¿Cuál es la forma de un copo de nieve? ¿Por qué no hace frío cuando nieva? ¿Existe alguna base científica para decir que "la nieve auspiciosa presagia una buena cosecha"?
Si la sobresaturación del aire circundante es baja, los cristales de hielo crecerán lenta y uniformemente por todos lados. Cuando aumentan y disminuyen, aún mantienen su apariencia original y se denominan cristales de nieve columnares, aciculares y escamosos, respectivamente.
Si el aire circundante está muy sobresaturado, los cristales de hielo no sólo aumentarán de tamaño sino que también cambiarán de forma. La más común es desde la forma de escama hasta la de estrella.
Resulta que cuando los cristales de hielo crecen, el vapor de agua cerca de los cristales de hielo se consumirá. Por tanto, cuanto más cerca del cristal de hielo, más fino es el vapor de agua y menor es el grado de sobresaturación. Cerca de la superficie del cristal de hielo, porque el exceso de vapor de agua se ha condensado sobre el cristal de hielo y acaba de alcanzar la saturación. De esta manera, la densidad del vapor de agua cerca del cristal de hielo es menor que la que se encuentra lejos del cristal de hielo. El vapor de agua se mueve desde alrededor del cristal de hielo hasta donde está el cristal de hielo. Las moléculas de vapor de agua primero encuentran las esquinas y protuberancias de los cristales de hielo, donde se condensan y hacen que los cristales de hielo crezcan. Por lo tanto, las esquinas y las partes que sobresalen del cristal de hielo crecerán rápidamente primero y luego se ramificarán gradualmente. Más adelante, crecerán nuevas ramitas en cada rama y rincón por el mismo motivo. Además, en las depresiones entre cada esquina y bifurcación. El aire ya no está saturado. A veces incluso se aplica aquí un proceso de sublimación, que permite transportar el vapor de agua a otros lugares. Esto hace que las ramas angulares sean más prominentes, formando lentamente los familiares copos de nieve en forma de estrella.
Lo anterior es en realidad un proceso típico de formación de copos de nieve en forma de estrella. Sus partes equivalentes, independientemente de su forma o tamaño, deben ser iguales. Este típico copo de nieve con forma de estrella sólo puede formarse en un entorno ideal y tranquilo (como por ejemplo en un laboratorio). En la atmósfera, no puede aumentar paso a paso como se mencionó anteriormente, y la forma formada no puede ser tan típica. Esto se debe a que a medida que los cristales de hielo caen gradualmente y a veces giran, cada rama queda expuesta a una cantidad diferente de vapor de agua, y aquellas ramas que están expuestas a más vapor de agua crecen mucho más. Entonces, los copos de nieve que vemos habitualmente son generalmente iguales, pero diferentes entre sí.
Además, durante el proceso de caída de las nubes, los copos de nieve también caerán del entorno adecuado para formar esta forma al entorno adecuado para formar otra forma, por lo que verás varias formas complejas de copos de nieve. Algunos parecen gemelos, otros parecen espinas. Aunque todos son copos de nieve en forma de estrella, también hay tres, seis o incluso doce o dieciocho ramas.
Los anteriores son todos casos de un solo copo de nieve. A medida que caen los copos de nieve, cada copo se adhiere fácilmente entre sí y se une para formar copos de nieve más grandes. La fusión de los copos de nieve se observa principalmente en las tres situaciones siguientes. (1) Cuando la temperatura es inferior a 0°C, los copos de nieve chocan mientras caen lentamente. La colisión crea presión y calor, lo que hace que los lugares de colisión se derritan y se peguen entre sí, y luego el agua derretida se congela inmediatamente nuevamente. Así, los dos copos de nieve se fusionaron. (2) Cuando la temperatura es ligeramente superior a 0 ℃, los copos de nieve ya están cubiertos con una capa de película de agua. En este momento, si dos copos de nieve chocan, se pegarán por la tensión superficial del agua. (3) Si las ramas de los copos de nieve son más complicadas, puedes colgar los dos copos de nieve juntos simplemente trepando.
