дурацкий вопрос дня

[avva]

Я наливаю в чашку воду из фильтра и достаю из морозилки пластиковую формочку, в которой лежат кубики (точнее, полусферы) льда. Достаю из неё один такой кусочек льда и кидаю в чашку. Через пол-секунды слышится странное похрустывание, и действительно, кусочек льда в воде как бы трескается внутри: если его достать из воды, вместо прежней гладкости в нём теперь заметны трещины и неровности.

Почему такое происходит, интересно? Почему он не тает просто? Раньше такого не замечал. Это всегда происходит или как-то связано с формой кусочков льда или чем-нибудь ещё?

Comments

[luchik.livejournal.com]

спать надо идти - он тебе намекает :)

[amigofriend.livejournal.com]

Если вода не очень горячая - то всегда. Объяснить не могу, нутром чую.

[drw.livejournal.com]

Вы хотите сказать, это не связано с неравномерным нагреванием?

[amigofriend.livejournal.com]

Придумал объяснение, но LJ съел коммент. Ну и фиг с ним.

Re:

[avva.livejournal.com]

Я не знаю просто. А почему неравномерное нагревание должно привести к потрескиванию?

Я, возможно, не до конца объяснил мотивацию своего вопроса. Вот я сегодня заметил, что эти кусочки льда так трещат в воде. Мне интересно то, почему они трещат, а также интересно вот что: это они всегда так трещали, а я не замечал (что в принципе возможно, т.к. мне свойственно не замечать такие вещи, и, кроме того, я редко пользуюсь кубиками льда), или они не всегда так трещат, а только при некоторых условиях (м.б. зависит от температуры воды, или степени чистоты льда, или формы кубиков, или ещё чего -- не знаю).

[shvarz.livejournal.com]

По-моему почти всегда.

Объяснение? Точно не уверен, но мне кажется это должно быть связано с тем, что вода при замерзании расширяется. Кубики льда в формочках начинают замерзать с краев. Так что лед, который образуется внутри кубика, находится под давлением. Когда Вы кидаете кубик в стакан, то его поверхность тает и ослабляется, и внутреннее давление ломает лед.

[amarillo.livejournal.com]

Всегда трещали, чем теплее вода, тем сильнее. Почему - не знаю.

[avva.livejournal.com]

Тоже верно :)

[berezin.livejournal.com]

Это связанно с неоднородностью самого фрагмента льда (и с неравномерностью его замерзания-отмерзания). Правда есть и сложные факторы (теория больших структур), но они, мне кажется, погоды не делают.
Вода, кстати, чрезвычайно мало изученное вещество. Удивительно мало.

[drw.livejournal.com]

Ну, как я это понимаю -- если кубик нагревается неравномерно, то и расширяться он будет неравномерно; внутри кубика создаётся напряжение и появляются трещины. Как это со стеклом происходит, например.

Но всё же shvarz лучшее объяснение дал, по-моему.

[krace.livejournal.com]

всегда происходит, но заметно только если кубик достаточно крупный.
то же самое происходит, если идти даже по достаточно толстому льду.
внутренние напряжения + нарушение структуры внешних слоёв

у кого там в комментариях про стеклянные шарики упоминались взрывающиеся "слёзы"?

[leonid99.livejournal.com]

Хорошо еще, что Вы не задали Большой Кубиковый Вопрос, который меня интересует уже лет одиннадцать. Почему кубики, которые в стакане плавают рядом, касаясь друг друга, слипаются?
А вообще мне этот thread напоминает тот пресловутый форум с мобилами и микроволновками :).

