Supercooling

De la Wikipedia, enciclopedia liberă.
Salt la navigare Salt la căutare
Fenomen de supercooling reprezentat într-un grafic; axa absciselor corespunde timpului, cea a ordonatelor la temperatură.

Supercooling [1] sau superfusion [2] [3] [4] este un fenomen fizic care apare în urma unui proces de răcire a unui lichid sub temperatura sa de solidificare , fără a se solidifica efectiv, rămânând adică în stare lichidă.

Descriere

Apă răcită, încă în stare lichidă. [5]
Începutul solidificării după ieșirea din starea de repaus. [5]

Acest fenomen se observă în principal la polimeri , materiale formate din macromolecule împiedicate în cristalizare de fenomene sterice , sau, în cazul materialelor compuse din molecule mici, în lichide pure și perfect în repaus.

În al doilea caz, dacă starea de repaus este perturbată (prin agitarea lichidului prin introducerea unui corp străin), materialul se solidifică imediat și temperatura acestuia crește până la punctul de solidificare. [5] Ceea ce este creat este o situație instabilă din punct de vedere termodinamic , adică lichidul este într-o stare metastabilă. Acest comportament se datorează faptului că chiar și mișcările la scară moleculară, adică translațională, rotațională și vibrațională, suferă o încetinire bruscă. Prin urmare, moleculele nu au timp (cinetică) pentru a schimba poziția și pentru a se aranja într-o rețea cristalină stabilă din punct de vedere termodinamic (care poate fi identificat pe diagrama de stare).

În cazul particular al metalelor lichide și al polimerilor în procesul de solidificare, gradul de sub-răcire sau pur și simplu de sub-răcire (sau gradul de supra-răcire) este definit ca diferența dintre temperatura la care o anumită substanță a fost sub-răcită și cea la care solidificarea lichidului (temperatura de echilibru). Această dimensiune depinde de gradul de puritate al metalului și de viteza de eliminare a căldurii din baia lichidă.

Apă răcită

Cu apă supraîncălzită sau soprafusa ( apă supraîncălzită ) se referă la fenomenul prin care apa rămâne lichidă la temperaturi sub 0 ° C.

Aprofundarea

Fenomenul apei răcite apare din cauza dimensiunii picăturilor de apă: o picătură foarte mică are proprietatea de a avea o tensiune superficială care o împiedică să înghețe. Alte condiții care trebuie respectate pentru ca fenomenul să apară sunt puritatea apei, care, prin urmare, trebuie să fie lipsită de săruri și răcirea, care trebuie să aibă loc într-o stare liniștită.

Apa răcită este o condiție extrem de instabilă și are proprietatea de a se solidifica în contact cu alte obiecte [6] . Vibrațiile pot duce, de asemenea, la solidificarea imediată a picăturii. Cristalul de gheață are o structură cristalină diferită de cristalele de gheață clasice. Cristalul de gheață își schimbă forma în funcție de temperatura apei răcite din care derivă [7] :

  • în jurul −6 ° C există o placă care crește în direcția grosimii, formând ace foarte subțiri cu secțiune hexagonală
  • în jurul −10 ° C creșterea dimensiunii cristalului are loc în sensul dimensiunilor mai mari ale hexagonului inițial, formând plăci hexagonale mai mari (căldura latentă de fuziune la o presiune de 1 atm și la o temperatură de -10 ° C este de 79,8 cal / g)
  • în jurul −15 ° C creșterea are loc pe vârfurile perimetrului cristalului, cu formarea de dendrite care dau plăcii inițiale forma unei stele cu șase colțuri
  • dincolo de -20 ° C, creșterea cristalelor are loc în înălțime, creând hexagonele goale din interior

Fenomenul prin care apa supraîncălzită îngheață instantaneu la contactul cu un solid se numește gelicid [8] .

În norii reci (cu temperaturi sub 0 ° C) picăturile de apă sunt relativ frecvente la temperaturi cuprinse între 0 ° C și -12 ° C. Este mai dificil să găsești acest fenomen între -12 ° C și -20 ° C. Este foarte rar că fenomenul apare între -20 ° C și -40 ° C, în timp ce este foarte dificil să găsești picături supraîncălzite sub -40 ° C, deoarece experimentele au arătat că o picătură cu un diametru de 5 µm îngheață spontan la acea temperatură [9] .

Probleme practice

Norii care conțin apă supraîncălzită pot fi periculoși pentru avioanele care trec prin ei. Tendința aproape instantanee de a forma o peliculă de gheață de apă supraîncălzită în contact cu un solid poate provoca blocarea comenzilor sau cântărirea semnificativă a vehiculului [10] .

Prezența apei răcite este adesea un simptom al grindinii [11] , deoarece apa răcită este tipică norilor cumulus.

Fenomenul de supraîncălzire a apei intervine și în formarea gheții ancorate .

Notă

  1. ^ Bruno Migliorini, Carlo Tagliavini și Pietro Fiorelli, The DOP. Dicționar de ortografie și pronunție , ediția a II-a, Roma, ERI, 1981.
  2. ^ Noua enciclopedie de științe , Milano, Garzanti, 1988, p. 1339.
  3. ^ Giacomo Devoto și Gian Carlo Oli, Dicționar de limba italiană , Florența, Le Monnier, 1971, p. 2270.
  4. ^ Italo Sordi (editat de), Oxford University Press Encyclopedic Dictionary of Scientific Terms , traducere de Paolo Schiannini, Milano, Rizzoli, 1990, p. 717, ISBN 88-17-14522-X . Prima ed. Original: (EN) Alan Isaacs, John Daintith și Elizabeth Martin (eds), Dicționar științific concis, Aylesbury, Market House Books Ltd, 1990.
  5. ^ A b c (EN) Apa înghețată aproape instantaneu Când scuturați o sticlă care petrece noaptea afară în timpul unei nopți geroase , pe physics.stackexchange.com, 2021. Adus de la 7 aprilie până la 8 aprilie 2021.
  6. ^ Apă , pe it.encarta.msn.com , MSN Encarta. Adus la 31 decembrie 2008 (arhivat din original la 25 ianuarie 2009) .
  7. ^ Cunoscând zăpada , pe snobord.it . Adus la 31 decembrie 2008 (arhivat din original la 22 ianuarie 2009) .
  8. ^ Unul dintre cele mai bizare lucruri din chimie , pe forum.ilmeteo.it , IlMeteo.it, 20 septembrie 2007. Accesat la 31 decembrie 2008 (arhivat de la adresa URL originală la 3 februarie 2014) .
  9. ^ Mario Giuliacci (editat de), Manual de meteorologie , Milano, Alpha Test, 2005, p. 483.
  10. ^ Personalul Meteoservice, Un fenomen care m-a fascinat întotdeauna: apa supraîncălzită [ conexiune întreruptă ] , pe meteoservice.it . Adus la 31 decembrie 2008 .
  11. ^ Cum se formează - MeteoGrandine , pe meteograndine.com , 31 decembrie 2008. Accesat la 14 octombrie 2012 (arhivat din original la 2 februarie 2013) .

Bibliografie

Elemente conexe

Alte proiecte

linkuri externe

Controlul autorității NDL ( EN , JA ) 00565039
Adus de la „ https://it.wikipedia.org/w/index.php?title=Sopraffusione&oldid=119881131 ”