Senda inn spurningu
Sólin Sólin Rís 05:43 • sest 21:13 í Reykjavík
Tunglið Tunglið Rís 13:37 • Sest 06:11 í Reykjavík
Flóð Flóð Árdegis: 02:59 • Síðdegis: 15:47 í Reykjavík
Fjaran Fjara Árdegis: 09:39 • Síðdegis: 21:50 í Reykjavík
Visit the English version

Flokkun:

Náttúruvísindi og verkfræði Eðlisfræði: í daglegu lífi

Hvernig myndast frostrósir á rúðum? Myndast þær annars staðar?

Halldór Svavarsson

Öll könnumst við líklega við frostrósir sem myndast oft inni á rúðum þegar frost er úti. Myndun þessara frostrósa er náskyld myndun snjókorna og vöxtur þeirra lýtur svipuðum eðlisfræðilögmálum.
Frostrósir myndast þegar hlýtt loft sem inniheldur raka kemur í snertingu við yfirborð sem er undir frostmarki eins og til dæmis gluggarúðu. Lögun frostrósanna ræðst svo af mörgum hlutum, hversu hreint glerið er og hversu kalt það er, hversu hlýtt loftið er og hversu mikill rakinn er. Sumar rúður mynda alltaf sama frostrósamynstrið en aðrar ekki.

Til að vatnssameindirnar byrji að raða sér upp í kristal á glerinu þurfa þær að mætast nokkrar á sama stað og sama tíma. Sé glerið mjög slétt eru litlar líkur á að slíkt gerist og sameindirnar endurkastast flestar í burtu. Ef skorur eða rispur eða jafnvel óhreinindi eru á glerinu geta aðvífandi vatnssameindir skorðast og þannig aukast verulega líkur á samruna. Því leitast frostrósir við að vaxa út frá örðum, rispum og óhreinindum. Ef mikið er af slíkum vaxtar- eða samrunastöðvum eða ef mikill raki þéttist á skömmum tíma (til dæmis vegna skyndilegrar hitastigsbreytingar) þá verða frostrósirnar sem myndast litlar. Ef slíkum aðstæðum er hins vegar ekki til að dreifa vaxa frostrósirnar út frá fáum stöðum og geta orðið mjög stórar áður en þær fara að rekast hver á aðra.

Lögun frostrósanna getur verið mjög mismunandi, en þegar nánar er að gáð sést að ákveðnum reglum er fylgt. Þannig er sexföld samhverfa mjög ráðandi og auðvelt að greina hana með berum augum. Þegar vatnssameindir raða sér í kristall þarf minnsta orku til að mynda sexstrending (við óvenjulegar aðstæður svo sem mjög lágt hitastig og/eða mjög lágan þrýsting geta reyndar önnur form komið til sögunnar). Fyrsta myndun frostrósa yrði þá venjulega agnarsmár sexhyrningur. Þar sem hornin á slíkum sexhyrningi standa aðeins út mynda þau einnig óreglu á yfirborði íssins og verka því eins og nýjar vaxtarstöðvar. Öll hornin sex eru eins og því vaxa sex samskonar armar út úr sexstrendningnum. Smávægilegar breytingar á hitastigi, raka eða hreyfingu loftsins geta truflað vöxtinn á örmunum og stuðlað að myndun nýrra vaxtarstöðva. Þá byrja ískristallar að vaxa út frá þeim og síðan koll af kolli. Lögun frostrósa minnir því oft einna helst á sex jólatré sem vaxa út frá einum sameiginlegum punkti.

Öll efni vilja vera í sem orkulægstu ástandi og þannig er líka með ísinn. Ískristallurinn reynir að lágmarka yfirborðsorku sína með því að hafa yfirborðið sem einsleitast. Vatnssameind sem festist við yfirborðið á sléttum ískristalli brýtur upp þessa einsleitni og afleiðingin verður hækkuð yfirborðsorka. Þetta á við um sameind sem kemur að þeirri hlið frostrósakerfisins sem snýr inn í herbergið; mun hagstæðara er að hún festist við við rönd kerfisins en slétta lóðrétta flötinn. Vöxtur frostrósanna verður því mestur í tvívíðri sléttu eða plani og þykktin verður vanalega lítil miðað við flatarmálið.

Í þessu svari felst að sams konar ísmyndanir geta orðið annars staðar þar sem hlýtt loft mætir fleti sem er undir frostmarki. Hins vegar er kannski spurning hvort við mundum kalla fyrirbærið frostrósir þar sem við mundum ekki sjá í gegnum þær!

Mynd af frostrósum af heimasíðu Minnesota Microscopy Society.

Einstaklega falleg útgáfa af myndinni af af snjókorninu eftir Walter Wick.

Höfundur

Halldór Svavarsson

Halldór Svavarsson

dósent við tækni- og verkfræðideild Háskólans í Reykjavík

Útgáfudagur

3.8.2000

Spyrjandi

Guðmundur Karl

Efnisorð

Tilvísun

Halldór Svavarsson. „Hvernig myndast frostrósir á rúðum? Myndast þær annars staðar?“ Vísindavefurinn, 3. ágúst 2000. Sótt 18. apríl 2024. http://visindavefur.is/svar.php?id=720.

