SciRep: при замерзании жидкости создается давление, способное сминать сталь

Группа исследователей из Амстердамского университета изучила причину, по которой стеклянные емкости с водой могут трескаться в морозильной камере. Результаты их работы были опубликованы в журнале Scientific Reports. Существует распространенное мнение, что причиной разрушения является расширение воды, однако ученые выяснили, что основную роль играют образующиеся в бутылке карманы жидкой воды, замерзающие позднее. Это приводит к тому, что лед, образующийся в верхней части, вызывает разрывы даже в бутылках, которые не полностью заполнены жидкостью.

В ходе экспериментов было установлено, что, когда верхний слой воды замерзает первым, оставшаяся жидкость оказывается запертой внутри льда. При замерзании этой жидкости давление может достигать 260 мегапаскалей, что в четыре раза превышает прочность стеклянных бутылок. Это давление способно повредить даже стальные конструкции.

Ученые предложили два метода, позволяющих избежать разрушения бутылок при замерзании. Первый заключается в том, что охлаждение воды ниже 0°C перед началом замерзания приводит к образованию дендритов, которые захватывают пузырьки воздуха и тем самым снижают давление внутри. Такой эффект чаще наблюдается в узких бутылках, так как они быстрее остывают. Второй способ включает использование контейнеров с водоотталкивающим покрытием, что способствует замерзанию воды снизу вверх и предотвращает образование карманов жидкости.

Кроме того, пластиковые бутылки, изготовленные из ПЭТ или полипропилена, менее подвержены разрушению благодаря их менее гидрофильной поверхности по сравнению со стеклом. Полученные результаты могут найти применение в различных областях, таких как строительство, дорожное покрытие и сохранение исторических объектов.

{isto} {$inoa}