У зимы много символов, которые при одном взгляде на них напоминают нам ясные холодные деньки, солнце, искрящееся на сугробах, залихватские игры и забавы на свежем морозном воздухе, а ещё ледяные узоры на стекле .
Каких только шедевров не увидишь на внутренней поверхности окна, когда на улице мороз! Люди с развитым воображением, да и простые наблюдатели, видят зимние расписные пейзажи и орнаменты, которые могут покрывать всю поверхность стекла или вкрадываться с уголков, обрамляя вид из окна. Тут и еловые ветви, и снежные равнины, и заросли папоротника, и сосновые леса, и чего только еще не привидится завороженному зрителю зимнего узорного творения.
На самом деле, вся эта красотища - естественное проявление физических явлений. Основной участник процесса - вода, известное всем сочетание двух элементов, водорода и кислорода (Н 2 О), которая знаменита тем, что может принимать три своих ипостаси: твердое, жидкое и газообразное, в пределах внешней среды с незначительным, в общехимическом понятии, изменением температуры от 0 до 100 градусов.
.jpg)
Когда в воздухе присутствует влажность, а температура опускается ниже нуля, влага постепенно конденсируется на охлажденных плоскостях. Сразу вспоминается, как в жару призывно потеют всевозможные бутылочки, охлаждаемые в холодильниках. Когда температура выше 0, водяной пар перевоплощается в жидкость, а вот когда ниже, пропуская жидкое состояние, становится льдом, точнее крохотными его кристаллами. Когда в помещении тепло, любая влага, оказавшаяся вблизи оконного стекла, за которым студено, превращается в микроледышки, попадая на выстуженную поверхность. С этим все понятно, но откуда же такие неповторимые и разнообразные узоры?
Каждое стекло не идеально чисто: оно хранит частички пыли, мелкие царапинки, отпечатки прикосновений, всевозможные «следы» воздействия окружающей среды. Влага, которая попадает на стекло, тоже не является дистиллированной. Поэтому правильные кристаллы льда с шестью гранями, которые образуются в лабораториях, на стеклах появиться не могут. Кристаллики нарастают по краям микротрещин поверхности, вокруг пылинок и других включений. Пленка влаги, даже совсем тонкая, по законам физики стремится вниз, поэтому в нижней части стекла ледяные образования всегда плотнее, а вверху - более ажурные и узорные. Имеет значение и направление воздушных потоков у стеклянной поверхности. Пока воды не слишком много, завитушки более тонкие и нежные, при увеличении количества влаги, осевшей на стекле, кристаллы начинают нарастать не только на плоскости, но и в объеме, закрывая узор плотной белой пеленой.
Некоторым ученным даже пришла в голову мысль, что все мироздания природы подчиняется идентичным законам, т.е. то, как образуются химические кристаллы, по тем же принципам образуются и выстраиваются клетки живых организмов. Именно поэтому, некоторые настекольные узоры напоминают первозданные тропические леса. Ну что ж, ученным нельзя без полета фантазии, ведь это служило началом многим открытиям.
Остается только с некоторой грустью заметить, что современные стеклопакеты, которые гордятся своим постоянством температур, уже не дают возможности насладиться художественной росписью мороза. А ведь поговаривают, что наши знаменитые кружевницы из Вологды и Костромы брали сюжеты для своих необычайных кружев тонкой работы, поглядывая зимой на замерзшее окошко…
Каждую зиму можно наблюдать на окнах великолепные узоры, которые нарисовал мороз. Они очень разнообразны и замысловаты, таинственны и просто великолепны.
Как образуются ледяные узоры на стекле?
Воздух в помещении гораздо теплее, чем на улице, да и влажность ниже. Но вблизи стекла иной раз температура может быть ниже точки росы, то есть значения, когда пар начинает конденсироваться в росу. Образуются маленькие кристаллы льда и на окне появляются ледяные рисунки.
Почему ледяные узоры всегда разные?
Потому что изменчивы условия внутри комнаты и на улице: температура, влажность, давление, скорость ветра. Даже толщина стекла, и его чистота играют роль.
