Свойство воды находиться в переохлажденном состоянии установлено более двух столетий тому назад. Были выполнены многочисленные исследования, которые привели к представлению, что замерзание масс и капель переохлажденной воды является вероятностным процессом. Для возникновения твердой фазы в переохлажденной воде необходимо образование зародыша — устойчивого комплекса молекул с льдоподобной решеткой, способного расти, создавая ледяной кристалл. В переохлажденной воде твердые нерастворимые частицы субмикронных размеров могут служить ядрами кристаллизации. Вероятность образования зародыша твердой фазы на поверхности нерастворимой частицы будет зависеть от подобия строения вещества частицы и льда и температуры переохлаждения. Вероятность замерзания капли воды будет зависеть, кроме того, от ее объема.[ ...]
При этом предполагается, что капелька, в которой возник зародыш, мгновенно кристаллизуется. В результате вычислений Ка-чурин получил зависимость времени кристаллизации для капелек моно-дисперсного аэрозоля от температуры переохлаждения (рис. 19).[ ...]
На результаты экспериментальных исследований замерзания переохлажденных капель большое влияние оказывает чистота воды и окружающего воздуха, а также вещество подложки или подвески капель. В большинстве ранних опытов на эту сторону вопроса обращалось недостаточно внимания.[ ...]
Существует предположение, что температура замерзания капель зависит от скорости их переохлаждения. Однако тщательные опыты по замерзанию капель диаметром 2,7 мм показали, что при увеличении скорости охлаждения почти на порядок температура замерзания понижается менее чем на 0,5° С [552].[ ...]
На вероятность кристаллизации должна также оказывать влияние скорость падения частиц, так как с ее ростом увеличивается вероятность захвата ядер кристаллизации. В. А. Дячук [42] проводил опыты по замерзанию капель радиусом 1—1,5 мм в воздухе, в котором наблюдались ледяные кристаллы. Когда их содержание в потоке было небольшим, при скорости потока 6 м/с и температуре —6° С только 62% капель переохлаждалось до этой температуры, а остальные замерзали при более высокой температуре, при температуре —10° С 22%, а при —12° С уже 0%.[ ...]
В связи с возможным действием грозовых разрядов на кристаллизацию переохлажденных капель возникла необходимость исследовать влияние механических воздействий и адиабатического расширения воздуха на их замерзание. Гойер и Плустер [317] создавали ударные волны в переохлажденном тумане. При температурах ниже —36° С наблюдалась кристаллизация, которую, как они считают, обусловливает адиабатическое расширение влажного воздуха. Расчеты показали, что при ударе молнии адиабатическое охлаждение вблизи канала является недостаточным для того, чтобы вызвать кристаллизацию. Гойер [315] пришел к выводу, что в радиусе около 6 м от канала молнии все капли диаметром, превышающим 1 мм, претерпевают грибообразное разрушение1, что, согласно Кенигу [367], облегчает их замерзание и образование ледяных частиц.[ ...]
Рисунки к данной главе:
| Зависимость времени кристаллизации т половины капель от температуры 0. По Л. Г. Качурину [79]. |
![Зависимость времени кристаллизации т половины капель от температуры 0. По Л. Г. Качурину [79].](/static/pngsmall/358205018.png) |