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美哭了的“泼水成冰”,是啥原理?

时间:2023-01-03 来源:“中科院物理所”公众号

冷!冷!冷!

近日

我国多地经历寒潮考验

“寒潮冻真格之全国冻哭预警地图”

在网上疯传

然而

不少小伙伴在“冻哭”的同时

也开始炫起

年度“泼水成冰”大戏

他们的画面是这样的

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一时间

热水在空中瞬间结成冰渣的视频

刷爆朋友圈等各大社交平台

在大家被“泼水成冰”视频震撼的同时

也产生了许多疑惑

为什么要泼热水?

在极寒条件下

“泼水成冰”形成的到底是水雾还是冰?

热水真能在空中就结成冰吗?

有网友做过这样的实验:

实验一

实验人员在零下36℃的黑龙江,把一杯10℃的水泼向天空,水在半空没有结冰,也没有惊艳的视觉效果。

实验二

实验人员把37℃的水泼向零下36℃空中,此时出现一些水汽,但是没那种惊艳的“泼水成冰”效果。

实验三

实验人员使用90℃的热水泼向零下36℃空中,奇迹出现了,热水划成弧线,形成完美的“泼水成冰”效果。

那么

我们看到的“泼水成冰”

到底是一种什么物理现象呢

这就要从水的基本形态开始说起

众所周知

水的基本形态有三态:固态、液态、气态

我们平常见到最多的就是液态水

固态水常见的就是冰和雪

气态水常见的就是水蒸气

水的三种形态可以在自然状态下共存

在不同温度控制下还会互相转化

成为“物态变化”

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在温度极低的室外

泼洒出去的部分水滴首先汽化成为水蒸气

细小水蒸气凝华成冰晶或者凝结成小水滴

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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。

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实际上,“泼水成冰”中的结冰并不是水结冰,而是水形成水蒸气之后,水蒸气在极端寒冷空气里凝结成水滴或者凝华成小冰晶,这与北方隆冬天气里形成的大雾现象类似,也是空气中有大量的小冰晶,因为冰晶颗粒非常小,一般是在几个微米到几百微米之间,所以看起来是雾的效果。显然,与凉水相比,热水更容易形成水蒸气。

以水的状态泼出去迅速冻结成冰,其实很容易实现,但是需要水滴非常细小才行。除了手动泼水,用喷雾车、喷雾机、雾炮车、或者打药机(给植物喷药用的)设备喷出小水滴,在极端低温的条件下,也是可以直接冻结成小冰晶的。

总结一下要点就是:

美哭了的“泼水成冰”

不仅要求低温环境

还得泼出的是滚烫的热水

责任编辑:王盛楠
文创