零下14度能泼水成冰吗
零下14度不能泼水成冰。
“泼水成冰”的原理在于热水更容易蒸发形成水蒸气,水蒸气遇冷迅速凝华成小冰晶;同时热水张力小,易甩出小水滴,与空气接触降温凝结成冰。但零下十几摄氏度时,水雾水滴结冰不完全,就容易洒到身上甚至被烫伤。
泼水成冰为什么要用热水
“泼水成冰”是一种物理现象,用热水的原因是热水蒸发快,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。
在同等质量和同等冷却环境下,温度略高的液体会比温度略低的液体先结冰,这就是著名的“姆潘巴现象”。因此,想要实现“泼水成冰”,用热水成功概率更高。
要形成美丽的冰水雾的现象,必须要有大量足够多的细小水滴,只有较高温度的水泼向空中才能有这种效果,这主要是因为温度高时水的表面张力小,更容易形成小水滴,和气温相近的水就很难形成。
“泼水成冰”是一种天气现象,指在寒冷环境下,当空气温度低于0℃时,泼出去的热水会立即结冰,形成冰雾。这种现象通常发生在极寒地区,如北极、南极等。
热水泼出去后,首先会与冷空气接触,形成一层薄冰。随着时间的推移,冰层会逐渐加厚,最终形成一个冰块。而热水中的水分子比冷水更加活跃,因此在结冰过程中会释放出更多的热量。这些热量使得冰块周围的空气温度迅速降低,进一步加速了结冰过程。
因此,“泼水成冰”现象需要使用热水的原因是:热水中的水分子更加活跃,可以更快地与冷空气接触并形成薄冰,同时释放出的热量使得冰块周围的空气温度迅速降低,进一步加速了结冰过程。
泼水成冰为什么要热水
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。
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。
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。
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。
泼水成冰为什么要用热水?这就是让人们大吃一惊的"热水比冷水先结冰"现象,也就是姆潘巴现象。
热水会比冷水更容易结冰,这种违反直觉的现象,甚至连很多科学家最初也感到匪夷所思。此现象早在几个世纪前就已经被发现,但却没有明确记载发现过程,又由于其明显违反想当然的直观感觉,没有引起科学家的足够重视,也就没有被科学家进行有效研究。
直至1969年,坦桑尼亚的一位中学生 Mpemba (姆潘巴)为了制作冰激凌,抢占冰箱位置,把没有冷却的牛奶提前放入冰箱。冷冻一个小时后,他们打开冰箱取各自的冰激凌,这时候发现姆潘巴的热牛奶已经冰冻成功,而规规矩矩冷却后放入冰箱的牛奶还没有被冷冻凝固!姆潘巴去问物理老师,老师只是说:“这样的事一定不会发生。”后来姆潘巴上了高中,又去请教高中物理老师,依然没有得到合理解释。直到坦桑尼亚最高学府“达累斯萨拉姆大学”物理系系主任奥斯波恩博士来学校访问,姆潘巴当面求助于博士,向他讲述了自己的惊奇发现。博士先是笑了一下,然后认真地听取了我的复述,但是也当时没有给出答复。博士回校后亲自动手并观察到了同一事实,对于成因却没有了下文。奥斯波恩博士高度评价了姆潘巴的观察力,说:“姆潘巴的观察,事实上提出了权威物理学家可能遇到的危险,同时也对物理教师提出了一个感兴趣的问题。” 目前为止,虽然有很多科学家为此努力研究,但是还没有一个完全揭示它的内部发生机制的权威解释。姆潘巴现象存在着,姆潘巴效应却一直都是一个谜。
泼水成冰之所以用热水,是因为热水在气流作用下可以分散成更小的水滴,获得更大的表面积体积比,从而增加散热面积。
静置状态下,一杯滚烫的水无论如何不会比冰冷的水结冰快。
温度相近的水在快速冷冻时,温度较高的水由于分子更快地配对,有时可以比温度较低的水更快结冰,同时伴有更好的导热性能。
热水比冷水更容易冻成冰,此效应的一个解释是,热水冷却得过程中,会因蒸发而失去质量。质量较少,而液体失去较少的热就冷却,也就冷的较快。用这个解释,热水就会首先结冰,只是因为它将较少的水结成冰。如果水只是通过蒸发来冷却,那么热水先结冰。
泼水成冰,据说在黑龙江、新疆的许多地方都可进行,并且在网上看到,在山西大同也成功实现。没亲眼见过,只能根据图片推测一下。由水到冰,可有三种途径:一种途径是水凝固成冰;另一种途径是水先汽化成水蒸气然后水蒸气再凝华成冰,还有一种途径是水先汽化成水蒸气再液化成水最后再凝固成冰。
仔细观察泼水成冰的形状,明显的感觉空中形成的冰的形状棱角分明,大家也看一下是不是这样,因此认为这是水蒸气凝华而成。类似的霜、雪、雾凇和窗户上的冰花等都是这样。
以窗户上的冰花为例,有人就认为是空气中的水蒸气先液化成小水滴附着在窗玻璃上,然后水再凝固成冰,这是不对的,因为水滴凝固成的冰外形是不规则的,不会形成棱角分明的冰花。
既然泼水成冰是凝华现象,那么,要产生明显的效果,就需要大量的水蒸气,而水蒸气来源于水的蒸发。
大家知道,影响液体蒸发快慢的因素是液体的温度、液体的表面积和液体表面附近空气流动的快慢,液体的温度越高、表面积越大、液体表面附近空气流动的越快,液体蒸发的越快。将水成扇面用力向空中洒开,当然主要是从形状角度考虑,但同时也增大了水的表面积,相当于加快了空气的流动(以水为参照物相当于空气流动),加快了水的蒸发。在水的表面积和空气流动速度一定的情况下,水的温度越高蒸发越快,得到的水蒸气越多,凝华成的冰晶越多,泼水成冰效果越壮观。
泼水成冰的条件是什么呀
1.
首先要选择足够低温的环境进行泼水成冰操作,因为泼水成冰需要有足够的时间空气中冻结,进行试验的环境空气温度越低,冻结的速度就会越快,泼水成冰就越容易完成。
2.
然后尽量选择热水进行泼水成冰操作,因为泼水成冰是水蒸气雾化结冰的过程,热水泼出去之后会快速在开启中蒸发飘散,形成的泼水成冰画面就会比较好,也不容易出现冻手的情况。
泼水成冰危险吗
泼水成冰是一种非常危险的行为,特别是在没有达到零下几十度的地区,初次尝试技巧不佳的朋友们将90℃甚至100℃的开水往头上抛,非常容易被烫伤。
在温度没有达到-40℃以下的地区,如果没有干燥、寒冷的温度条件,泼水成冰也是危险的。因为泼水成冰要求水滴在低温下冻结,水滴冻结时会释放潜热能,外层先结冰逐渐向里冻实,气温越低结冰速度越快。
如果气温不能达到-40℃以下,若有大风相助,能迅速带走水蒸气中的热量时,泼水成冰也有可能实现。但要注意安全,不要对着风泼,避免被烫伤。因此,建议不要尝试泼水成冰这种危险的行为。