Eiskeimbildung durch dielektrische Polarisation

Abstract

Abstract In unterkühlten Wassertropfen kann die Eiskeimbildung durch ein elektrisches Feld in streng reproduzierbarer Weise hervorgerufen werden. Passende Elektrodenanordnungen (Funke im Luftraum auf die Tropfen bzw. Spitzenwirkung, Elektroden mit Bernsteinhülle, Kondensatoren und Funken in den Wassertropfen selbst) lassen erkennen, daß dabei die dielektrische Polarisation im unterkühlten Wasser wirksam ist. Gefrierkerne und Erschütterungen konnten aus-geschlossen werden. Diese Eisbildung gelingt schon ab -1°C. Die benötigte Feldstärke hängt von der Unter-kühlungstemperatur und vom Reinheitsgrad des Wassers ab; geringe Unterkühlungen erfordern höhere Feldstärken. Charakteristisch ist, daß immer sehr viele getrennte Eisteilchen (Sterne und Kreisscheibchen) gleichzeitig in einem Tropfen entstehen, und daß diese gegebenenfalls so orientiert sind, daß sie mit einer Diagonalen (Nebenachse) in Richtung der Feldlinien stehen. Der Abtrocknungseffekt der Gefrierkerne und die Impfung von unterkühlten Tropfen mit trockenen Kernen (erstes Maximum des Gefrierkernspektrums) können somit durch die mit der Entstehung einer Doppelschicht verbundene dielektrische Polarisation erklärt werden. Diese elektrische Eisbildung kann bei hohen Feldstärken auch in der Atmosphäre vorkommen; Gefrierkerne sind dann überflüssig. Auch beim Zerblasen (Lenard-Effekt) von Wasser-tropfen kann es damit zur Eisbildung kommen, sobald es sich um unterkühlte Wassertropfen handelt.