يتمدد الماء عندما يتجمد ، لذلك تساءل العلماء عما سيحدث إذا تم تجميد الماء من الخارج. الإجابة: تنفجر.
قام الباحثون بتصوير تجربة قطرات الماء الخاصة بهم ، مما يوفر رؤية بطيئة الحركة للجليد المنفجر. يقول الباحثون إنه عندما يتم تجميد قطرة ماء من الخارج ، فإنها تتطور إلى قشرة جليدية صلبة. عندما يبدأ الجزء الداخلي من القطرة في التجمد ، يتم تقييد توسعها من الخارج الصلب ، مما يؤدي إلى الانفجار.
تم إنشاء القطرات الكروية في غرفة مفرغة حتى يتمكن الباحثون من "تبريد" القطرة ، وبذلك يصل الماء إلى أقل من 32 درجة فهرنهايت (0 درجة مئوية) دون تجميده. ثم لمس الباحثون القطرة مع يوديد الفضة الذي يعمل بمثابة "بذرة" لتكوّن بلورات الثلج حولها. في هذه الحالة ، بدأت المياه المبردة فائقة التبلور ، متجمدة الجزء الخارجي من القطرة. تشكلت قذيفة جليدية حول القطرة ، وتثخن من الخارج إلى الداخل وضغط البناء داخل القطرة عندما حاول الجزء الداخلي التجمد. في الفيديو ، يمكن رؤية القطرة وهي تتصدع قليلاً وتطلق بعض رقائق الثلج ، قبل أن تنفجر في النهاية.
وأوضح الباحثون في الفيديو أن "الشقوق والتجاويف تلتئم ببطء بواسطة الماء السائل الذي يتم دفعه من الداخل". "بمجرد شفاء جميع الشقوق ، يمكن أن يتراكم الضغط مرة أخرى."
استنادًا إلى انفجارات القطرات المختلفة ، طور الباحث نموذجًا رياضيًا للتنبؤ بكيفية تفاعل القطرات مع التجميد من الخارج للداخل. ووجدوا أن الحد الأدنى لحجم القطرة - أقل من قطر يبلغ حوالي 50 ميكرون - عنده لن تنفجر.
وقال الباحثون إن هذه هي نفس الظاهرة التي تحدث في السحب. يحدث هطول الأمطار عندما تنفجر قطرات الماء في قمم السحب الباردة ، وتحويل قطرات السوائل إلى جليد.
تم نشر تفاصيل ديناميكيات قطرات الماء عند تجميدها على الإنترنت في 24 فبراير في مجلة Physical Review Letters.
