Warum vereisen Brücken vor der Straße?
Menschen in kalten Klimazonen sind an Schilder gewöhnt, die davor warnen, dass „die Brücke vor der Straße gefriert“. Das Wasser auf der Oberfläche gefriert, sobald die Oberfläche kalt genug wird, aber warum kühlt die Straße schneller ab?
Erwärmung und Abkühlung ergeben sich aus dem Nettoenergiefluss: Gewinne minus Verluste. Wenn Sie abends vor einem Lagerfeuer stehen, erwärmt sich Ihre Vorderseite, weil der Energiegewinn den Energieverlust überwiegt. Umgekehrt kühlt Ihr Rücken ab, weil er mehr Energie an die kalte Nachtluft verliert als er gewinnt.
Der Hauptgrund, warum eine Brücke zuerst gefriert, ist, dass sie Energie von oben, von den Seiten und von unten verliert, während die Fahrbahn hauptsächlich von oben Energie verliert. Da die Brücke mehr Fläche hat, um Energie mit der Atmosphäre auszutauschen, kühlt sie schneller auf Lufttemperatur ab.
Außerdem sind Stahlbrücken ausgezeichnete Wärmeleiter, und wenn kalte Luft mit dem Stahl in Berührung kommt, führt die schnelle Wärmeübertragung an die Luft zu einer noch schnelleren Abkühlung.
Obwohl eine Fahrbahn ebenfalls Wärme an die kalte Luft über ihr verliert, gewinnt sie Energie aus dem Boden, was den Abkühlungsprozess verlangsamt. Dieser Energiegewinn ist ein weiterer Grund, warum eine Straße langsamer abkühlt und vereist als eine Brücke.