Prämisse: Ich lebe an einem Ort, an dem es in jeder Hinsicht zweifellos Winter ist. Ich fuhr die Straße entlang und fuhr an einem See vorbei. Es gab kürzlich einen plötzlichen Temperaturabfall (von über dem Gefrierpunkt, aber immer noch ziemlich kalt auf deutlich unter den Gefrierpunkt) über Nacht. Das Wasser war noch nicht zugefroren.
Während der Fahrt fiel mir auf, dass der Beginn des Gefrierprozesses des Wassers an der Grenzfläche zwischen Wasser und Umgebungsluft kontraintuitiv zu sein schien. Während ich halb (und zugegebenermaßen naiv) erwartet hatte, dass sich das Eis an den äußeren Rändern des Sees zu bilden beginnt und nach innen gleichmäßig weiter zufriert, schien das Eis nur auf einer Seite des Sees zu beginnen. Ich fuhr später im Laufe des Tages vorbei, und der Mangel war fast eingefroren, ohne ein Stück der Seite, die ursprünglich bei meiner ersten Beobachtung nicht eingefroren war.
Die Details sind eher unwichtig. Ich bin mir der Tatsache bewusst, dass dies kaum eine kontrollierte Umgebung war, daher bleibt die Frage, wie wir die Art und Veränderungen innerhalb der Grenzflächen einer Substanz und ihrer Umgebung während des Phasenwechsels am besten beschreiben oder vorhersagen können Substanz? Was diese Frage aufwirft, ist insbesondere die Tatsache, dass es einen „bevorzugten“ Ursprung für die systematische Verbreitung des Einfrierens zu geben schien. Ich bin gespannt, warum das so ist und ob es vorhersehbar ist. Es könnte durchaus nur von den besonderen Eigenschaften des Sees / der allgemeinen Substanz abhängen, aber wenn ja, bin ich neugierig, welche Größen diese schnellen und offensichtlich schnelleren Übergänge beeinflussen.
Meine erste Intuition war, dass vielleicht einige Teile des Sees tiefer sind und daher eine größere Wärmeübertragungsrate zwischen der kalten Luft/Wasser-Grenzfläche und dem darunter liegenden Wasservolumen stattfindet, was dazu führt, dass diese Oberfläche langfristig langsamer gefriert. Aber das scheint nicht mit der Tatsache vereinbar zu sein, dass einer der Ränder des Sees bis zum Ende völlig ungefroren blieb – höchstwahrscheinlich war dieser Rand kein senkrechter Abfall und wäre daher auch Opfer einer früheren Vereisung geworden. Angenommen, der See ist ein stilles Gewässer - gibt es da irgendwelche Gedanken?
Etwas verwandte Frage hier .
Seen gefrieren an ihrer Oberfläche, weil Wasser zwischen 0 und 4 Grad Celsius mit der Temperatur an Dichte abnimmt. Das bedeutet, dass das wärmere Wasser sinkt und das kalte Wasser an die Oberfläche steigt. Diese Konvektion ist viel schneller als jede andere Art der Wärmeübertragung. Das bedeutet, dass beim Kühlprozess das Wasser gut durchmischt wird, bis die Oberflächentemperatur 4 Grad erreicht, und von da an die Wärmeübertragung verlangsamt wird.
Wenn nun die Luft über dem See auf eine konstante Temperatur unter dem Gefrierpunkt gezwungen würde, würde sie tatsächlich von den flacheren Regionen gefrieren, die sich zuerst zu den tieferen hin ausbreiten würden.
Wenn jedoch ein Wind über den See weht, wo die einströmende Luft eine konstante Temperatur hatte, dann erwärmt der See die Luft, während sich die Luft über den See bewegt und ihn kühlt. Dies bedeutet, dass die Luft am anderen Ende des Sees wärmer wäre, sodass die Wärmeübertragung langsamer wäre. Dies führt dazu, dass die windzugewandte Seite des Sees vor der windabgewandten Seite zufriert.
Benutzer56903