爲什麼下雪不冷化雪冷
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爲什麼下雪不冷化雪冷,生活中,大家對下雪不冷化雪冷很好奇,其實雪是有水蒸氣凝華而成的,所以會放出熱量,而雪在融化的時候是需要吸收熱量的,自然溫度就比較低。下面是關於爲什麼下雪不冷化雪冷的內容。
爲什麼下雪不冷化雪冷1
一:教科書版
要回答這個問題,我們就要從下雪的原理開始說起。冬天的時候,我國各個地方經常會受到寒潮的侵襲。寒潮就是從北向南流動的一股強烈的又冷又幹的空氣,當它的前緣與南方的暖溼空氣發生接觸的時候,由於冷空氣比暖空氣重,就會使的暖溼空氣向上擡升,一直升到高空去,使暖空氣中的水汽迅速凝華成爲冰晶,這些冰晶逐漸增大成爲雪花降落下來。
在寒潮來臨之前,南方暖溼氣流會表現的十分活躍,這使得天氣出現轉暖的情況。而水汽凝華爲雪花,也要釋放出一定的熱量,這就使下雪前以及下雪時的天氣並不很冷。
當寒潮中心過境以後,雪停下來,天氣立刻變得晴朗起來。因爲天空失去了雲層的屏障,地面開始向外散放出大量的熱量,這時溫度就逐漸降低;加上積雪在陽光照射之下開始融化,融化的時候要吸收大量的熱量--根據實驗,1克0攝氏度的冰融化成0攝氏度的水,要吸收334.4焦耳的熱量,所以大片積雪融化的時候,被吸收掉的熱量是相當可觀的,因此人們就覺得天氣冷了一些。
二:空氣乾燥潮溼版
可能99.99%的人因物理教科書認爲:由於化雪的時候雪化成水,固體轉化爲液體要吸收大量的能量,所以導致我們感覺化雪的時候更冷。
糾正這一錯誤之前,先請大家思考兩個問題:
1、雪爲什麼會化?(化雪的能量哪裏來?)
2、爲什麼同樣低溫,南方比北方感覺冷?
教科書的解釋,讓我們覺得似乎有道理。但是若說化雪吸收能量導致氣溫更低的話,甚至低於下雪的`時候,雪水不是應該結冰麼?那你想一下,雪還會化嗎?
那麼到底是什麼原因讓我們“感覺”下雪不冷化雪冷?
如果不是教科書誤導,我想會有超過一半的人,僅僅通過以上兩個問題的經驗就想到正確的答案:下雪時的空氣乾燥,化雪時的空氣潮溼,在低溫高溼環境下,人會感覺更冷。
“感覺”冷是一種生理現象,它不直接反應氣溫的高低。空氣潮溼也是一種自然現象,它也不是問題的本質原因。那爲什麼空氣潮溼人就感覺更冷呢?深究下去,這其實仍然是一個物理問題,關於物質比熱的。
比熱就是一種物質每克每升高1攝氏度所吸收的熱量(焦耳)。水是已知物質中比熱最大的。空氣溼度大的時候,水蒸汽介質含量高,空氣的總體比熱遠大於沒有水蒸氣的其它氣體,空氣傳導熱量的效率也更高。空氣通過人體皮膚帶走能量,化雪時的冷溼空氣帶走人體能量的效率要高於下雪時的乾燥空氣。
你想,零上幾度的水汽與皮膚接觸,升溫到三十幾度,它要吸收大量能量。吸收了能量溫度升高的空氣分子(包括水蒸氣)運動性增強,隨着空氣流動(分子運動)不斷散發出去,又有新的冷空氣補充進來,想一下人就冷得發抖了。如果是乾燥的空氣,人體只需提供極少熱量就可以使溫度升高到體表溫度,所以我們就“感覺”同樣低溫下,空氣潮溼時更冷了。
爲什麼下雪不冷化雪冷2
第一點,水三相變化中潛熱的變化。大家都知道,化雪是一個吸熱的過程,雪受到陽光的照射,吸收到陽光的能量後開始化掉,雪化成水這個過程是一個吸收環境熱量的過程。因此,化雪能夠吸收大量的環境熱量,這也是造成化雪冷的一個原因了。在0℃時1克液態水凝結成冰要釋放80卡的熱量,1克水蒸氣凝結成冰晶要釋放595卡的熱量。所以在雪花形成過程中將釋放大量熱量,對下層空氣有較強的加溫作用。雖然地表的融雪——吸熱過程同時存在,但總體上說放熱過程佔主導,從而阻止氣溫進一步下降。而雪過天晴後,以融雪吸熱爲主要變化過程,大氣熱量產生虧損,氣溫則進一步下降。