Сначала морозные узоры образуются по поверхности стекла, а когда их толщина станет настолько большой, что вывод тепла наружу замедляется, то ледяные узоры начинают расти в толщину.
«Растительные» узоры появляются при высокой влажности и постепенном понижении температуры. Сначала стекло становится мокрым, а затем влага замерзает, образуя причудливые «заросли». Процесс начинается с нижней части стекла, поскольку там собирается больше воды. Да и рисунок там более крупный, а к верху он становится более мелким.
Если процесс охлаждения был быстрым, и влага не успела стечь вниз стекла, то «древесный» рисунок по всему окну будет одинакового размера.
Оконные стекла не могут быть идеально ровными и гладкими, на них почти всегда есть мелкие дефекты и царапины. Они-то и способствуют образованию другого морозного рисунка. Сначала кристаллики льда возникают вдоль царапины, образуя полоску, а затем от нее начинают ответвляться изогнутые стебли.
Раз морозные узоры на окне появляются при соблюдении некоторых условий, значит, если изменить их, то стекла останутся чистыми. Понизьте влажность воздуха или не допускайте сильного охлаждения стекла (сделать хорошую теплоизоляцию окна) и Мороз ничего не нарисует на вашем окне.
Уверен, у него и поважнее дела найдутся! Итак, мечтатели-романтики удаляются на , а хладнокровным всезнайкам я расскажу, откуда берутся лисички на окнах... А еще открою секрет, как их изготовить самостоятельно!
Кто зимой разрисовывает окна серебром?
Каких только прелестей не использует зима! Узоры на окнах, пожалуй, одни из самых впечатляющих. Однако морозные картины на стекле - это практически то же, что и иней на траве и деревьях. Во всяком случае, принцип их образования одинаков.
Воздух в зависимости от своей температуры, может содержать определенное количество воды в виде водяного пара. Поглощение воды воздухом уменьшается с понижением температуры.
Иными словами, когда становится холодно, влажность воздуха уменьшается. Поэтому избыток пара, содержащегося в нем, оседает на холодных поверхностях, то есть конденсируется.
«Но тогда образуются капельки воды или выпадет роса», - можешь справедливо заметить Ты и будешь абсолютно прав.
При плюсовой температуре, да! Иней или серебряные узоры на стеклах возникают, только когда влажный воздух охлаждается до температуры 0 °С и ниже.
Именно тогда водяной пар, словно по мановению волшебной палочки, из газообразного состояния преобразовывается сразу в твердый , минуя жидкое состояние и превращаясь в маленькие кристаллики льда. Этот процесс называется десублимацией .
Объясняя Тебе это явление, вспомнил интересную зимнюю загадку. Видимо, ее авторс физикой бы на ты. Сумеешь отгадать?
- Капелька! Стынь, охлаждайся, расти.
За ночь построй ледяные мосты.
Откуда берутся узоры причудливых форм?
Как образуются зимние цветы на окнах, разобрались. Смело похвали себя! Но как обычным ледовым кристалликам удается создавать столь причудливые рисунки?
Виной всему - царапины и неровности стеклянных поверхностей . Именно на них прежде всего оседают кристаллики: рядом друг с другом, сверху в несколько этажей или по бокам - как придется. Вот так обычный лед превращается в филигранные узоры. Странности им придают и пыль , осевшая на стекле, и разнообразные воздушные потоки (сквозняки, ветер). Вот почему каждый узор такой необычный и уникальный.
Интересно и то, что разная минусовая температура по-разному влияет на формирование кристалликов. Если термометр показывает чуть ниже 0 °С, кристаллы льда имеют форму призмы-шестиугольника. При небольших морозах (до ─15 °С) они похожи на прямоугольные пластины. Если же на улице разгуляются холода, кристаллический лед будет напоминать иголочки с тупыми концами.
Какие бывают виды морозных узоров?
Разнообразие морозных лисичек поражает, однако чаще всего стекла наших окон сияют древовидными структурами - дендритами или волокнистыми образованиями - трихитамы .
Если стекло начало остывать еще при плюсовой температуре и высокой влажности воздуха, то водяная пленка, образовавшаяся на нем, будет кристаллизоваться в форме дендритов. Неудивительно, что самые красивые и пушистые узоры возникают внизу окна, ведь там традиционно накапливается много воды.
Трихиты же образуются в местах царапин и шероховатости стекла. Поначалу возникают разнообразные (часто параллельные) кристаллические полоски, а с последующим охлаждением от основных полос начинает отходить множество изогнутых волокон. Вследствие снижения температуры трихиты превращаются в плотные ледовые волокна.
Делаем иней в домашних условиях
Превратить кухню в домашнюю фабрику инея? Запросто!
Тебе понадобятся:
- каменная соль,
- большая жестяная банка,
- раскрошенный кусок льда.
Все просто! Положи в банку два стакана ледяной крошки. Сверху насыпь стакан соли. Опять добавь два стакана растолченного льда и стакан соли. Теперь жди. Пройдет немного времени, и крошечные капельки воды, содержащиеся в воздухе, покроют внешние стенки банки, превратившись в кружево из ледяных кристаллов. И тогда весь сосуд оденет тоненькую шубку из инея. Фантастика!
Как избавиться от морозных рисунков на окнах?
Если Ты захочешь избавиться от надоедливых морозных узоров, я Тебя прекрасно пойму. Пожалуй, каждому знакома ситуация: едешь в маршрутке, а вместо нужной остановки - только серебристые ковры в окнах. Неудобно! В таком случае стекло обрабатывают специальными химическими растворами. А в помещениях - усиливают теплоизоляцию и размещают вблизи емкости с солью.
Чтобы Твои окна не затеняли морозные рисунки, соблюдай простые правила:
- регулярно проветривай дом;
- не загромождай подоконник ненужными предметами;
- помни о качественном и регулярном отоплении (теплый воздух сможет вместить больше влаги);
- перед заморозками протри стекла окон водным раствором нашатырного спирта (это лучше доверить маме).
Хаотичные линии, широкие полосы и дуги, мельчайшие древесные мотивы… Главный художник зимой — мороз, который рисует на окнах неповторимые картины. Как это происходит?
Если говорить научным языком, то происходит заиндевение внутренней поверхности стекла. Дело в том, что температура воздуха вблизи окон в зимнее время года всегда ниже, чем в остальном помещении. Холодный воздух не может содержать столько же влаги, сколько и теплый, он выпадает в виде инея зимой или росы летом. Если температура стекла выше нуля, то окна покрываются мельчайшими капельками влаги — запотевают (те, кто носят очки, поймут, о чем речь). А если ниже нуля, то водяной пар оседает не в виде капель воды, а сразу в виде кристалликов льда (то есть происходит переход воды из газообразного состояния сразу в твердое — сублимация). Такие кристаллы льда (иней) и покрывают тонким слоем стекло.
А рисунок связан с движениями воздуха в помещении: двигаются люди, работает вытяжка, окна открываются для проветривания, есть щели в рамах и т. п. Важную роль играют особенности поверхности стекла (мельчайшие царапины, пыль или отпечатки пальцев и др.). Сочетание этих факторов и формирует неповторимый морозный узор.
Заиндеветь, кстати, могут не только окна, но и любые охлажденные до отрицательной температуры предметы, которые с улицы внесены в теплое помещение. Просто выглядит иней на них не так эффектно, да и предметы эти обычно быстро нагреваются до комнатной температуры. Другое дело — окна, низкая температура которых поддерживается внешним холодом.
И главное — рисунок на окнах говорит еще и о том, что в помещении плохая теплоизоляция. В современных стеклопакетах, где используется два или даже три стекла, морозные узоры уже не образуются. В этом случае между стеклами находится вакуум с нулевым содержанием влаги и на холодном стекле (на том, что соседствует с улицей) просто нечему оседать. Сейчас удел морозных узоров — дома в деревнях, окна некоторых автобусов и троллейбусов. Прогресс оставляет романтику в прошлом…
Пейзаж тропического лета Рисует стужа на окне Зачем ей розы? Видно это Зима тоскует о весне. (Д.Кедрин)
Тема проекта: «Почему на окнах зимой появляются морозные узоры?»
