你很可能在YouTube上看到过这样一个“神奇”的视频:冰冻的肥皂泡像雪花一样在雪球里飞舞。事实上，这种惊人的效果源于一种常见的流体力学现象。Zmescience.com网站6月18日报道，美国弗吉尼亚理工大学的研究人员在最近出版的《自然》杂志上破译了雪花玻
你很可能在YouTube上看到过这样一个“神奇”的视频:冰冻的肥皂泡像雪花一样在雪球里飞舞。事实上，这种惊人的效果源于一种常见的流体力学现象。Zmescience.com网站6月18日报道，美国弗吉尼亚理工大学的研究人员在最近出版的《自然》杂志上破译了雪花玻璃球中飞舞的冰冻肥皂泡。他们在实验室里重现了“雪球效应”，并用高速摄像机监控肥皂泡的情况。
通常室外温度低至冰点，水坑中的水会从最低温度(即水坑接触冰雪的部分)开始结晶，新形成的冰会逐渐冻结附近的水分子，最终形成冻结的水坑。但是，如果肥皂泡在低温容器里冷冻，情况就完全不一样了。起初，肥皂泡的冻结符合一般情况。随后，数百条“冻结锋面”很快遍布肥皂泡表面，冻结锋面随机出现，甚至在肥皂泡表面移动，从而产生了“雪球效应”。
研究人员在实验中发现了两种不同的冷冻方法。第一个是研究人员在冷冻室内将大量肥皂泡冷却到零下20摄氏度时发现的。肥皂泡这种华丽的结晶现象与流体力学中的马兰戈尼流动有关:当流体需要在界面上从低表面张力区流向高表面张力区，或者从高温区流向低温区时，就会发生马兰戈尼效应。当肥皂泡冻结时，仍然是液体的那部分泡沫开始移动，并在移动过程中“搅动”冰晶。每个冰晶都会造成局部冻结，从而加速肥皂泡的冻结过程。
肥皂泡冷冻的第二种方法是在室温下记录的。研究人员向冰中吹肥皂泡，之后发生的事情与之前的场景大相径庭。肥皂泡与冰接触的部分冻结，而其余部分保持液态。然后，半液体半冰冻的肥皂泡在温暖的室内空气中漂浮。当空气从冰冻的肥皂泡中渗出时，肥皂泡破裂了。
虽然现在对大多数读者来说还是一个炎热的夏天，但是下次下雪的时候，你可以试着自己制造一个类似的“雪球效应”。读者需要的是肥皂等简单物品和丰富的想象力。如果读者想尝试其他很酷的马兰戈尼效应实验，可以尝试一个简单的操作:在下雪天，将牛奶(脂肪含量较高的更好)和食用色素倒入一个浅容器中，然后滴一滴肥皂或酒精，然后等待很酷的场景出现。
杰克原创
编译:雷新宇
回顾:独自
编辑:唐
期刊来源:自然
期刊编号:0028-0836
原始链接:
https://www . zmescience . com/science/news-science/freezing-soap-bubbles-005432/
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