Какова физика появления такого эффекта замерзания?

Answer 1

Всё просто точка кристаллизация начинается со внешней поверхности банки и сответственно кристаллическая решётка выдавливает всё содержимое в воде внутрь. Поэтому этот метод используется для очистки воды

Answer 2

Насколько понял, в результате очень медленного охлаждения в банке образуются морозные узоры, но не двумерные, как на стекле, а трёхмерные. Мохнатые иголки, вырастающие из стенок к середине банки и немного вверх, потому что они легче воды.

Постепенно эти иголки становятся толще и срастаются друг с другом. Во льду не растворяются никакие газы, кроме водорода. Поэтому газы, выделяющиеся из замерзающей воды, запираются между иглами и не дают иглам срастись в сплошной лёд.

Всего из этой воды при замерзании вышла примерно рюмка воздуха. Большая часть успела проскочить между растущими иглами. А меньшая - попала в плен

)