肥皂泡結冰——有兩種不同的現象

最近美國弗吉尼亞理工學院Jonathan Boreyko與同事共同研究了肥皂泡的結冰過程。它們發現肥皂泡周圍的溫度不同，肥皂泡結冰的現象也不同，下圖為在冷庫中肥皂泡的結冰現象。

然而當肥皂泡在室溫下的冰面上結冰時，並沒有上面美麗的結冰過程。而是肥皂泡慢慢的變小，最後貼附在冰面上結冰。

對於這兩種現象的不同，Jonathan Boreyko 給出瞭解釋。第一種情況，當肥皂泡周圍溫度很低時，結冰從肥皂泡底部開始，晶粒因馬拉高尼流現象，會向上移動，產生美麗的旋轉雪花。漸漸的晶粒越來越多，最後被完全凍結成冰球。第二種情況，肥皂泡在室溫下的冰面上結冰時，由於水的導熱性不好，肥皂泡上下溫度相差大，所以凍結面會慢慢的上升而不會產生晶粒；導致肥皂泡是慢慢的向下縮小，最後肥皂泡完全塌陷。

下面簡單介紹一下馬拉高尼效應，即當一種液體的液膜當受外界擾動（如溫度、濃度）而使液膜局部變薄時，它會在表面張力梯度的作用下形成馬拉高尼流，使液體沿最佳路線流回薄液麵，進行“修復”。