воду? оригинально-с

[tom-ohawk.livejournal.com]

даже смутили. не пробовал заливать кубики льда водой,
висками, бейлизами, один раз даже мартына, но водой.. надо
будет попробовать, это типа круто

Анатолий, вода при замерзании расширяется, поэтому, если промораживать
лед в форме - лед сперва образуется сверху, затем на боковых поверхностях,
прилегающих к стенке, затем, когда она будет промерзать дальше именно на
внешние поверхности образуется давление. Теперь, если бросить кубики в
жидкость (у воды теплопроводность выше чем у воздуха), то грани начнут
трескаться, даже не по причине того, что в воде обязательно содержится хоть
сколько-то твердых частиц (пыль, муть всякая), а хотя бы потому, что ничего
идеально-равномерного не бывает. В качестве эксперимента можно попробовать
морозить воду в чем-нибудь не сильно давящем, тогда, скорее всего внутреннего
напряжения не будет, например подвесить в морозилку чистый презерватив,
налитый водой на ниточке, но я не рискну, если кто-нить из моих домашних
обнаружит сию конструкцию, то маловероятно, что объяснение "это типа физический
эксперимент" навряд ли убережет меня от вызова за мной скорой психиатрической помощи..
:)

[drw.livejournal.com]

Да чёрт с ними, с кубиками.

Вот объяснил бы кто-нибудь популярно, почему третий закон Ньютона не выполняется для взаимодействия элементов тока.

[bubnov.livejournal.com]

редко ты пьешь виски со льдом, надо пологать
предыдущий оратор правдоподобно разъяснил
я вспомнил, что в scientific american есть рубрика для таких вопросов; в одном из последних выпусков подробно объясняли, why computers crash.

Re:

[avva.livejournal.com]

Факт, редко.

[malaya-zemlya.livejournal.com]

И для тока он тоже выполняется, если само электромагнитное поле при этом учитывать - у поля тоже импульс имеется. А третий закон - это закон сохранения импулься в старомодной формулировке.

А вообще, про это во 2-м томе феймановских лекций написано.

Re: воду? оригинально-с

[artsight.livejournal.com]

Основного то так и не сказал, почему собственно кубики трескаются? -)
Объясню, как мне это представляется, законченному физику и математику...
Лед - плохой проводник тепла, и обладает большим коэффициентом теплового расширения. Когда кубик попадает в горячую воду, его поверхностный слой прогревается. В то же время существует некоторая пауза между моментом нагрева до 0 градусов и плавлением (фазовый переход тоже требует энергии). Вот в этот момент тот самый поверхностный слой расширяется, создавая напряжение в материале, которое собственно и приводит к образованию трещин.
З.Ы. Удивительно, неужели тут одни математики? -)

[ex-petruha.livejournal.com]

Трещат потому что раскалываются.
Раскалываются оттого что объемы тел разных температур различны.

Таким же образом разрушаются горы: вода попадает в трещины, после замерзает и за счет наличия кристаллической решетки увеличивается в объеме. казалось бы чем больше температура тем больше кинетическая скорость молекул и тем больше объем. Но нет, кристаллическая решетка по моим представлениям является исключением из этого правила.


И еще: у меня кубики люда трескались всегда.

[kurica.livejournal.com]

"why computers crash" они тоже потрескивают если их опустить в теплую воду? А вообще вы все провокаторы. Пошла на кухню искать в чем бы резиновом заморозить воду, нашла банку сгущенки, пришлось вскрыть. Ох, будет тошнить.

[bubnov.livejournal.com]

ух ты, ни разу не видел сгущенку в резиновых банках!

[(Anonymous)]

Ever heard about thermal expansion ? Another clue - ice is a bad thermoconductor .

[m-elle.livejournal.com]

резиновую?

[m-elle.livejournal.com]

Бубнов, Вы мне это прекратите...
:)

Опаньки!

[http://users.livejournal.com/_emerald_/]

Это с каких это пор он не выполняется? :). Переведите силы в вектора и/или импульсы, все выполнится :).

Капилярные явления?

[http://users.livejournal.com/_emerald_/]

вы какие кубики имеете в виду?

