9 января 2011 г.

Капли на оконном стекле

В ответ на один из комментов к задачке про отражения свечки я рассказал, что мне вообще нравится замечать какие-нибудь физические явления в повседневной жизни, их фотографировать, а потом, рассматривая снимки, подмечать там еще больше, чем вначале увидел глазом. Вот сегодня сфотал капельки, сконденсировавшиеся из пара на оконном стекле (по клику откроется большое фото):

В этот раз задачку не задаю, а предлагаю просто полюбоваться на разные стадии процесса роста капель при осаждении пара на холодную поверхность. Хотя если кто-то заметит тут что-то не совсем тривиальное, скажите.

Вообще, этот процесс физики/химики/технологи исследовали уже давным давно в самых разных системах и с самых разных сторон (вот небольшой обзор 1992 года, выкладываю на время pdf статьи; если кто знает обзор получше, скажите).
Обычно тут выделяют четыре стадии: (1) образование зародышей капли и их рост, (2) рост капелек через слияние, (3) образование новых центров роста капель на участках, освободившихся при слиянии крупных капель, (4) стекание капель воды.

Я не следил за ростом капель во времени, но зато на фото есть участки, на которых этот процесс протекает в разных стадиях (оконное стекло слева холоднее, чем справа, поэтому слева процесс начался раньше). А в одном месте ближе к левому краю отлично видна стадия 3, произошедшая дважды:


И еще интересно, что в задаче самосборки наночастиц тоже встречается похожая физика. Вот статья 2004 года в Nature, в которой конденсация капелек воды на субстрате (и последующее их испарение) способствовало образованию регулярной решетки микроскопических наночастиц CdSe. Так что когда в следующий раз будете дышать на холодное стекло, вспоминайте и про приложения этого простого процесса в современных технологиях :)

7 комментариев:

  1. Анонимный9/1/11 23:50

    Блин, и правда..
    Потрясающие вещи вокруг нас.

    ОтветитьУдалить
  2. Анонимный10/1/11 06:56

    И снова фракталы...

    ОтветитьУдалить
  3. Анонимный10/1/11 11:39

    Интересно, что в статье капли симметричные, а на фото - принципиально нет. Возможно, поверхность жирная и смачиваемость варьируется.

    ОтветитьУдалить
  4. Подогрел стекло зажигалкой?

    ОтветитьУдалить
  5. а вот такой вопрос на пути учебу я по четвергам заходил в макдоналдс и брал кружку латте. Так вот все наверное представляют себе как она выглядит: бумажный стакан а вверху пластмассовая крышка. И меня удивляли размеры и практически полная идеальность капель. Возник вопрос чем это вызвано : Размерами неоднородностей крышки(вполне подходит если учесть конституцию крышки, а также было предположение , что это вызвано размерами пор пены латте, и что струи пара параллельны

    ОтветитьУдалить
    Ответы
    1. В том-то и прикол, что для однородных и ровных капель ничего специального делать не надо — достаточно однородный поток пара и однородные прочие условия. Никаких исходных неоднородностей (типа пор пены), которые задавали мы периодичность, не требуются, тут происходит самовозникновение паттернов.

      Удалить
  6. Кстати развивая тему -чем обусловлен вид провисающих капель на стекле . Понятноо дело более выгодной энергетически формой. А форма не напоминает путлю гистерезиса , где остаточная "намагниченность " = натяженность определяется силой тяжести)

    ОтветитьУдалить