Mikkel Christensen wrote:
> Ligesom regndråber ikke kan dannes uden der er f.eks. støvpartikler
> den kan samle sig om, mener jeg også der skal være et fremmedlegeme
> til stæde krystaliseringen kan begynde på.
Normalt er det støv og andet skidt der leder til krystallisering,
men den kan også ske af sig selv, men ved en lavere temperatur.
Årsagen er at hvis du har vand ved lidt under 0 grader, så opstår
der spontant små is krystaller, vandmolekyler, der er med i is krystallet
har en lavere energi end vandmolekyler ved 0 grader i væske form.
Men der er også en overflade energi fordi vandmolekyler i væske
form ikke kan lide at være i nærheden af iskrystallet.
Dvs. energien af et krystal som funktion af størrelsen r
vil være E(r) = konst1 r² - konst2 r³ hvor konst1 og 2 er to
materiale afhængige parametre. (man kunne også addere et
led der afhænger af krumningen af overfladen, det vil have
formen +konst3/r )
For små r dominere overflade energien over "volumen" energien
og der en energi barriere med en kritisk størrelse rkrit, der
skal overvindes. Langt de fleste iskrystaller vil således
smelte igen, og væsken fryser derfor ikke. Hvis du køler nok
så øger du chancen for at et af dem når den kritiske størrelse,
og så reduceres energien ved at det kan vokser sig større og
større.
Dette er homogen nukleation.
Hvis du nu har skidt som f.eks. støv partiler i vandet, så kan
iskrystaller dannes på overfladen af støv partiklerne, de har
derved en reduceret overflade til vandet og energibarrieren er
derfor lavere og den kritiske størrelse er mindre.
Dette er heterogen nukleation. Og er det typiske tilfælde.
http://www.google.com/search?num=50&hl=en&lr=&ie=UTF-8&q=homogeneous+heterogeneous+nucleation+water&spell=1
Det betyder også at hvis du f.eks. har vanddråber i atmosfæren
så vil frysepunktet være en funktion af størrelsen af dråben,
specielt vil frysepunktet være lavere end for et glas vand.
Fordi volumen energien r³ kan være lille ifht. overflade energien.
Hvordan dette præcist hænger sammen, er vist noget som der
stadigt diskuteres, men som har relevans for klimamodeller
der forsøger at forudsige nedbør, og hvordan det påvirkes
af luft forurening og stråling fra solen.
--
Mvh. Carsten Svaneborg
http://www.softwarepatenter.dk