Лід шипами непарні структур льоду, які іноді виростають з підноси кубика льоду. На відміну від деяких дивних речей, які ви могли б знайти ростуть у вашому холодильнику, льоду шипи зроблені з нічого, крім льоду. Лід шипи результаті фізики, а не біології.
Ось деякі фотографії, які я взяв з льоду шипи, які росли у мене на кухні морозильник. Вони виглядають дуже схоже на вапняк сталагміти в печерах, хоча і не було води скапує в морозильнику, коли ці сформований.
Щоб побачити на власні шипами лід, зробити кубики льоду в звичайний лоток для кубиків льоду, у звичайній морозильній камері побутового, але за допомогою дистильованої води, які можна купити в більшості супермаркетів близько долара за галон. Ми спробували кілька різних морозильні камери, і майже завжди є лід шипами, щоб рости.
Лід шипами рости, як води в лоток для кубиків льоду перетворюється на лід. Води спочатку замерзає на верхній поверхні, по краях, що стане кубика льоду. Лід повільно замерзає від краю, поки тільки невеликий отвір залишається незамерзаючих на поверхні. У той же час, в той час як поверхня замерзання, більше льоду починає формуватися навколо сторін куба.
Так як лід розширюється при замерзанні, лід замерзання нижче поверхні починає штовхати воду через отвір у поверхні льоду (див. схему). Якщо умови будуть в самий раз, то вода буде змушений через отвори в льоду, і він замерзне в лід шип, небагато, як лава вихлюпується з отвору в землі, щоб робить вулкана. Але вода не стікає сторін тонким шип, так що в цьому він відрізняється від вулкана. Швидше за все, вода замерзає по краю труби, і тим самим збільшує її довжину. Шип може продовжувати рости вище, поки вся вода замерзає, відрізавши поставки, або поки трубка замерзає закриті. Високий шип ми бачили, що ростуть у звичайній лоток для кубиків льоду 56 мм (2.2in) в довжину.
Більшість підноси кубика льоду виробляють кілька шипів, але, як правило, тільки якщо дистильована вода. Мільйони людей роблять кубики льоду кожен день, використовуючи звичайну водопровідну воду, і більшість не бачать льоду шипи. Як не дивно, деякі люди часто отримують багато льоду шипи використанні звичайної водопровідної води, але це, здається, рідко.
У мене є деякі ідеї про те, чому дистильована вода може зробити льоду шипи легше, ніж водопровідна вода, але поки я не можу пояснити, чому деякі водопровідної води роблять рясні шипи льоду. Ми виміряли ймовірності лід шип освіта в залежності від солі (NaCl) концентрації в дистильованій воді, при фіксованій температурі від-7С, яка показана на графіку праворуч. Дуже небагато солі необхідно, щоб убити льоду шипи. Всі водопровідної води містять відносно високі концентрації різних мінеральних солей, тому мабуть різних домішок по-різному впливають на формування льоду шип.
Температура, звісно,??фактор при вирощуванні льоду шипи, і ми зробили експериментів, які показують, що шипи, швидше за все, утворюються, коли температура трохи нижче заморожування (див. графіки нижче). Я не зовсім впевнений, чому це так, але я підозрюю, що лід замерзає труба закрита до трубки стає дуже довго, якщо температура дуже низька. Таким чином, якщо морозиво дійсно важко, ваш морозильник занадто холодно, щоб зробити багато льоду шипи.
Ми також виявили, що лід шипами формі з більшою готовністю, якщо ми встановимо вентилятор, який видуває повітря в морозильну камеру навколо. Це, напевно, тому що рух повітря забезпечує деяку випарного охолодження, що робить верхню частину льоду шип заморозити більш охоче, так що труба може розвиватися далі, перш ніж вона замерзає закриті. При оптимальній температурі, і з повітря дме над заморожування льоду, близько половини кубів на лоток для кубиків льоду буде розвиватися льоду шипи.
Графіки на цій сторінці були зроблені Кевіна Луї (праворуч), студент Каліфорнійського технологічного інституту, який провів літо зростаючої тисяч кубиків льоду для дослідження фізики за обмерзання шип.
Я вперше познайомився з явищем лід шип Джоном Купером, хоча ряд додаткових "спостереження" були опубліковані в різний час в Інтернеті, наприклад, тут і тут. Натисніть тут для іншого інформативні льоду шипи сторінки з Університету Торонто.