肥皂泡如何冻结 | 《自然-通讯》

来源：Nature自然科研

本周《自然-通讯》发表的一篇论文How soap bubbles freeze揭示了肥皂泡是如何冻结，以及所谓“雪花玻璃球效应”(snow-globe effect)是如何产生的。

冷库内一块冰上的泡泡结冰的过程。

来源：Farzad Ahmadi 和Christian Kingett

肥皂泡在特定条件下冻结时，可以观察到内部有大量不断生长的冰晶在盘旋，让人不禁联想到雪花玻璃球。然而在此之前，未有研究调查过这种现象背后的物理机制以及肥皂泡是如何冻结的。

冷库内一块冰上正在结冰的泡泡。

来源：Farzad Ahmadi 和Christian Kingett

美国弗吉尼亚理工学院的Jonathan Boreyko及同事研究了主导肥皂泡冻结的热传递过程。他们在不同环境温度下，将肥皂泡置于冰冷的表面，并记录下了冻结过程。他们观察到了两种不同的冻结机制，具体视温度而定。

一块冰上正在结冰的泡泡。

来源：Farzad Ahmadi 和Christian Kingett

当周围温度与肥皂泡温度一样时，冻结从肥皂泡底部开始，并会产生马拉高尼流（液体从表面张力低的地方流向表面张力高的地方），导致冰晶脱离冻结界面，并在肥皂泡周围旋转，就像雪花玻璃球里面的雪花一样。之后，随着冰晶不断生长和并合，肥皂泡完全冻结。但是，当周围温度为室温时，冻结界面会缓慢向上扩展，最终在肥皂泡中间位置停止——因为传导不良。这样半冻结的肥皂泡先会保持均衡状态，直到最后液体圆顶坍塌。

半冻结泡泡的坍塌过程。

来源：Farzad Ahmadi 和Christian Kingett

作者认为这项发现有助于人们更好地理解热传递现象。ⓝ

ncomms|doi:10.1038/s41467-019-10021-6

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How soap bubbles freeze

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