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.
Морозные узоры на оконных стеклах - это, по сути, то же самое, что и иней, который образуется на земле и на ветвях деревьев. Механизм образования инея и этих узоров одинаков.
Если воздух охлаждается, то в нем снижается содержание влаги. Морозные узоры на стекле и иголки инея образуются в том случае, если влажный воздух охлаждается до точки замерзания воды, то есть до 0°С. При этой температуре происходит конденсация избытка влаги, содержащегося во влажном воздухе, на холодных поверхностях. При этом вода кристаллизуется, то есть превращается в мельчайшие кристаллики льда. Таким образом, вода, содержащаяся во влажном воздухе, при 0°С переходит из газообразного состояния в твердое (кристаллическое), минуя жидкую фазу.
Почему же кристаллики льда образуют такие причудливые формы? Виной тому неровности и царапинки на поверхности стекла. На них ледяные кристаллики образуются в первую очередь. Кристаллики осаждаются один за другим, друг на друга - и получаются удивительные неповторимые узоры. Помимо неровностей стекла, в "рисовании" узоров участвуют частички пыли на поверхности стекла и воздушные потоки.
Среди разнообразия морозных узоров наиболее часто можно встретить древовидные структуры - их называют дендритами и волокнистые формы - трихиты.
Дендриты образуются, если влажность воздуха повышена, а охлаждение стекла началось еще при положительной температуре и продолжалось при дальнейшем понижении температуры. В этом случае на стекле сначала образуется водяная пленка, которая при замерзании кристаллизуются в виде дендритов. Чаще всего этот процесс начинается в нижней части стекла, потому что там под воздействием силы тяжести скапливается больше воды. Именно поэтому в нижней части оконных стекол дендриты обычно более крупные, а чем выше, тем ледяные "веточки" тоньше и мельче. Если же стекло увлажняется при охлаждении равномерно, то есть покрывается более-менее ровной пленкой воды, то "ветки" дендритов примерно одинаковы по величине по всей поверхности стекла.
Если на стекле есть царапины, то на их острых краях образуется второй вид узоров - трихиты. Сначала образуются узкие параллельные кристаллические полоски. При дальнейшем охлаждении "вырисовываются" волокна, отходящие от основного "стебля". Чаще всего и "стебель" и "волокна", отходящие от него, не прямые, а слегка изогнуты.
Можно ли сделать так, чтобы морозные узоры не появлялись на оконных стеклах зимой? Можно!
Мы уже говорили о том, что непременным условием образования морозных узоров является повышенное содержание влаги в воздухе и холодное стекло. Если исключить любой из этих факторов, Дед Мороз не сможет украшать оконные стекла своими картинами.
Так, например, можно уменьшить влажность воздуха у поверхности стекла, тогда конденсации воды на нем происходить не будет. Для этого можно поставить между оконными стеклами стакан с концентрированной серной кислотой - известно, что она хорошо поглощает влагу из воздуха.
Второй путь - не допустить, чтобы стекло сильно охлаждалось. Делают это путем тщательной теплоизоляции внешнего оконного стекла в местах его соприкосновения с рамой.
С приходом зимы мы часто наблюдаем, как на наших окнах образуются волшебные узоры, которые порой составляют пейзажи необыкновенной красоты. Еще в детстве нам говорили, что эти изумительные картины по ночам рисует, своей волшебной кистью, не кто иной, как Дед Мороз. И, несмотря на то, что это сказка – от нее становится светло и тепло на душе.
Что же собой представляют морозные узоры? Морозные узоры - это скопление мельчайших ледяных кристалликов. Учеными было установлено, что разновидность кружевной росписи на окнах весьма многообразна – их количество достигает несколько миллионов. На окнах могут быть изображены самые различные картины: цветы, деревья, листья, животные, люди, птицы и т.д. Это настолько тонкая работа, что позавидовали бы даже сами ювелиры.
На сегодняшний день, не существует ни одного человека, который бы не созерцал это великолепное и загадочное явление. Но мало кто задавался вопросом: как и почему это происходит?
В действительности, эти необычайно волшебные морозные узоры на стеклах возникают в результате конденсации водяного пара. Как известно, при минусовой температуре вода начинает кристаллизироваться, что и происходит на окнах.
Главная причина возникновения ледяных кристаллов является очень высокая влажность и охлаждение стекол продолжительное время.
Как было выше сказано, существует очень большое количество разновидностей ледяных рисунков, но чаще всего можно встретить узоры древовидных форм (дендриты) и волокнистых форм (трихиты). Однако все виды зимних пейзажей появляются на наших окнах благодаря различным условиям формирования, состояния и остывания водяных паров.