Los copos de nieve caen de las nubes al suelo, y el viaje es muy largo. Cuando las condiciones son adecuadas, se pueden fusionar múltiples subidas y volverse muy grandes. Cuando nieva mucho, a veces aparecen unos copos de nieve parecidos a gansos, que se forman por múltiples fusiones.
Pero a veces los copos de nieve chocan entre sí, en lugar de combinarse entre sí, se rompen, dando como resultado algunos copos de nieve deformados. Por ejemplo, cuando nieva, a veces se pueden ver algunas "estrellas" individuales, y este es el caso.
Cuando nieva, la nieve cae del cielo y generalmente no absorbe el calor del aire. Entonces no sentí mucho frío, pero cuando la nieve se derritió. La nieve necesita absorber mucho calor del aire a medida que cambia de sólido a líquido, pero cuando la temperatura del suelo baja, se siente fría.
Por eso, hay un dicho que dice que “no hace frío cuando nieva, hace frío cuando se derrite”.
Hay otra forma de decirlo.
La nieve que se derrite es más fría que la nieve que cae.
El actual libro de texto de física de secundaria pregunta en la sección "Derretimiento y solidificación": "¿Por qué la nieve no se enfría?" Según las explicaciones de los profesores y el volumen "Cien mil por qués", el general la idea es: Nieve y Cuando el agua se congela, libera calor; al derretirse, la nieve y el hielo se derriten en agua, absorben calor; Entonces, no hace frío cuando nieva.
¡De hecho, esta explicación es incorrecta!
Sí, el agua libera calor cuando se congela, y el hielo se derrite en agua y absorbe calor. Sin embargo, según las leyes básicas de la termodinámica, el calor de un objeto sólo puede transferirse desde un objeto de alta temperatura. a un objeto de baja temperatura. La temperatura de conversión mutua entre el agua, el hielo y la nieve es de 0oC. Cuando el agua se congela y libera calor al medio ambiente, la temperatura ambiente aumentará, pero la temperatura máxima no puede exceder los 0oC, de lo contrario el flujo de calor "dará la vuelta"; Por otro lado, cuando la nieve se derrite en agua, absorbe calor y reduce la temperatura ambiente. Sin embargo, la temperatura ambiente mínima no puede descender por debajo de 0oC, de lo contrario, un ambiente por debajo de 0oC "revertirá" el proceso de derretimiento del hielo y la nieve. Entonces, en teoría, la nieve nunca puede ser más fría que las temperaturas de derretimiento.
Entonces, en la vida real, ¿cuál es la relación entre la nieve o el deshielo y la temperatura ambiente? Por un lado, las leyes físicas de transformación entre el hielo, la nieve y el agua permanecen sin cambios, pero por otro lado, debido a las diferentes temperaturas en la mañana y al mediodía del día, y las diferentes temperaturas en diferentes lugares (como lugares soleados y sombreados) al mismo tiempo, la nieve también tiene una capacidad diferente para absorber el calor que la nieve sucia. E incluso si la temperatura ambiente es superior a 0oC, hay un proceso de derretimiento de la nieve, y también se ve afectado por la velocidad del viento y la humedad, lo que hace que la gente sienta que el frío y el calor no son del todo acordes con la temperatura física. Esto complica enormemente la cuestión de "¿está nevando o no?"
Para juzgar científicamente "la nieve no está fría, la nieve está fría", primero debemos entender qué significa nieve y qué significa nieve derretida. Por ejemplo, durante la primera nevada de cada año, debido a que los copos de nieve se forman en altitudes elevadas, la temperatura en las altitudes elevadas es mucho menor que 0 °C, pero en este momento la temperatura del suelo suele estar por encima de 0 °C. De esta forma, la nieve se derrite nada más caer al suelo. Aunque nieva, la nieve también se está derritiendo y la temperatura siempre está por encima de los 0ºC. ¿Es esto nieve o aguanieve? Y es muy común que la nieve se derrita cuando nieva en Jiangnan. Si sólo clasificamos esta situación como un día de nieve, naturalmente llegaremos a la conclusión de que "la nieve no está fría, pero la nieve está fría".
