Почему морозные узоры на окнах теперь встречаются гораздо реже? Почему образуются узоры на окнах зимой Почему на окнах узоры от мороза
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…
Помните, как в детстве мы льнули к окнам, на которых мороз рисовал причудливые узоры? Как интересно было разглядывать их и находить в каждом очертания фантастических цветов, придумывать сказочные сюжеты или просто водить пальцем вдоль дуг, линий и изгибов. Откуда же брались эти морозные узоры?
Отходя от языка романтики к языку науки, морозные узоры — не что иное, как заиндевение внутренней поверхности стекла. В холодное время года температура воздуха возле окон всегда ниже, чем в помещении. Холодный воздух не может удерживать в себе столько влаги, сколько тёплый. Поэтому избыток ее выпадает инеем. Если температура стекла ниже нулевой, вода оседает на него в виде кристалликов льда из газообразного состояния, минуя жидкую фазу. Эти кристаллы (иней) тонким слоем покрывают стекло.
Но откуда же берётся сам рисунок? Образуется он в связи с двумя факторами. Первый — движение воздуха внутри помещения. Второй — особенности поверхности стекла. Любая царапина, пыль, отпечаток пальцев позволяют создать свой уникальный узор на морозном стекле. Самые распространённые структуры морозных узоров — дендриты и трихиты. Дендриты — древовидные структуры — образуются, если охлаждение стекла началось при положительной температуре и продолжилось при отрицательной. В этом случае на стекле образуется тонкая водяная пленка, которая при кристаллизации замерзает в виде дендритов.
Трихиты — волокнистые структуры — образуются на острых краях царапин, которые есть на стекле. При этом сначала образуются узкие параллельные полосы, а в результате дальнейшего охлаждения от них отходят своеобразные «волокна». В современных стеклопакетах теплоизоляция не позволяет морозу рисовать на стёклах узоры. Тем с большим удовольствием мы приникаем к окнам, на которых видим зимнюю роспись, вспоминая счастливые моменты нашего детства. Вы тоже любите разглядывать зимние художества на стёклах?
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.
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!
Человеку всегда важно знать, какая будет погода, поскольку она влияет на его деятельность и самочувствие. Наблюдая природу в ненастье и в солнечный день, в сумерки и ночью, люди отмечали характерные признаки, предваряющие те или иные изменения погоды. Так появились многочисленные приметы – свидетельства народной мудрости, многие из которых основаны на простом снежном узоре.
Красив снежный узор на окнах в блеске утреннего солнца и в густой синеве зимних сумерек, когда рано утром встаешь с постели, потягиваешься, подходишь к окну… И вот, О, ЧУДО!!! На окне опять волшебство. Да, да. Не удивляйтесь. Самое настоящее волшебство: сказочные деревья, чарующий лес, необыкновенные цветы. Это так притягательно красиво, необыкновенно и загадочно, что мне всегда интересно узнать: почему мороз рисует на окнах снежные узоры? Можно ли по узору предсказывать погоду? Какие волшебные превращения образуются на стекле и зависят ли они от температуры воздуха?
Оказывается, водой! Прозрачным водяным паром, который всегда есть в воздухе. Есть он и в комнате. И между двойными рамами окон – всюду! Теплые пары воды оседают на холодных стёклах окон и превращаются в кристаллы льда, так же как снежинки в небесной вышине. Таких кристалликов много, они соединяются друг с другом. Для того чтобы началась кристаллизация, первым ледяным кристалликам нужно на чём-то осесть. На ещё не замерзшем окне первые кристаллики появляются, прежде всего, в тех местах, где на стекле есть царапины, грязь. Порой на совершенно не замерзшем стекле мороз нанижет гирлянду снежинок вдоль едва заметной царапины. Иногда стекло кажется чисто вытертым, а мороз нарисует на нём узоры, проявляющие следы салфетки, которой протирали окно.
