融化的雪和冰融化成水,這使得水的密度更大並吸收熱量。
所以下雪的時候不會變冷。
根據(1)固化放熱,熔化吸熱;②水的密度大於冰的密度)
補充信息:現行初中物理教材在“融化與凝固”壹節中提出:“為什麽下雪不降溫?”根據教工和《十萬個為什麽氣象》卷中的解釋,大意是:雪和水結冰,要釋放熱量;融雪冰融化成水,吸收熱量。所以,下雪不冷。
其實這個解釋是錯誤的!
沒錯,水結冰放出熱量,冰融化成水吸收熱量,但根據熱力學基本定律,物體的熱量只能從高溫物體傳遞到低溫物體。水與冰雪的相互轉換溫度為0oC,水結冰向環境釋放熱量時環境溫度會升高,但最高溫度不能超過0oC,否則熱量的流向會“掉頭”;另壹方面,當雪融化成水時,它吸收熱量並降低環境溫度。但最低環境溫度不可能降到0oC以下,否則0oC以下的環境會“逆轉”冰雪的融化過程。所以,理論上,雪永遠不可能低於融雪溫度。
那麽在現實生活中,雪或者融雪和環境溫度有什麽關系呢?壹方面,冰、雪、水之間轉化的物理規律不變,但另壹方面,由於壹天中早晨和中午的溫度不同,同壹時間不同地方(如向陽處和背陰處)的溫度也不同,雪和臟雪吸熱的能力也不同。而且即使環境溫度高於0oC,積雪融化也是有壹個過程的,也有風速和濕度的影響,讓人感覺冷熱與物理溫度並不完全壹致。這就大大復雜化了“雪不冷雪冷”的問題。
要科學判斷“雪不冷,雪冷”,首先要搞清楚下雪意味著什麽,融雪意味著什麽。比如每年第壹場降雪的時候,因為雪花是在高海拔形成的,所以高海拔的溫度遠低於0oC,但此時地面溫度往往在0oC以上。這樣,雪壹落到地上就融化了。雖然在下雪,但雪也隨之融化,溫度始終在0oC以上。這是雪還是融雪?而且江南下雪的時候積雪融化是很常見的。如果只把這種情況歸為雪天,自然會得出“雪不冷,雪冷”的結論。
但嚴格意義上來說,這種融雪天氣不應該歸入雪天的範疇。為了便於氣象數據的統計歸納,我們是否可以將下雪日和融雪日定義為:“第二天有雪的地方,即使前壹天下雪時最高氣溫在0oC以上,仍然是下雪天。有雪無雪且最高氣溫高於0oC的天氣視為融雪日。”按照這個標準,筆者花了100多元復制了南昌近十年來整個降雪過程的氣象資料。雖然根據這些數據做統計判斷還是不夠,但是我真的沒有財力去買更多的資料。
根據南昌近十年降雪過程的統計,雪天平均最高氣溫為1.5oC,平均最低氣溫為-2.76oC,雪天平均氣溫為-0.63oC,另壹方面,平均最高氣溫為3.2oC,平均最低氣溫為-1.8oC,日平均氣溫為0.7oC,可以看出,總的來說,雪天氣溫低於雪天。所以所謂“雪不冷雪冷”在物理學上是不成立的。
既然下雪天氣溫比下雪天低,為什麽說“雪不冷,雪冷”呢?除了本文開頭的負面解釋,筆者還收集了以下解釋:1,幹燥保溫理論;2、雪風號驅逐艦說;3、輻射散熱理論;4.過度殺戮。讓我們逐壹分析這些解釋。
壹、幹燥保溫理論:這種觀點認為,下雪時,空氣濕度低,比較幹燥,使得空氣和衣服的保溫性能相對較好,而下雪時,空氣濕度相對較高,空氣傳熱強,使人感到寒冷。
對此,我們說:下雪的時候,雪花滿天飛,融化的時候,到處都是雪和水。在這兩種天氣中,相對溫度都很高,冰的飽和蒸汽壓和水在0oC時是壹樣的,所以下雪天和解凍日的相對濕度應該差不多。據南昌氣象統計,下雪天平均相對溫度為865438±0.8%,絕對濕度為4.8毫米汞柱。然而,下雪天的平均相對濕度為83.6%,絕對濕度為5.38毫米汞柱。雖然積雪融化時濕度略高,但對空氣導熱系數的影響幾乎為零。至於衣服的保暖性,應該差別不大。所以這種微小的濕度變化不會產生明顯的“雪不冷”的效果。上述說法雖有道理,但依據仍然不足。
第二,華說:“雪融化的時候經常刮風,所以看起來很冷。”。根據南昌近幾年的氣象資料,雪天平均風速為2.3米/秒,雪天平均風速為1.1米/秒。所以這個理論依據是不足的。