Pero estrictamente hablando, este tipo de clima de deshielo no debe clasificarse como un día de nieve. Para facilitar la inducción estadística de datos meteorológicos, ¿podemos definir los días de nieve y los días de deshielo como: "Cuando hay nieve al día siguiente, incluso si la temperatura más alta fue superior a 0°C cuando nevó el día anterior, sigue siendo nieve? Hay nieve El clima sin nieve y la temperatura más alta por encima de 0 ° C se considera un día de deshielo "Según este estándar, el autor gastó más de 100 yuanes para copiar los datos meteorológicos de todo el proceso de nevadas en Nanchang. los últimos diez años. Aunque no basta con hacer juicios estadísticos basados en estos datos, realmente no tengo los recursos financieros para comprar más información.
Según las estadísticas del proceso de nevadas en Nanchang en los últimos diez años, la temperatura máxima promedio en los días de nieve es de 1,5oC, la temperatura mínima promedio es de -2,76oC y la temperatura promedio de la nieve es - 0.63oC Por otro lado, la temperatura máxima promedio es de -2.76oC es de 3.2oC, la temperatura mínima promedio es de -1.8oC y la temperatura promedio diaria es de 0.7oC. en los días de nieve es menor que en los días de nieve. Por lo tanto, el llamado "la nieve no es fría y la nieve es fría" no es cierto en física.
Si en los días de nieve la temperatura es más baja que en los días de nieve, ¿por qué se dice que “la nieve no está fría, pero la nieve está fría”? Además de la explicación negativa al comienzo de este artículo, el autor también recopiló las siguientes explicaciones: 1. Teoría del secado y conservación del calor; 2. Teoría del destructor Yukikaze; 3. Teoría de la disipación del calor por radiación; Examinemos estas explicaciones una por una.
1. Teoría del secado y el aislamiento: esta visión sostiene que cuando nieva, la humedad del aire es baja y relativamente seca, lo que hace que el aire y la ropa tengan propiedades de aislamiento relativamente buenas. es relativamente alto, el aire conduce fuertemente el calor, haciendo que la gente sienta frío.
Al respecto decimos: Cuando nieva, los copos de nieve vuelan por todo el cielo, y cuando se derrite, hay nieve y agua por todas partes. En ambos tipos de clima, las temperaturas relativas son altas y la presión de vapor saturado del hielo y el agua a 0°C es la misma, por lo que la humedad relativa debe ser aproximadamente la misma en los días de nieve y deshielo.
Según las estadísticas meteorológicas de Nanchang, la temperatura relativa promedio en los días de nieve es de 865438 ± 0,8 y la humedad absoluta es de 4,8 mmHg. Sin embargo, la humedad relativa media en los días de nieve es de 83,6 y la humedad absoluta es de 5,38 mmHg. Aunque la humedad es ligeramente mayor cuando la nieve se derrite, el impacto sobre la conductividad térmica del aire es casi nulo. En cuanto a la calidez de la ropa, no debería haber mucha diferencia. Por lo tanto, este pequeño cambio en la humedad no producirá un efecto evidente de que "la nieve no hace frío". Aunque la afirmación anterior es razonable, la base aún es insuficiente.
En segundo lugar, Hua dijo: "A menudo hace viento cuando la nieve se derrite, por lo que parece muy frío". Según los datos meteorológicos de Nanchang de los últimos años, la velocidad media del viento en los días de nieve es de 2,3 metros/segundo y la velocidad media del viento en los días de nieve es de 1,1 metros/segundo. Por tanto, esta base teórica es insuficiente.
3. Disipación del calor por radiación: “En los días de nieve, el sol suele salir y no hay apoyo en el aire, por lo que el calor del suelo se pierde fácilmente por la noche, por lo que la temperatura mínima en los días de nieve es más bajo que en los días de nieve". Según las estadísticas de Nanchang, la temperatura promedio en los días de nieve es -2.76oC, y la temperatura promedio en los días de nieve es -1.8oC. La temperatura más baja en los días de nieve sigue siendo baja, por lo que esto la teoría no es cierta.
