Šalčio mokslas: jeigu dabar būtų šalta...

Buvome įpratę Šv. Kalėdas ir Naujuosius metus sutikti su sniegu, bet šie metai tapo išskirtiniais. Visgi reikia tikėtis, kad kažkada kitų metų pradžioje temperatūra nukris ir gausime pabraidyti po sniegą, nusikasti takelius ir suridenti sniego senį.

http://g4.delfi.lt/images/pix/300x188/e29e7b6a/file53414029_c5fa000e.jpg
Žiema

Scientificamerican.com rašo, jog nukritus temperatūrai mus supantis pasaulis pasikeičia ir visuomeniniu, ir moksliniu požiūriu. Pavyzdžiui, būna sunkiau užvesti automobilį (nors tai gana dažnai labiau susiję su automobilio amžiumi nei su temperatūra) bei padidėja procentinė dalis vandens, esančio kristalinėje būsenoje. Moksliniu požiūriu šaltas pasaulis veikia labai įdomiai. Štai keletas dalykų, galinčių sudominti ir jus:

1. Ar degalai automobilio bake galėtų sušalti iki kietos būsenos?
http://g3.delfi.lt//images/pix/330x200/f9535478/file53414075_b849930e.jpg

Laimei, ne. Automobilio durelės gali prišalti, bet degalai visuomet bus patogiai skysti. Degalai yra degių medžiagų mišinys – daugiausiai tai yra įvairiausiai angliavandeniai. Kiekvienam skirtingam angliavandeniui būdinga savita užšalimo temperatūra, taigi, bendrą degalų užšalimo temperatūrą nusakyti sunku, bet ji tikrai yra gana žema. Angliavandeniai kietėja esant skirtingiems šalčiams - „šilčiausias“ užšalimo taškas yra apie -25 ºC, o šalčiausias - -160 ºC.

Užšalęs kuras daugiau rūpesčių kelia keliaujant oru, tačiau visuomet esama būdų sumažinti aviacinio kuro užšalimo temperatūrą. Pavyzdžiui, JAV patentų biure registruotas „Shell Oil Company“ patentas Nr. 7,666,294 B2, aprašantis, kaip siekiant sumažinti užšalimo temperatūrą į aviacinį kurą galima įpilti ne iškastinės kilmės kuro.

2. Kodėl vilna tokia šilta?
http://g2.delfi.lt//images/pix/330x200/b62b00c3/file53414571_ce244420.jpg

Nuo vaikystės močiutės vaikams aiškina, kad pats geriausias būdas apsisaugoti nuo pirštų nušalimo šaltą žiemą – tai apsiauti šiltas kojines. Vilna apsaugo nuo šalčio, nes tai yra puikus izoliatorius. Vilnos plaušai yra garbanoti ir sukryžiuoti, todėl tarp jų susidaro daugybė oro kišenėlių. Mažučiai oro burbuliukai kojinėse sunkiai juda į audinį ir iš jo. Be konvekcinio šilumos perdavimo ir kontakto su kitos temperatūros oru, ertmėse tarp vilnos plaušų išlsilaiko ganėtinai pastovi temperatūra. Ta temperatūra yra aukštesnė nei žiemos oro, taigi, aplink pėdą susidaro malonus stovinčio šilto oro kokonas.

3. Kodėl vienos snaigės yra sudėtingos ir gražios, o kitos atrodo beformės?
http://g1.delfi.lt//images/pix/330x200/556b1b90/file53414961_7acdd38d.jpg

Kartais iš dangaus nusileidžia ir ant striukės rankovės nusileidžia simetriška, neįtikėtino grožio snaigė. O kartais atrodo, kad iš dangaus tiesiog krenta sušalę gumulai. Kristalizavimosi skirtumai ir grožybės žmones domina jau nevieną šimtmetį – juos studijavo Johannesas Keplerir ir René Descartes'as. 1954 metais japonas fizikas Ukichiro Nakaya pirmą kartą suklasifikavo snaiges. Dabartinė žvaigždžių formavimesi tvarką įvedanti sistema snaiges skirsto pagal du veiksnius: temperatūrą ir oro drėgnumą.

Dvi pagrindinės snaigių – sniego kristalų – formos yra plokštės ir kolonos. Plokštės yra tipinės šešiakampės snaigės, o kolonos yra pailgi, kampuoti kristalai. Debesies temperatūrai nukritus žemiau nulinės, jame vyksta įvairiausios kristalizavimosi potencialo fazių permainos. Jeigu debesyje vandens yra pakankamai, nuo 0 ºC iki -5 ºC formuosis plokštės ir į žemę kris mažos šešiakampės snaigės. Temperatūrai esant nuo -5 ºC iki -10 ºC debesyje susidaro kolonos formos sniego kristalai.

Oro temperatūrai nukritus žemiau -10 ºC, sniego kristalinė struktūra pakinta atgal į plokštes, tačiau šįkart jos būna didesnės. Visais atvejais galutinę snaigės formą ir kristalo dydį lemia oro drėgnumas.