[bubnov.livejournal.com]

а я че, я ниче

[mudak.livejournal.com]

Эт всё фигня, здесь-то всё довольно просто (народ уже объяснил), а вот есть такой малообъяснённый факт, что горячая вода может замерзать быстрее холодной при прочих равных условиях.
http://crib.corepower.com:8080/~relfaq/hot_water.html

[toshick.livejournal.com]

Такое бывает при большой разнице температур воды и льда - либо вода горячая, либо лед охлажден в морозилке. А вот если бросить лед около 0 в воду около 0, эффекта не будет. Связано действительно с тепловым расширением.

[vrushka.livejournal.com]

У МЕНЯ НЕ ТРЕЩАТ!!! причем почему-то никогда эти самые ледышки не трещат (ни в виски ну нигде)...похоже на слоган: МОИ ЛЕДЫШКИ НЕ ТРЕЩАТ (whatever it means)

[abys.livejournal.com]

Правдоподобно.
Тогда это должно зависеть от скорости замерзания льда. Если она быстрая (закалка), внутренние напряжения возникнут, если нет- не должны

[abys.livejournal.com]

Выполняется. Этот случай разобран кажется и у феймана, и у Сивухина. Хотя может и ошибаюсь (про учебники, не про закон)

[ex-chenille.livejournal.com]

А я-то уж было подумала, что авва решил написать нежный пост. Ан нет, всё вопросы, и исключительно научные. Не надоело?

[avva.livejournal.com]

Дорогая chenille, чего Вы от меня хотите?

[ex-chenille.livejournal.com]

Да ну вас, авва, что можно от вас хотеть?

[avva.livejournal.com]

Опять какие-то шпильки непонятные.

Вы, наверное, неприятная особа.

Ну и Бог с Вами.

Re: Опаньки!

[drw.livejournal.com]

Перевести силы в векторы, говорите?

[ex-chenille.livejournal.com]

Крайне неприятная. Привет!

[a2kat.livejournal.com]

Не знаю как там с кубиками и почему, но после хорошей сауны прыгая в холодный бассейн испытаваешь такое наслаждение что действительно потом хочется "треснуть"...

Re: воду? оригинально-с

[avva.livejournal.com]

Большое спасибо!

Re: воду? оригинально-с

[avva.livejournal.com]

Спасибо за объяснение ;)

[avva.livejournal.com]

Спасибо!

холодные и липкие кубики

[samtaburetkin.livejournal.com]

У кубиков льда, свежедостанных из холодильника, температура где-нибудь минус 8-12. Представим себе, что происходит на границе отдельно взятого кубика: его край нагревается до 0, оплавляется, молекулы воды отрываются... жуть на молекулярном уровне, в общем. Если кубик омывается водой достаточно хорошо (взболтнем стакан), то на место холодной воды при нулевой температуре (свежестаявших слоев льда) будет поступать вода из объема (bulk) стакана, температурой градусов двадцать, и приносить достаточно тепла для дальнейшего оттаивания.

Что же происходит, когда два кусочка льда приближаются друг к другу? У обоих температура внутри минус что-то, они оба окружены тонким слоем холодной воды с температурой таяния льда... и если нет притока теплой воды и оттока холодной (стакан на место поставь, хватит баловаться), то вода при нулевой температуре вблизи твердых стенок кубика начинает охлаждаться большими и сравнительно теплоемкими кубиками. Вода замерзает, и вместо тонкого слоя холодной воды с нулевой температурой между кусочками льда мы имеем уже ледяной мостик между ними.

Так что тут все как раз очень просто :).

Что касается исходного вопроса, то про напряжения при нагревании я подумал (в бытность студентом-электронщиком приходилось сталкиваться с рабочими температурами в диапазонах 500-900-1200... хорошо еще, что не голыми руками :)). А вот при возникновении напряжений при замерзании -- как-то нет. Не было практики кристаллизации в фиксированном объеме. Позор на мою седую голову, не верьте моему постингу ;). Зато я знаю, что с точки зрения физхимии вода -- одно из уникальных веществ, расширяющееся при замерзании. Подавляющее большинство жидкостей и расплавов при кристаллизации в объеме уменьшается. (Это к вопросу об изученности свойств воды :)).