Az olvadás titkai<br/>

Minden gyermek tudja, hogy melegben a fagylalt gyorsan olvad, a fizikusok azonban még ma sem értenek egyet a jelenség részleteinek magyarázatában.

Az olvadás kezdetén egy vékony folyadékréteg jelenik meg a jégen, ám ennek vastagsága a mérések szerint igen változó. Egy kutatócsoport most megvizsgálta a szennyeződések hatását az olvadási folyamatra, és egyúttal magyarázatot is adott a változatos laboratóriumi eredmények okára.
A fagyasztóban levő jégkockák ugyan teljesen szilárdnak látszanak, mégis, még a víz fagyáspontja alatti hőmérsékleten is mindegyiket vékony folyadékfilm vonja be. Ez az "előolvadék" akár a 100 nanométeres vastagságot is elérheti, és fontos szerepe van az olvadásban, továbbá az olyan nagy léptékű jelenségekben, mint például a gleccserek csúszása, a légköri jégkristályokon végbemenő ózonromboló folyamatok, és persze olyan kedvelt téli sportjainkban, mint a síelés vagy a korcsolyázás.

Igen ám, de az előolvadék vastagságának a hőmérséklettől való függésére különféle laboratóriumokban elvégzett mérések eredményei eddig két nagyságrendnyi szóródást mutattak. John Wettlaufer, a seattle-i Washington Egyetem professzora szerint ennek oka a folyadékfilmben levő szennyeződésekben keresendő: szinte kimutathatatlan mennyiségek is nagyságrendnyi eltéréseket okozhatnak.

Wettlaufer megvizsgálta az olvadáspont alatti hőmérsékleteken kialakuló folyadékfilm vastagságát meghatározó folyamatokat. Egy szennyezett folyadékban három egymással versengő hatás lép fel: a párolgás, a molekulák között ható Van der Waals-erők, és - például a sóhoz hasonló ionkristályos szennyeződések esetében - az ionok töltései közti elektromos kölcsönhatások. Azt találta, hogy már nagyon parányi szennyeződés is (100 millió vízmolekulában egyetlen sómolekula!) számottevően befolyásolja a folyadékfilm vastagságát, és felelőssé tehető a különféle laboratóriumok mérési eredményeinek eltéréseiért. Mivel a legtöbb anyag vízben oldható, szinte minden minta valamivel szennyezett, a természetben pedig végképp nem található minden szennyeződéstől mentes, tiszta víz. Wettlaufer szerint, ha szándékosan és ellenőrzötten, az elkerülhetetlenül ott lévő mikroszennyezéseknél nagyobb mértékben szennyeznék meg a mintákat, akkor legalább a szennyeződések hatása egyértelmű lenne. A szennyeződések egyébként jellegzetesen a külső felületek felé vándorolnak, és ott telepednek meg, ezért jelentős szerepük van a különféle egymással érintkező felületek olvadásában, amely a legtöbb említett természeti jelenségben is kulcsfontosságú.

(Élet és Tudomány)

Ajánló: