Física~ ~Física~
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", la idea general es: Nieve y Cuando el agua se congela, libera calor; al derretirse, la nieve y el hielo se funden 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 del 83,6% y la humedad absoluta es de 5,38 mm Hg. 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. En nuestro país hay muchos proverbios meteorológicos. 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 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. Cuando se le preguntó por qué, respondió: "Si no se cambia la hierba 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 un 10%, es suficiente para que la gente sienta que la temperatura interior es más baja cuando se derrite.
Debido a la cocción, todavía se genera mucho calor en el interior debido a las actividades humanas. Además, las puertas y ventanas están cerradas (es necesario colocar papel para ventanas) y el calor no se pierde fácilmente. Incluso si el exterior está frío a menos diez grados, la temperatura de la interfaz de contacto entre la paja y la nieve aumentará. permanece bajo debido al buen efecto de aislamiento térmico de la propia nieve. Puede rondar los -1 ° C. Debido a que la espesa paja está empapada en agua de nieve, se escapa una gran cantidad de calor, lo que hace que la temperatura interior se acerque a la temperatura exterior. Como resultado, las personas que están en el interior sentirán naturalmente que "la nieve no se enfría".
Para las personas que salen. Aunque el caucho se ha utilizado en el extranjero durante cientos de años, no fue hasta la década de 1940. Según el autor, antes de la década de 1940, la gente de clase alta usaba zapatos de cuero en invierno, mientras que la gente de ingresos medios usaba zapatos de algodón. y la gente común usaba zapatos de tela, zapatos de cáñamo y sandalias de paja, solo agrega un par de zuecos en los días de lluvia y nieve. El punto en común es que no son impermeables a los dignatarios, ya que entran. y en sedanes de todos modos, pero las personas de clase media y baja tienen que usar zapatos impermeables en la nieve, y el agua de la nieve empapa sus zapatos y calcetines, y sus pies están mojados. Hace frío, cerca de 0 ° C. Aunque la temperatura es más baja cuando nieva, la nieve está "seca" y no 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.