4. Exageración: "La nieve no es fría, la nieve es fría", es principalmente una exageración hecha por los antiguos para enfatizar que los días de nieve todavía son fríos, de hecho, hay más frío que los que hay. Muchos proverbios climáticos en nuestro país son declaraciones exageradas como: “Después del comienzo del otoño, hay dieciocho tigres otoñales que son aún peores. "Es decir, el clima todavía es muy caluroso después del comienzo del otoño. La afirmación anterior tiene cierta verdad, y puede decirla aquí como referencia.
Después de leer la explicación anterior, no No lo entiendo del todo, el autor, basándose en los resultados de la encuesta en las zonas rurales, propone las siguientes nuevas explicaciones para el debate.
En primer lugar, aquellos que pueden concluir que "la nieve no hace frío". "La nieve es fría" deben ser intelectuales y trabajadores de clase baja. La gente noble va y viene en sedanes para caballos y ropa de cuero, hay una fogata en casa, la gente siempre está esperando para ponerse o quitarse ropa y rara vez sienten frío. Según la educación confuciana tradicional, sólo deberían preocuparse por el autocultivo, ordenar la familia, gobernar el país y traer la paz al mundo. Esos "hombres indignos" del confucianismo piensan principalmente en el romance, por lo que no les importa. el calor y el frío del tiempo nevado. Sin embargo, la mayoría de los intelectuales y trabajadores de clase media y baja viven en chozas y tienen que caminar solos para salir a la calle. "
Según la investigación del autor, hasta las décadas de 1940 y 1950, los agricultores rurales cerca de Nanchang vivían básicamente en casas de paja, que se pudrían fácilmente cuando estaban mojadas y, por lo tanto, no las mantenían calientes. , agricultores que vivían en Las casas de fardos de paja tuvieron que reemplazar la hierba que cubría sus casas con heno en el año posterior a la cosecha de otoño. Hasta el día de hoy, aunque los agricultores viven en casas de tejas, todavía mantienen la costumbre de ese año. El cobertizo debería ser reemplazado por completo antes de que comience el invierno, y él respondió: “Si no se cambia el pasto en invierno, las vacas morirán congeladas. "Dado que China tiene un clima monzónico, el invierno suele ser frío y lluvioso. Por lo tanto, el césped reemplazado a principios del invierno generalmente permanecerá seco antes y después de la primera nevada. Especialmente en la cuenca del río Huanghuai, rara vez llueve en invierno. Incluso si Llueve antes de la nevada, después de un período de tiempo. Debería estar relativamente seco debido al sol y al viento, por lo que la paja del techo debería estar relativamente seca cuando nieva. Sin embargo, debido al cambio de temperatura diaria, es imposible. Derretir toda la nieve del techo el mismo día. La presencia de agua y la acumulación de nieve en el techo le dan al agua tiempo suficiente para penetrar en el techo de paja. Debido a que el aislamiento de la paja depende principalmente del aire estancado envuelto en la hierba. una vez que el aire se llena de agua, la conductividad térmica del agua se reducirá considerablemente. El coeficiente es 60 veces mayor que el del aire. Aunque la temperatura promedio es de 1 a 2 °C más baja cuando nieva que cuando se derrite, siempre que la humedad. de la paja aumenta en 10, es suficiente para que la gente sienta que la temperatura interior es más baja cuando se derrite
Debido a la cocción, etc. Las actividades humanas todavía generan mucho calor en el interior. las puertas y ventanas están cerradas (es necesario colocar papel para ventanas) y el calor no se pierde fácilmente. Incluso si hace frío afuera a menos diez grados, la temperatura de la interfaz de contacto entre la paja y la nieve se puede mantener. Alrededor de -1oC Debido a que la espesa paja está empapada en nieve, se escapa mucho calor, lo que hace que la temperatura interior se acerque a la temperatura exterior. Como resultado, las personas que están en el interior naturalmente sentirán que "no se enfría cuando nieva". ." .
Para los que están fuera de casa.