三、輻射散熱說:“在雪天,太陽壹般都是出來的,空氣中沒有支撐,所以夜間地面熱量很容易散失,所以雪天最低溫度比雪天低。”根據南昌的統計,雪天平均氣溫為-2.76oC,雪天平均氣溫為-1.8oC,雪天最低氣溫仍然偏低,所以這個理論不成立。
四、矯枉過正說:“雪不冷,雪冷,主要是古人為了強調雪天依然寒冷而作出的矯枉過正的說法。其實還比雪冷。在我國的天氣諺語中有許多像這樣矯枉過正的說法,如:“立秋後有十八只秋老虎更壞。“也就是說,立秋後天氣仍然很熱。以上說法有壹定道理,可以在這裏說壹下,供參考。
看了上面的解釋,不太懂。對此,筆者根據在農村的調查結果,提出以下新的解釋,與大家商榷。
首先,能總結出“雪不冷,雪冷”的人,壹定是下層知識分子和勞動者。因為那些達官貴人,進進出出的馬轎子和皮衣,家裏有個火坑,人老是等著加減衣服,很少覺得冷。按照儒家的傳統教育,他們應該只關心修身、齊家、治國、平天下。那些儒家的“不肖子”,想的大多是風花雪月,所以不在乎雪天雪天的冷暖。而中下層的知識分子和勞動者,大多住在茅屋裏,出門要靠自己走路,這讓他們意識到“下雪天不冷”。
據筆者調查,直到本世紀四五十年代,南昌附近的農村農民基本都住在稻草房裏。稻草濕了容易腐爛,不保暖。因此,住在稻草房子裏的農民不得不在秋收後的那壹年用幹草替換他們房子上覆蓋的草。時至今日,農民們雖然住進了瓦房,卻依然保持著當年的習慣。每年,牛棚裏的草應該在冬天開始前徹底更換。問他為什麽,他回答說:“冬天不換草,牛會凍死的。”由於中國是季風氣候,冬天通常寒冷多雨。因此,在第壹場降雪前後,初冬更換的草壹般會保持幹燥。特別是黃淮流域,冬天很少下雨。即使降雪前下雨,經過壹段時間的日曬風吹,也應該是比較幹燥的。所以下雪時屋頂的茅草應該是相對幹燥的。但融雪時,由於日溫差的變化,不可能在同壹天將屋頂的雪全部融化。因為雪水的存在,雪水積聚在屋頂,使水有充足的時間滲入茅草屋頂。因為茅草保溫主要依靠草包裹的滯氣,壹旦空氣中充滿水,屋頂保溫就會大打折扣。據測試,水的導熱系數是空氣的60倍。雖然下雪時平均溫度比融化時低1-2OC,但只要茅草濕度增加10%,就足以讓人覺得融化時室內溫度更低。
由於烹飪等人類活動,室內仍有大量熱量產生。另外門窗緊閉(需要貼窗紙),熱量不容易散失。即使外面冷到零下十幾度,由於雪本身良好的保溫效果,茅草與接觸界面的溫度也可以在-1oC左右。由於厚厚的茅草被雪水浸泡,大量熱量外泄,使室內溫度接近室外溫度。結果室內溫度比下大雪的時候還低。室內的人自然會覺得“下雪不降溫”。
對於出門在外的人。雖然橡膠在國外已經使用了幾百年,但直到本世紀四五十年代,橡膠雨靴才在中國“飛入尋常百姓家”。據筆者調查,四十年代以前,上流社會的人冬天穿皮鞋,中等收入的人穿棉鞋,普通人穿布鞋、麻鞋、草鞋。雨雪天再加壹雙木屐就好了。而且這款鞋的壹個共同點就是不防水。對達官貴人來說無所謂,反正坐轎子進出,但對中下層百姓來說,下雪天要在雪地裏踩防水鞋,結果雪水浸濕了他們的鞋襪,腳冷得接近0oC。下雪天,雖然溫度低壹些,但是沒有冰的熔點。雪是“幹”的,不會弄濕鞋子。這樣鞋子的保暖性是好的,但是腳的溫度可要比融雪時鞋襪踩在雪水上的溫度高很多。相信大家都知道這壹點。俗話說,寒從腳開始,腳冷不僅會讓人全身發冷,還容易讓人生病。這進壹步放大了融雪降溫的印象。
總結壹下:直到不久前,因為普通人的屋面材料和鞋襪都不防水,所以無論是出門還是在家,普通人在下雪天主觀上都感覺比較冷。所以在過去“雪天不冷”的命題是成立的。但這並不意味著下雪天的溫度比下雪天高。但是“雪放熱,融雪吸熱”的傳統解釋是錯誤的。