第二點,下雪的時候冷空氣主力還未到。一般下雪的時候,都是氣溫在0度左右,冷暖空氣交鋒的時候,大量的積水雲遇到了冷空氣,纔會直接凝結成爲雪花飄落下來。這時候冷空氣的力量還不是非常大,並不能把暖溼氣流颳走,因此,這時候氣溫也就是0度左右了,因該說氣溫不是特別的低。下雪過程是這樣的:當冷空氣疲軟,南方的暖溼空氣開始涌來,開始刮南風,幾天後達到高峯,也開始疲軟,冷空氣就會進入。暖溼氣流就被相對較重的乾冷空氣擡升後,二者處於勢均力敵狀態。暖溼氣流被擡升後很快就形成降雪,這時由於剛進來一些冷空氣,而且很快被升溫,並且沒有風,而雪本身也就是零下幾度而已,所以我們感覺不太冷。
第三點,化雪的時候冷空氣佔據主流。到了天氣放晴的時候,往往是冷空氣已經佔據了主流,把暖溼雲團都颳走了,這時候天氣纔會變得晴朗起來,空中沒有云層的阻隔了。因此,這時候太陽可以直射地面,可以把能夠照到的雪給花掉了,但是這時候的氣溫往往是很低的了,可能會低於0度的。這時候學能夠融化,主要是太陽能夠直射雪花,因此雪纔會化掉的。如果在北方,大家也都知道,往往中午化完雪,到了下午雪可能又凍成冰了。
在下雪之後,隨着冷空氣的進一步深入,上面說的冷暖封的僵持會被打破降雪帶南移,北風夾帶寒流正式襲來,一般一天或一夜後氣溫觸底。而此時早已不再下雪,天氣進入冰雪融化期。所以我們才感覺到了寒冷。還有一點就是雪的融化會帶走熱量,會導致寒潮遲遲不退,連續寒冷。等雪都融化後,暖空氣纔會再次占主導地位。所以我們的感覺就是下雪不冷化雪冷。簡言之就是下雪的時候暖空氣還在頭頂,冷空氣冷量有限,二者僵持,幾乎無風,所以不冷。雪下完後冷空氣來了,又是大風又是寒潮,又是氣溫觸底,所以感覺比下雪時冷多啦。而化雪吸收熱量只是延長了冷的持續時間,不是主導因素。
第四點,地面積雪反射能力強,溫室效應被減弱。化雪的時候,因爲積雪是白色的,因此地面積雪對於太陽能量的反射能力是非常強的。因此,化雪的時候,太陽能量更不容易被地面吸收,留在地面附近,也不利於被近地層空氣吸收。而且這時候,還在冷空氣控制之下,因此,就會氣溫更低,雖然看着雪被陽光照射着有點融化,但是溫度更低,顯得格外冷。下雪時由於雲層和地表之間的空氣多次接受地表和雲層之間的長波輻射而升溫,所以氣溫不至於降低很多。在天晴以後,空氣中的水汽、塵埃等大爲減少,溫室效應減弱,而大氣對太陽短波輻射即可見光吸收能力很差,也就是說,太陽光對空氣直接升溫效應不顯著。
大氣熱量主要來源於地面發出的長波輻射。新鮮雪面對太陽輻射反射率高達90%以上,絕大部分太陽光被反射到空中,既不能爲地表所吸收,也不能被大氣吸收,而白白散失於空間,從而造成氣溫顯著下降。冰雪表面反射率大,能夠吸收的太陽輻射能少,這是冰雪表面製冷的一個重要因素。再加上冰雪表面的長波輻射能力很強,幾乎與黑體完全一樣,這就使得冰雪表面的有效輻射在相同的溫度條件下要比其它的下墊面大,溫度更低。
冰雪表面與大氣間的能量交換和水分交換能力很弱。冰雪對太陽輻射的透射率和導熱率都很小。新降到地面的積雪疏鬆多孔,其中能夠含有40%-50%的空氣。因爲空氣不易傳熱,這樣,大地就像蓋上了一條又大又軟的棉被。這“棉被”可以防止土壤中的熱量向外散發,又可阻止外界冷空氣的侵入。當冰雪厚度達50釐米時,地表與大氣間的熱量交換基本上被切斷。因此,大氣得不到地表的熱量輸送,地面的熱量不易散發出去,就好像給地面蓋上了一層厚厚的被子。冰雪表面上形成的氣團冷而幹,其長波輻射能因空氣中缺乏水汽而大量逸散至宇宙空間,大氣逆輻射微弱冰雪表面上有小幅設失熱更難以得到補償。由此可見,冰雪表面使氣溫將低的效應十分顯著。
綜合以上幾個方面的原因,從而產生了“下雪不冷化雪冷”這一奇特的天氣現象。當然“下雪不冷融雪冷”畢竟只是一句在我國中北部地區的較寒冷冬季才適用的民諺,而不是放之四海而皆準的絕對真理。這句諺語是人們長時間的生活總結出來的規律,其實放在我們現在也是完全能夠用物理知識解釋的通的。
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