Aunque el caucho se ha utilizado en el extranjero durante cientos de años, no fue hasta las décadas de 1940 y 1950 que las botas de lluvia de caucho "llegaron a los hogares de la gente corriente" en China. Según la investigación del autor, antes de la década de 1940, la gente de la clase alta usaba zapatos de cuero en invierno, las personas de ingresos medios usaban zapatos de algodón y la gente común usaba zapatos de tela, zapatos de cáñamo y sandalias de paja. Basta con añadir un par de zuecos en los días de lluvia y nieve. Y una cosa que estos zapatos tienen en común es que no son impermeables. Para los dignatarios, no importa. Entran y salen en sedanes de todos modos, pero para las personas de clase media y baja, tienen que usar zapatos impermeables en la nieve. Como resultado, el agua de la nieve los empapa. zapatos y calcetines, y sus pies están fríos hasta cerca de 0°C. En los días de nieve, aunque la temperatura es más baja, no hay punto de fusión del hielo. La nieve está "seca" y no te mojará los zapatos. De esta forma, el calor de los zapatos es bueno, pero la temperatura de los pies es mucho mayor que cuando los zapatos y calcetines pisan la nieve cuando la nieve se derrite. Creo que todo el mundo lo sabe. Como dice el refrán, el frío comienza en los pies. Los pies fríos no solo enfriarán todo el cuerpo, sino que también enfermarán fácilmente a las personas. Esto amplifica aún más la impresión de enfriamiento debido al derretimiento de la nieve.
Para resumir: hasta no hace mucho, debido a que los materiales para techos, los zapatos y los calcetines de la gente común y corriente no eran impermeables, la gente común y corriente sentía subjetivamente más frío en los días de nieve, ya fuera o en casa. Por lo tanto, la afirmación de que "en la nieve no hace frío" era cierta en el pasado. Pero esto no significa que la temperatura sea más alta en un día de nieve que en un día de nieve. Pero la explicación tradicional de que "la nieve libera calor y la nieve que se derrite absorbe calor" es errónea.
Materiales de referencia:
/question/4001482.html
3. La solución al auspicioso año de la nieve
Según la leyenda , la nieve en la tierra proviene de tres lugares en el cielo. Los inmortales están a cargo, es decir, Zhou Qiongji está a cargo de la ciudad de Furong y Dong Shuangcheng está a cargo de la botella de vidrio para almacenar nieve, que contiene algunos copos de nieve. nieve. Siempre que hay nubes oscuras, la persona real golpea un copo de nieve con un tendón dorado y comienza a nevar en la tierra. El Creador le dio copos de nieve al invierno, haciendo que el invierno cobrara vida en la desolación y añadiendo diversión al silencio. Los agricultores prefieren la nieve. Una vez que vean los copos de nieve volando en el cielo y la espesa pelusa amontonada en el suelo, tendrán una premonición de la alegría de la cosecha del próximo año. De hecho, "La nieve auspiciosa presagia una buena cosecha" es un sincero elogio de la nieve. "Xue Rui presagia una buena cosecha" radica en el efecto anticongelante y de preservación del calor de la capa de nieve sobre los cultivos que pasan el invierno. La nieve recién caída es suelta y porosa y puede contener entre un 40 y un 50 % de aire. Como el aire no conduce el calor fácilmente, la tierra es como una colcha grande y suave. Esta "edredón" puede evitar que el calor del suelo se irradie hacia el exterior y evitar la intrusión de aire frío del exterior. Las mediciones muestran que cuando el espesor de la nieve local es de 20 cm, la temperatura de la superficie de la nieve es 65438±05°C más baja que la temperatura debajo de la nieve. Cuando el espesor de la nieve alcanza los 30 centímetros, el trigo no sufrirá daños por congelación incluso si la temperatura baja a -30 grados centígrados. "Xue Rui presagia un buen año de cosecha" radica en el papel de la nieve a la hora de aumentar la humedad del suelo y fertilizar las zonas. Cuando la tierra se caliente la próxima primavera, la nieve del suelo se derretirá lentamente. Se pierde menos agua del deshielo y la mayor parte se filtra en el suelo, al igual que el riego, lo que resulta de gran beneficio