Зафиксировано, что при температурах начиная с нуля и до минус 6 градусов включительно, на стеклах появляются кружевные узоры в форме равномерного слоя рыхловатого льда. Первые ледяные кристаллики формируются в мельчайших сколах и трещинах, после чего постепенно начинают разрастаться по всей поверхности, создавая фантастические рисунки на окнах.
Ученые установили, что дендриты появляются на стеклах при условии очень высокой влажности и достаточно теплой температуры в помещении. Изначально на окнах появляется тонюсенькая водная пленка и только потом происходит кристаллизация, потому что в нижней части окна слой воды больше. Именно тут происходит создание изумительных морозных картин. А вот при нехватке влаги на окнах возникают дендриты миниатюрных размеров. По острым краям стекол, где часто образуются трещины или сколы, как правило, образуются - трихиты.
Хоть великолепные морозные узоры на окнах уменьшают пропускание солнечного света наших стекол, но они все-таки необычайно фантастические. Если кому-то не нравятся такие шедевры, то это можно легко предотвратить. Для этого нужно лишь на подоконник поставить емкость с солью и тогда узоры не появятся. С приходом металлопластиковых окон, увидеть такую красоту стало очень не просто, потому что вместе с этим появились и энергосберегающие стекла, у которых степень теплоизоляции намного выше, нежели у обычных.
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!
Символом зимы в прошлые века являлись не только лютые морозы и снежные сугробы, но и ледяные узоры на окнах, которые по старинному поверью рисует сам Дед Мороз. Ледяные кристаллы образуют на стекле в неповторимые картины, в которых можно разглядеть лесную чащу, необычных животных, сказочные деревья и цветы, море, звезды. Чтобы на окнах расцвели ледяные сады, необходимо, чтобы воздух в помещении был влажным, а за окном была минусовая температура.
Почему на окне появляются морозные узоры
Все помнят притчу о том, что морозные узоры на окне рисует Дед Мороз. Он незаметно подкрадывается ночью к окну и выводит на нем тонкой ледяной кисточкой неповторимые морозные картины. На самом деле все гораздо прозаичнее. Если в помещении влажный воздух, а на улице температура от нуля градусов Цельсия и ниже, то лишняя влага конденсируется на холодной поверхности оконного стекла. Здесь водяной пар охлаждается и переходит из парообразного состояния в твердое, образуя тонкие кристаллы.
Любое идеальное с виду имеет микроскопические зазубрины и царапины. Влага, которая оседает на поверхности стекла, кристаллизуется прежде всего на этих мельчайших дефектах, и только потом к первым кристаллам цепляются новые и новые, формируя узоры. Порой для появления ледяных узоров достаточно пылинок, которыми усеяна поверхность стекла, или разводов, которые остаются после мытья окон. А еще появлению узоров способствуют сквозняки и воздушные потоки. По способу образования морозные узоры делятся на два вида: дендриты – ветвистые узоры, которые напоминают деревья, и трихиты, которые больше похожи на звезды.
Почему на пластиковых окнах нет узоров?
Узоры на окнах морозной зимой появляются когда на поверхности холодного стекла конденсируются пары воды из воздуха и далее кристаллизуются, образуя лёд. Другими словами, стекло и слой прилегающего воздуха должны быть достаточно холодными. У пластиковых окон термоизоляционные свойства лучше, чем у деревянных окон, поэтому температура стекла с внутренней стороны выше. Следовательно, конденсация с кристаллизацией протекают хуже. Проще говоря – старые деревянные окна «дышат» и холод поступает в квартиры, и от перепада температур образуются узоры.
Старые деревянные окна - это двойные рамы, в которые вставлены одинарные стёкла без стелопакетов. Рамы не герметичные, между ними (и значит, между стёклами) - обычный комнатный воздух, на холодном стекле идут процессы конденсации влаги и кристаллизации. А в окнах ПВХ используют - два или три стекла, герметично проклеенных. Между стёклами стеклопакета не влажный комнатный воздух, а сухой, очищенный от пыли и влаги или инертный газ. Вот и получается, что на самом холодном наружном стекле конденсироваться нечему - в камере стеклопакета нет влаги, а на внутреннем стекле узоры не образуются, так как оно слишком тёплое.
Есть и другая причина: старые деревянные окна, как правило «грязнее» окон ПВХ, то есть на поверхности таких стёкол больше пыли, а именно на частицах пыли кристаллизуется вода.
Если ледяные узоры появились на окнах ПВХ - это означает, что окна установлены не совсем правильно, недостаточно уплотнены специальной резинкой, стеклопакет не герметичен... Обращайтесь в
