Знаете ли вы, что художники – тоже своего рода ученые?
Игорь Грабарь – русский и советский живописец, последователь импрессионистов, один из основоположников живописи социалистического реализма. В какой-то степени его можно считать популяризатором науки и исследователем. Художник сомневался в подлинности авторства отреставрированных картин Третьяковской галереи. Поэтому Грабарь занялся изучением и описанием ее экспонатов. К 1917 году он исследовал и научно описал более 4 тысяч художественных произведений.
А мы сегодня тоже побудем исследователями и изучим явление, изображенное на картине Игоря Грабаря. Что такое иней, почему он образуется и как он связан с сажей, рассказал заместитель заведующего отделом сверхбыстрых процессов ИПФ РАН Артем Коржиманов.
Что такое иней?
Иней – это кристаллы льда, которые образуются на поверхностях, в основном на стекле и на листьях, в результате осаждения водяного пара при отрицательных температурах. Это происходит из-за десублимации: вещество из газового состояния (в нашем случае из пара), минуя жидкое, переходит напрямую в твёрдое – в лёд.
Это довольно редкий процесс, а по своей сути он очень похож на образование снежинок. Разница только в том, что снежинки образуются в облаках, кристаллизуются прямо в воздухе, например, вокруг некоторых небольших пылинок. Иней же образуется на низкой высоте и на поверхностях, а не на каких-то небольших пылинках.
Почему он образуется?
В воздухе всегда есть водяной пар. Его очень мало, но он всегда там присутствует, даже при отрицательных температурах. Когда относительная влажность воздуха достигает 100%, вода начинает осаждаться на поверхностях. При положительных температурах, например, она выпадает в виде росы. А при отрицательных температурах воде ничего не остается, как превратиться в лёд.
Лучше всего иней осаждается, когда влажность воздуха высокая и температура около нуля. При этом поверхность, на которой образуется иней, должна быть холоднее температуры воздуха.
Десублимация в быту
Интересно, что процесс десублимации, несмотря на его редкость, можно встретить в быту – при осаждении сажи. В процессе горения вещества выделяется не только углекислый газ, но и некоторые крупные несгоревшие органические молекулы. Они находятся в газовой фазе, а затем оседают на стенках дымохода. То есть, можно сказать, что сажа – это тоже своеобразный иней.
Десублимация широко используется на производстве. Так, метод вакуумного напыления применяется в электронике для нанесения тонких покрытий. Десублимация позволяет создавать новые материалы, например, майлар – это полиэтиленовая пленка, которая покрыта тонким металлическим слоем. Он прочнее обычной пленки, но при этом совершенно легкий. Майлар использовали, например, для тепловой защиты разных космических аппаратуры, поскольку он хорошо отражает солнечное тепло, но при этом не утяжеляет конструкцию.