para aliviar la sequía primaveral y mejorar la siembra primaveral. El derretimiento de la nieve aporta más compuestos nitrogenados al suelo. Según las mediciones, un litro de agua de lluvia contiene 1,5 g de compuestos nitrogenados, mientras que un litro de agua de nieve contiene hasta 7,5 g. Obviamente, el agua de nieve aumentará la fertilidad del suelo. Además, debido a que el suelo está cubierto de nieve y la profundidad de congelación es poco profunda, las hojas y las raíces del pasto pueden continuar pudriéndose y convertirse en fertilizante. "Xue Rui presagia una buena cosecha" debido al efecto insecticida de la nieve. El "Compendio de Materia Médica" de Li Shizhen de la dinastía Ming decía: "Nieve, lava y lava la picazón, los forúnculos, los insectos y las langostas. Tres nieves antes de la cera, la cebada vegetal y las langostas insecticidas congelarán los huevos de". plagas que pasan el invierno como langostas y barrenadores. Cuanto antes nieva, más fuerte será el insecticida. "Xue Rui presagia una buena cosecha" también radica en el evidente efecto de aumento del rendimiento del agua de nieve. El "Compendio de Materia Médica" de Li Shizhen de la dinastía Ming decía: "Si los granos se remojan en nieve, serán resistentes a la sequía y estarán libres de insectos. Por ejemplo, después de remojar las semillas de arroz en nieve y agua, las raíces brotan". Las plántulas serán fuertes. Plantarlas en un campo con muchos macollos es mejor que remojarlas en agua de pozo. El rendimiento de semillas aumenta aproximadamente un 20%. La tasa de germinación de las semillas de pepino remojadas en agua con nieve es un 40% mayor que la del agua corriente. El riego con agua de nieve durante el período de crecimiento de los pepinos puede aumentar el rendimiento21. Remojar las semillas de algodón en agua con nieve puede aumentar el rendimiento entre un 1 y un 20%. La razón por la que las frutas y verduras cultivadas en algunos lugares de los desiertos de Xinjiang y la meseta tibetana crecen gruesas y fuertes es porque el agua de riego proviene de la nieve derretida de las montañas Tianshan y Kunlun. Los experimentos también muestran que en tres meses los lechones que beben agua de nieve pueden ganar 2/3 más de peso que los lechones que beben agua corriente.
Alimentar a las gallinas con agua de nieve también aumentó significativamente su producción de huevos en comparación con las gallinas que bebieron agua normal. La función única de Xue Rui está determinada por su propia naturaleza. En primer lugar, la nieve recién caída es suelta y porosa, lo que puede almacenar una gran cantidad de aire y tiene el efecto de evitar la congelación y mantener el calor. En segundo lugar, el contenido de agua pesada en el agua de nieve derretida es un 25% menor que el del agua corriente. El agua pesada es una sustancia radiactiva que tiene un fuerte efecto inhibidor sobre las actividades vitales de diversos organismos. El bajo contenido de agua pesada en la nieve es obviamente beneficioso para favorecer el crecimiento y desarrollo de los organismos. En tercer lugar, las propiedades físicas y químicas del agua de nieve son diferentes a las del agua corriente. Debido a la congelación, los gases se eliminan del agua de la nieve, provocando cambios en la conductividad y la densidad. Las investigaciones muestran que las propiedades fisiológicas del agua de nieve son muy similares a las del agua en las células biológicas, por lo que muestra una fuerte actividad biológica. Las plantas son de dos a seis veces más capaces de absorber el agua de la nieve que el agua del grifo. Una vez que el agua de la nieve ingresa al cuerpo vivo, puede estimular la actividad enzimática y promover el metabolismo. En cuarto lugar, el agua de nieve contiene más compuestos de nitrógeno, cinco veces más que el agua de lluvia y más que el agua normal. Se puede decir que es un tipo de agua fertilizante. "Caer rojo no es algo cruel, se convierte en barro primaveral para proteger las flores". De esta manera, la nieve nutre la tierra con su "vida", nutre los cultivos y beneficia a la humanidad.
Materiales de referencia:
/question/2072845.html? si=2