Цель исследования: выяснить, почему зимой на окнах часто появляются причудливые морозные узоры.
Задачи: изучить литературу и отобрать интересные сведения, о том, как появляются морозные узоры на окнах; выяснить, почему морозные узоры бывают разные по форме; наблюдать за появлением и исчезновением морозных узоров на окнах; сделать выводы и обобщить результат наблюдений.
Гипотеза: предположим, что по форме снежных узоров можно предсказывать погоду.
Как появляются снежные узоры на окнах?
Зимой воздух около оконных стекол сильно охлаждается и часть водяных паров из него оседают на холодные стекла в виде кристалликов льда. Затем эти кристаллики начинают ветвиться и разрастаться, «рисуя» на стекле снежные (морозные) узоры.
Для того чтобы началась кристаллизация, первым ледяным кристалликам нужно на чем-то осесть. Пусть это будет пылинка. Или след от тряпки, которой протирали окна.
Дата наблюдения Время наблюдения Температура воздуха Что интересного наблюдал 01.01.2016 10.00 -12 0 На веранде образовались морозные узоры. 14.01.2016 9.30 -10 0 На окне 3 этажа школы есть узоры. Они похожи на пушистую еловую ветку 15.01.2016 12.00 -22 0 На 2 этаже школы морозные узоры похожи на перья диковинных птиц. 16.01.2016 9.35 -20 0 На окне в классном кабинете появились новые замысловатые узоры. 21.01.2016 7.40 -17 0 В классном кабинете я рассмотрела узор который похож на птицу. 28.01.2016 7.45 -7 0 Некоторые узоры на окне 3 этажа школы исчезли. Таблица наблюдений за морозными узорами
На всех ли окнах появляются морозные узоры?
Узоры не появляются на окне, если открыта форточка. На двойном стеклопакете не могут возникнуть морозные узоры Раньше когда вечером прекращали топить печь, температура стекла опускалась ниже 2 градусов. На нем замерзали капельки воды.
Какие бывают морозные узоры?
Дендриты (древовидные образования). Дендриды образуются, если влажность воздуха повышена, а охлаждение стекла началось еще при положительной температуре и продолжалось при дальнейшем понижении температуры.
Дендриты на зеркале нашей машине
Трихиты (волокнистые формы). Трихиты возникают на стекле именно в том случае, когда в наличии много царапин, зазубринок и пылинок.
Трихиты на стекле в машине у папы.
Морозные узоры на автомобиле
Когда образуются дивные картины из ледяных кристаллов?
При резком похолодании температура окон становится ниже температуры воздуха в помещении. На них и оседают теплые пары воды, находящиеся во влажном воздухе в комнате. На стеклах появляется тонкий, почти не видимый слой воды.
Народные приметы если веточки узоров были направлены вниз - погода будет снежной и пасмурной; если вверх – ясной и солнечной. прямые рисунки предвещают ещё большие холода, косые – оттепели, а более замысловатые узоры – к снегопаду.
Анализ наблюдений и выводы Цель, которую я ставила перед собой, достигнута. Я выяснила, почему зимой на окнах часто появляются причудливые ледяные узоры. Сделала следующие выводы: Морозные рисунки на стекле – это большие кристаллы льда, растущие из водяного пара на границе тепла и холода; Вид узора на поверхности стекла зависит от температуры внутри помещения и снаружи, влажности воздуха в помещении, толщины стекла и загрязненности его поверхности.
Анализ наблюдений и выводы При качественной заделке стёкол узоры на стекле не появляются, т.к. нет перепада температур. На современных окнах (стеклопакетах) морозные узоры не образуются. Мои наблюдения подтверждают гипотезу о том, что по форме снежных узоров можно предсказывать погоду.
Вологодские кружева
Литература и интернет источники Ликум А., Шалаева Г.П., Энциклопедия "Все обо всем" Издательство: Ключ-С, Слово,1994-2001гг. Сергеев И.С., Как организовать проектную деятельность учащихся, М., « Аркти », 2006г. http://сезоны-года.рф/морозные%20узоры.html http://ru.wikipedia.org http://www.booksite.ru/ http://vologda-portal.ru/
Спасибо за внимание!