泼水成冰为什么要热水,为什么泼水成冰要用热水

中国的冷极是漠河,冬天最低温度可以达到零下52度。

在漠河去旅游,有一个保留节目叫做泼水成冰,把水向空中一泼,水落到地面前就会被寒冷的空气冻结成冰,落到地上会听见一片噼里啪啦的冰的撞击声。

泼水成冰为什么要热水,为什么泼水成冰要用热水图1

但是,这个节目必须用高温的水表演才容易成功。用温度比较低的水,水在落地之前仍然是会保持液态。这是为什么呢?

水在落地之前是否结冰,取决于水在空中经过的时间是否足够释放出大量的热,落地之前冷却到冰点以下。

站在地面表演泼水成冰,和站在3层楼高的楼顶上向地面泼一瓢水,结果肯定是不同的。

有关方面专门做过这个实验(这个实验很容易重复,相信有很多的人做过):用温度比较低的水泼向空中,落地之前还是水;用开水泼向空中,落地之前很容易变成冰。

泼水成冰为什么要热水,为什么泼水成冰要用热水图2

这里最关键的有三个问题:第1个,外界的温度;第2个,泼出去的水,在冷空气中运动经历的时间;第3个,水滴的大小。

只要外部环境温度低于0度,水从很高的地方落下,在空中运行的时间足够的长,在冷空气中被充分冷却,在落地之前一定会冻成冰,和水的温度没有关系。

但是,短时间内要让水结冰,第3个要素,也就是水滴的大小,就是决定性的。

因为足够小的水滴,才会有更大的比表面积和周围空气接触,冷却的会更迅速。

泼水成冰为什么要热水,为什么泼水成冰要用热水图3

影响泼出去的水滴大小的是什么呢?恰恰就是温度。

温度对于所有液体分散成液滴的粒径大小都有决定性的影响,而且它的影响也不仅仅在于泼水成冰这件事情上。

在冬季,温度通过影响油料颗粒的大小,会影响汽车的启动性能。

在路面上行驶的汽车使用的燃料绝大部分有两种,一种是汽油,一种是柴油。

很多SUV用的是柴油发动机。柴油在气缸里不是靠火花塞点燃的,而是靠高压缩比形成的高温点燃的。具体的点火效果和柴油的雾化程度有关。

泼水成冰为什么要热水,为什么泼水成冰要用热水图4

如果外界温度很低,柴油的雾化效果就会很差,这个时候就需要对车辆进行预热。甚至要用火去烤高压共轨。而且现在的大部分柴油机的气缸内都有一个特殊的加热装置:预热塞。就是一个电加热棒深入到气缸,先把气缸里的空气加热。

所有这些措施,就是为了提高油料的温度,让油料在喷射的时候形成更微小的粒径。

不管是柴油还是水都是液体,而液体和固体是不同的。液体没有固定形状,但体积固定。液体既有流动的能力,又有容器的形状。同时,它能抵抗压缩并保持相当恒定的密度。

温度直接影响液体中分子的动能。液体温度的升高使其分子的平均速度增加,分子移动得更快,从而增加液体的动能。动能的增加会降低分子间的吸引力,因此温度越高,液体的粘度越低。粘度是决定液体分散成微小颗粒的核心因素。

泼水成冰为什么要热水,为什么泼水成冰要用热水图5

当液体温度下降时,其分子的速度减慢。由于分子速度减慢,动能也随之降低,从而增加了液体的分子间吸引力。这种吸引力反过来又使流体更具粘性。

所以,在泼水成冰这个实验里面,用温度低的水泼出去以后,会形成大颗粒的水滴。大颗粒的水滴冷却的慢,所以在落地之前不容易变成冰。

而且,在有空气阻力的情况下,水滴不能以自由落体的状态下落。水滴的直径越小,在空气中运动的时间越长,冷却越充分。

泼水成冰为什么要热水,为什么泼水成冰要用热水图6

外部环境的温度、水的温度、水滴直径的大小、水的粘性以及水滴在冷空气中运行的时间,这些综合因素影响了泼水成冰实验的具体效果。

所以,要在地面上达到泼水成冰的效果,要用接近100度的热水,而且环境温度要足够低。

如果我们站在很高的地方去做泼水成冰这个实验,对环境温度的要求,对水的温度的要求就会放宽很多。

答:“泼水成冰”效果确实需要用热水,但要达到真正的泼水成冰,是非常难的,下面逐一解释其中原理。

泼水成冰为什么要热水,为什么泼水成冰要用热水图7


1、有实验人员做过实验,在零下36℃的黑龙江,把一杯10℃的水泼向天空,水在半空没有结冰。

2、然后实验者把37℃的水,泼向空中,此时出现一些水汽,但是没那种惊艳的“泼水成冰”效果。

3、最后实验者,使用90℃的热水泼向空中,奇迹出现了,热水划成弧线,形成完美的“泼水成冰”效果。

实验人员检查落到地面,发现“泼水成冰”效果落到地面的,其实是水,并不是冰,但是由于地面温度低,这些水很快结成了冰。

泼水成冰为什么要热水,为什么泼水成冰要用热水图8

所以:大家看到的大多数“泼水成冰”效果,实际上并不是热水瞬间结冰,图片中白茫茫的一片,是水雾的效果,和我们冬天哈气产生的白雾是一样的。

另外,网上很多都解释,都片面地谈到“热水更容易结冰”的说法,甚至还搬出“姆佩巴效应”,其实是误解,“姆佩巴效应”说的是——“在同等容器、同等质量、同等冷却环境下,温度略高的液体比温度略低的液体先结冰的现象”。注意是“略高”,和这里的“泼水成冰”一点关系没有呢!

