这种现象。尽管此过程已在多个YouTube视频中捕获(请参阅此处，此处和此处的示例)，但缺乏科学解释。来自布莱克斯堡弗吉尼亚理工大学的研究人员在11月20日在丹佛举行的美国物理学会流体动力学会会议期间解释了微型暴风雪背后的物理学。

肥皂泡如何冻结成“雪球”

由于冰晶在气泡底部形成，从液体到固体的变化会释放热量。这种“潜热”是在相变过程中被吸收或释放的热量被困在气泡的底部，因为它的皮肤太薄 - 大约百分之一毫米 - 因为热量很容易传导。

结果，气泡底部的剩余液体比顶部的液体更温暖，因此具有更低的表面张力。这种不匹配在流体中产生电流，导致肥皂水从较暖的区域流到较冷的区域，这一过程称为Marangoni流动。合作者兼工程师Jonathan Boreyko说，这种流动是如此强大，“它正在扯掉从底部生长的冰晶并带走它们。”最终，冰晶长得足以锁定到位，整个泡沫冻结了。