Halldór Svavarsson. (2000, 3. ágúst). Hvernig myndast frostrósir á rúðum? Myndast þær annars staðar? Vísindavefurinn. Sótt af http://visindavefur.is/svar.php?id=720

Halldór Svavarsson. „Hvernig myndast frostrósir á rúðum? Myndast þær annars staðar?“ Vísindavefurinn. 3. ágú. 2000. Vefsíða. 18. apr. 2024. <http://visindavefur.is/svar.php?id=720>.

Chicago | APA | MLA

Þessi síða notar vafrakökur Nánari upplýsingar

Ég samþykki
Spyrja

Sendu inn spurningu LeiðbeiningarTil baka

Hér getur þú sent okkur nýjar spurningar um vísindaleg efni.

Hafðu spurninguna stutta og hnitmiðaða og sendu aðeins eina í einu. Einlægar og vandaðar spurningar um mikilvæg efni eru líklegastar til að kalla fram vönduð og greið svör. Ekki er víst að tími vinnist til að svara öllum spurningum.

Persónulegar upplýsingar um spyrjendur eru eingöngu notaðar í starfsemi vefsins, til dæmis til að svör verði við hæfi spyrjenda. Spurningum er ekki sinnt ef spyrjandi villir á sér heimildir eða segir ekki nægileg deili á sér.

Spurningum sem eru ekki á verksviði vefsins er eytt.

Að öðru leyti er hægt að spyrja Vísindavefinn um allt milli himins og jarðar!

=

Senda grein til vinar

=

Hvernig myndast frostrósir á rúðum? Myndast þær annars staðar?
Öll könnumst við líklega við frostrósir sem myndast oft inni á rúðum þegar frost er úti. Myndun þessara frostrósa er náskyld myndun snjókorna og vöxtur þeirra lýtur svipuðum eðlisfræðilögmálum.

Frostrósir myndast þegar hlýtt loft sem inniheldur raka kemur í snertingu við yfirborð sem er undir frostmarki eins og til dæmis gluggarúðu. Lögun frostrósanna ræðst svo af mörgum hlutum, hversu hreint glerið er og hversu kalt það er, hversu hlýtt loftið er og hversu mikill rakinn er. Sumar rúður mynda alltaf sama frostrósamynstrið en aðrar ekki.

Til að vatnssameindirnar byrji að raða sér upp í kristal á glerinu þurfa þær að mætast nokkrar á sama stað og sama tíma. Sé glerið mjög slétt eru litlar líkur á að slíkt gerist og sameindirnar endurkastast flestar í burtu. Ef skorur eða rispur eða jafnvel óhreinindi eru á glerinu geta aðvífandi vatnssameindir skorðast og þannig aukast verulega líkur á samruna. Því leitast frostrósir við að vaxa út frá örðum, rispum og óhreinindum. Ef mikið er af slíkum vaxtar- eða samrunastöðvum eða ef mikill raki þéttist á skömmum tíma (til dæmis vegna skyndilegrar hitastigsbreytingar) þá verða frostrósirnar sem myndast litlar. Ef slíkum aðstæðum er hins vegar ekki til að dreifa vaxa frostrósirnar út frá fáum stöðum og geta orðið mjög stórar áður en þær fara að rekast hver á aðra.

Lögun frostrósanna getur verið mjög mismunandi, en þegar nánar er að gáð sést að ákveðnum reglum er fylgt. Þannig er sexföld samhverfa mjög ráðandi og auðvelt að greina hana með berum augum. Þegar vatnssameindir raða sér í kristall þarf minnsta orku til að mynda sexstrending (við óvenjulegar aðstæður svo sem mjög lágt hitastig og/eða mjög lágan þrýsting geta reyndar önnur form komið til sögunnar). Fyrsta myndun frostrósa yrði þá venjulega agnarsmár sexhyrningur. Þar sem hornin á slíkum sexhyrningi standa aðeins út mynda þau einnig óreglu á yfirborði íssins og verka því eins og nýjar vaxtarstöðvar. Öll hornin sex eru eins og því vaxa sex samskonar armar út úr sexstrendningnum. Smávægilegar breytingar á hitastigi, raka eða hreyfingu loftsins geta truflað vöxtinn á örmunum og stuðlað að myndun nýrra vaxtarstöðva. Þá byrja ískristallar að vaxa út frá þeim og síðan koll af kolli. Lögun frostrósa minnir því oft einna helst á sex jólatré sem vaxa út frá einum sameiginlegum punkti.

Öll efni vilja vera í sem orkulægstu ástandi og þannig er líka með ísinn. Ískristallurinn reynir að lágmarka yfirborðsorku sína með því að hafa yfirborðið sem einsleitast. Vatnssameind sem festist við yfirborðið á sléttum ískristalli brýtur upp þessa einsleitni og afleiðingin verður hækkuð yfirborðsorka. Þetta á við um sameind sem kemur að þeirri hlið frostrósakerfisins sem snýr inn í herbergið; mun hagstæðara er að hún festist við við rönd kerfisins en slétta lóðrétta flötinn. Vöxtur frostrósanna verður því mestur í tvívíðri sléttu eða plani og þykktin verður vanalega lítil miðað við flatarmálið.

Í þessu svari felst að sams konar ísmyndanir geta orðið annars staðar þar sem hlýtt loft mætir fleti sem er undir frostmarki. Hins vegar er kannski spurning hvort við mundum kalla fyrirbærið frostrósir þar sem við mundum ekki sjá í gegnum þær!

Mynd af frostrósum af heimasíðu Minnesota Microscopy Society.

Einstaklega falleg útgáfa af myndinni af af snjókorninu eftir Walter Wick....