泼水成冰为什么要热水,为什么泼水成冰要用热水图9


“泼水成冰”原理解释:

解释一:热水蒸发快,蒸发出去的水遇冷,更容易变成水雾,所以热水的“泼水成冰”效果更明显。

解释二:真正想要“泼水成冰”,更准确叫做“过水成冰”的话,按照中国气象科学研究院的云雾物理专家张纪淮,在一篇文章中的解释比较有说服力:

“说在环境温度达-40℃以下,是过冷水滴瞬间成冰的临界温度,高于-30℃时,就很难实现瞬间成冰了。其中说的水滴直径要在几微米到200微米间,差不多等同于我们平时见的毛毛雨大小。

然后水滴瞬间结冰的基础条件是气温在-40℃以下。

在这一条件下实现水滴成冰,水要发生两个物理变化,首先水滴在低温条件下冻结后体积变大,同时释放潜热;然后水滴释放潜热是由外向内的,水滴外层先结冰,逐渐向内冻结。所以气温越低,水滴结冰速度越快;水滴越小,冻结越快。

当气温低于-40℃时,还不足以实现“过水成冰”,泼出去的无数个水滴外层能迅速结冰,但内部仍是水,水滴完全冻结需要一定时间,还有一种特殊情况,就是冷空气翻过雪山携带大量冰核,有可能会出现泼水成冰。”

泼水成冰为什么要热水,为什么泼水成冰要用热水图10

要达到真正的“泼水成冰”太难,但是那种假的“泼水成冰”效果,已经非常惊艳啦!

有条件的读者朋友,可以去室外试一试呢!不过要提醒大家注意安全,要是泼水方式不对,很容易烫伤自己的。

泼水成冰效果条件:环境温度至少零下30℃,越低效果越好;水温高于90℃(注意安全)。


本文来自投稿,不代表天一生活立场,如若转载,请注明出处:http://tiyigo.com/lifes/25511.html

(0)
上一篇 2023-04-25 13:59
下一篇 2023-04-25 14:15

相关推荐

  • 学术论文写作的一般流程,学术论文写作经验100弹

    学术论文写作分为研究阶段、写作阶段、投稿和修改阶段。 第一研究阶段,要具有问题意识,多问几个为什么,我的研究能解决哪些问题,时间和精力要投入多少,我的研究问题是否有价值和意义。有了…

    2023-02-27
  • 如何进行蚜虫的防治

    蚜虫防治到底难在何处? 从客观上讲,一是蚜虫体小,寄主范围广,活动比较荫蔽,常隐藏于幼嫩的叶片背面、嫩梢危害,有的躲藏在杂草中,甚至钻到花瓣、泥土中,早期数量较少,不容易被农户发现…

    2023-01-27
  • 百度经验怎么做推广,如何在百度做推广

    百度经验主要解决用户实际中“具体应该怎样做”的问题。百度经验是贡献者在实践中的经历和心得。互联网上的任何一个用户,都可以进入到百度经验查询相关问题。对于百度经验上已经存在的问题和答…

    2023-02-05
  • 新空调怎样自己安装(空调保温棉安装教程)

    新空调按装 首先准备好按装工具及按装材料(打孔器,膨胀螺丝,内机固定板螺钉,十字改锥,内六角等) 第二步,选好位置,打空调出管儿口孔。挂机不能太高,方便内机挂好后,出口低于内机器,…

    2023-06-04
  • 臭椿树有什么用途

    虽然香椿树在我们这里很常见,但是由于它的身上有一股乖乖的臭味,所以不是很受欢迎,不过人们依然喜欢亲切的叫它树王,而这个称谓的来历,就像其它在农村流传的故事一样,每一代人都喜欢说起它…

    2023-08-27
  • 索尼什么微单好,索尼什么微单比较好

    索尼什么微单好?数码相机ILCE-6000体积小巧、重量轻盈,为您带来出色的AF性能、绚丽的画质以及DSLR式操作。增强型混合自动对焦、179点相位检测自动对焦点和11fps高速连…

    2023-01-10
  • 最佳赏月的地方在哪里(什么地方适合赏月)

    大家都知道,中秋节是一个团圆的节日,在这一个节日当中,很多的人都会出去赏月,当然要说赏月,那么大家觉得哪个地方才是赏月的最佳地点呢?今天我们就一起来看一看这个地方,它坐落于杭州的一…

    2023-02-10
  • 太阳能热水器与电热水器连接使用方法

    首先一点,水配件不建议使用电磁阀,止回阀及其类似产品,尤其不建议在温度无法控制的太阳能热水器管路上使用,这些看似高科技的懒人化产品,可靠性非常低。 太阳能热水器在夏天的水温,已经无…

    2023-03-29
  • 你经历过网络暴力吗

    网络暴力(Cyber—bullying/Online Abuse)是指网民在网络虚拟空间中实施的暴力行为,是现实社会中的暴力在网络上的延伸,是一种危害严重、影响恶劣的暴力形式,是发…

    生活常识 2023-05-01
  • 小泰迪要不要剃毛(主人带小泰迪剃毛)

    如果狗狗不是受伤了、得皮肤病了、或者毛发严重打结梳不开了,是没有必要剃毛的。 每年到夏天的时候,总有很多泰迪被主人剃的秃秃的,美其名曰“凉快”。这就是有一种热是:主人觉得你热。 通…

    2023-05-06