Первые кристаллики льда на стекле - это всегда шестилучевые звёздочки или шестигранные стебельки. Но, увеличиваясь, разрастаясь, они встречаются друг с другом, давят друг на друга, сгибаются, искривляются. И появляются узоры.
Чем сильнее мороз на улице, тем больше кристаллов-льдинок образуется и
цепляется к царапинам и пылинкам на стекле.
При росте кристаллов, особенно если рост идёт очень быстро, часто образуются так называемые скелетные формы и ветвистые кристаллы, или дендриты. Примерами дендритных кристаллов и являются ледяные узоры на стекле и снежинки.
Среди снежинок встречаются «пластинки», «пирамиды», «столбики», «иглы», «стрелы», простые или сложные «звездочки» с сильно разветвлёнными лучами.
Каждая из них - единственная в своём роде. Но при этом все они имеют шесть граней и одну ось симметрии
Пространственная решётка кристаллов льда.
Шарики изображают атомы кислорода; положения атомов водорода
не показаны. Первым эту особенность снежинок отметил немецкий астроном Иоган Кеплер.
Учёные установили, что форма снежного кристалла повторяет молекулярную структуру льда – его кристаллическая решётка как раз состоит из шестиугольников.
Получается, что внутреннее строение снежного кристалла определяет его внешний облик.
Первые систематические исследования снежных кристаллов предпринял в 30-х годах XX века японец Укихиро Накайя. Он выделил 41 тип снежинок, составил первую классификацию и выяснил, что величина и форма образующихся кристаллов льда зависит от температуры и влажности.
На стекле замёрзшего окна легко увидеть, как возникают, растут и постепенно меняют свою форму кристаллы льда. Сначала морозные рисунки начинают появляться в нижней части окна. Как правило, здесь скапливается большое количество воды, а затем морозные кристаллы постепенно поднимаются вверх.
Можно расчистить в непрозрачном слое льда, затянувшего окно, круглый «глазок», подышав на замёрзшее стекло или приложив к нему палец. Если перестать греть глазок, то он опять затянется слоем льда, так же как замерзает прорубь на реке от холодного дыхания мороза.
Если понаблюдать внимательнее за тем, как закрывается глазок, можно увидеть: сначала от его краёв к середине вытягиваются тонкие иголочки – нежный, еле видимый узор. От этих иголочек в стороны ответвляются новые иголочки, перышки, звёздочки. Вот уже весь глазок покрыт ими, как тончайшим кружевом, а от краёв глазка растёт новый слой иголочек и звёздочек, закрывая первое плетение, - отдельные веточки соединяются, сливаясь в сплошной слой. Так происходит рост кристаллов льда.
Новые кристаллы всегда начинают расти от краёв глазка, от слоев льда, которые не растаяли. Этому есть простое и понятное объяснение: пристроиться к уже готовой кристаллической решётке частицам воды легче, чем начинать строить новую решётку.
Снежный кристалл часто растёт как фрактал, образуя сложную нерегулярную структуру, части которой подобны целому.
В природе фракталы можно увидеть повсюду – в очертаниях гор, рек, морских берегов, деревьев, сосудистой системы…И в морозных узорах на окнах!
Фракталы – множества с крайне нерегулярной разветвлённой и изрезанной структурой. Термин введён Б. Мандельбортом в 1975 году, хотя подобные объекты изучались в математике с конца XIX века. Основной характеристикой фрактала является дробная размерность.
Когда воздух охлаждается, содержание влаги в нём уменьшается, избыток воды конденсируется на оконном стекле. Когда температура воздуха опускается ниже 0ºС, вода кристаллизуется.
Почему же в мороз появляются рисунки на оконном стекле? С одной стороны, сами кристаллики имеют свою структуру, которая определяет рисунок. Кроме того, царапины на поверхности стекла, частички пыли, воздушные потоки помогают Деду Морозу создавать красивые узоры на окнах.