¿Cómo se forma un copo?

Cómo se fabrican los copos de nieve

Los copos de nieve tienen formas únicas: Fotografías de muchos copos de nieve que muestran cómo cada uno tiene una estructura cristalina hexagonal pero una geometría única. Las formas de los copos vienen determinadas por las condiciones atmosféricas que se dan al caer en el cielo. Las condiciones de temperatura y humedad pueden cambiar a medida que el copo cae y provocar variaciones en el crecimiento de los cristales. Imagen de la NOAA. Haga clic para ampliar.

Las moléculas de agua que forman cada diminuto cristal de hielo se organizan de forma natural en una estructura hexagonal (de seis lados). El resultado será un copo de nieve con seis lados o seis brazos. Los cristales de hielo son «minerales» porque son sólidos naturales con una composición química definida y una estructura interna ordenada.

Cadbury de copos de caramelo

La comprensión de la mecánica implicada en la formación de lascas ofrece la oportunidad de obtener más información sobre el comportamiento a partir de la morfología de las escamas y de las cicatrices de las mismas. La mecánica de la formación de lascas es directamente relevante para la identificación de las técnicas de lascado prehistóricas y el uso de herramientas de piedra. En este artículo presentamos un modelo de formación de lascas que explica gran parte de la variación de la morfología de las mismas. Las lascas pueden formarse de varias maneras y, a pesar de la creencia popular, no todas son de la variedad concoidea. La escama de flexión es común en el uso, aunque a menudo se identifica erróneamente como una escama concoidea. Un tercer tipo importante de escama, la escama de compresión, es un producto común del impacto bipolar. Para explicar la amplia variación en la morfología de las escamas, seguimos un esquema tripartito de formación de escamas que comprende las fases de iniciación, propagación y terminación, dentro de las cuales pueden operar diferentes mecanismos.

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¿Se puede fundir un copo

donde c es la concentración de hidrógeno en la red, medida en cm3 de átomos de hidrógeno por 100 g de Fe, p es la presión del hidrógeno en dina/cm-2, T es la temperatura en K, a = 2300 K, b = 5,313 × 10-7 K/Pa, y M = 1,767 × 10-5 cm4/(100 g-K-dina1/2). El estrés puede afectar al proceso de difusión del hidrógeno, y este proceso se conoce como difusión ascendente inducida por el estrés. Estudios anteriores muestran que el estrés hidrostático es la fuerza motriz de este fenómeno de difusión. En consecuencia, se puede deducir una extensión de la ley de Fick como ecuación de gobierno para la difusión de hidrógeno, que tiene en cuenta el gradiente de concentración y el estrés hidrostático [23],

donde D es el coeficiente de difusión del hidrógeno, VH = 2,0 × 103 mm3/mol denota el volumen molar parcial del hidrógeno en las aleaciones con base de hierro, R es la constante de los gases (8,314 J/mol-K), T es la temperatura real, TZ es la temperatura del cero absoluto y σh es la tensión hidrostática. Cuando este proceso de difusión se ha logrado en estado estacionario, el resultado de la redistribución del hidrógeno en la red puede expresarse como:ch=cexp(σhVHRT)(3)2.3. El mecanismo HEDE se basa en la hipótesis de que el hidrógeno intersticial disminuye la fuerza de cohesión de la energía de fractura por dilatación, lo que implica que el hidrógeno disminuye la barrera de energía para la descohesión del límite de grano o del plano de clivaje. Con el mecanismo HEDE, la reducción de la energía cohesiva del material es proporcional a la concentración local de hidrógeno. Por lo tanto, se introduce la nueva variable, cobertura de hidrógeno θ, que es una función de la concentración real de hidrógeno y la diferencia de energía libre de Gibbs entre la interfaz y el material circundante. La cobertura de hidrógeno θ puede expresarse en la isoterma de Langmuir-McLean como [34]:θ=cc+exp(-Δgb0/RT)(4)

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Los copos se derriten en la mano

Los copos de nieve tienen infinidad de formas y tamaños. Muchos parecen obras de arte bidimensionales. Otros parecen un cúmulo de hilos de hielo deshilachados. La mayoría vienen como individuos, aunque algunos pueden caer como grupos de copos múltiples. Lo que todos tienen en común es su origen: las nubes que suelen estar a un kilómetro del suelo.

En invierno, el aire allí arriba puede ser muy frío, y será más frío cuanto más alto esté. Para que se formen copos de nieve, esas nubes deben estar por debajo del punto de congelación. Pero no demasiado frías. Los copos de nieve se forman a partir de la humedad de las nubes. Si el aire se enfría demasiado, una nube no contendrá suficiente agua para que se precipite nada. Así que tiene que haber un equilibrio. Por eso la mayoría de los copos se forman a 0º Celsius (32º Fahrenheit) o justo por debajo del punto de congelación. La nieve puede formarse en ambientes más fríos, pero cuanto más frío haga, menos humedad habrá disponible para formar un copo de nieve.

De hecho, el aire de una nube tiene que estar sobresaturado de humedad para que se forme un copo. Eso significa que hay más agua en el aire de lo que normalmente sería posible. (La humedad relativa puede alcanzar el 101% durante la sobresaturación. Eso significa que hay un 1 por ciento más de agua en el aire de la que debería poder contener).