周圍還是幹的,不像冰融化後留下的水跡,所以也叫“幹冰”。從外觀上看,幹冰和普通的壹樣
我們的冰真的很像,除了幹冰的溫度比普通冰低(78.5℃)。在如此低的溫度下,
難怪鉆工的手會凍僵。幹冰有很多用途!可用作強制冷劑;當食物如魚和肉用幹冰冷凍時,
運輸過程中不會到處淋濕;食物可以用幹冰在地窖裏保存更長時間。
更神奇的是,在很多電影電視劇裏,霧裏霧裏的場景也是幹冰的功勞!
因為幹冰在空氣中蒸發形成大量二氧化碳氣體,所以呈現給觀眾的是壹片“白茫茫”的景象。
另外,幹冰是人工造雨的專家!
三。二氧化碳和人工降雨
用人工的方法增加雲中的冰晶或者增加雲中的冰晶和水滴形成降水。目前,人工降雨是壹種冷卻劑(幹冰或其他化學物質
化學藥物)播撒在雲中,使雲中溫度顯著下降,使微小水滴冰晶迅速增加,並迫使其下降形成降水;另壹種是在雲中散布濕氣。
強凝結核(如鹽、氯化鈣等。)使雲滴長成雨滴,落下來;還有用土炮和土箭轟擊雲層產生的強大沖擊波,使雲滴相互碰撞,融合成雨滴降落。無論用哪種方法進行人工降雨,雲的存在是首要條件,這是內因;把催化劑輸送到雲端是外因,只能通過內因起作用。因此,人工降雨有壹定的局限性。
人工方法幫助雲產生雨和雪。當冷雲由過冷水滴組成時,因為沒有冰晶,所以很難有降水。如果在雲中制造了適量的晶體,就會破壞雲的穩定結構,可能產生降水。基於這壹原理,我們可以通過飛機或高射炮向雲中引入幹冰等制冷劑,利用局部雲層劇烈冷卻產生冰晶,或者引入碘化銀等人工冰芯,由人工冰芯產生冰晶。比如我國南方夏季出現的塊狀積雲,就是暖雲,壹般很難下雨。為了改變雲滴光譜分布的均勻性,促進重力碰撞過程,從而導致降水,往往在雲中播撒鹽、尿素、硝酸銨等吸濕性物質。在中國的壹些幹旱地區,人工降雨(雪)的作業更為普遍。
固態二氧化碳,即“幹冰”,主要用作制冷劑。用飛機在高空噴灑“幹冰”,可以凝結空氣中的水汽,形成人工降雨。在實驗室中,“幹冰”與乙醚等揮發性液體混合可以提供-77℃左右的低溫浴,“幹冰”還可以作為食品的速凍防腐劑。
參考資料:
/question/1940274.html
1.幹冰是什麽?
二氧化碳氣體如果加壓冷卻到壹定程度,就會形成像雪壹樣的白色固體。這種固體可以不融化直接變成氣體,所以被稱為“幹冰”。
幹冰有很好的制冷效果,比如做冰淇淋。幹冰也是壹種很好的防腐劑。魚、肉和其他易腐爛的食物可以用船運輸幾千英裏,這些食物可以用幹冰保鮮。雞蛋可以用幹冰冷凍幾乎無限期。如果把玫瑰放在二氧化碳氣體中,花蕾可以持續綻放三天。
“幹冰”可以用於人工降雨。如果炎熱的夏天不下雨,可以把裝滿“幹冰”的炮彈射向多雲的天空。很快,瓢潑大雨就會傾盆而下。這是由於“幹冰”氣化吸熱,使水蒸氣凝結成水滴,產生人工降雨。
2.升華與升華
物質狀態的變化並不總是按照固體、液體、氣體或氣體、液體和固體的順序進行。有時,壹些物體的物態變化也可以直接在固體和氣體之間進行。在熱的情況下,物體從固體到氣體的直接轉變叫做升華。物體從氣態到固態的直接轉變叫做升華。
在我們的日常生活中經常可以看到升華或者升華。在寒冷的冬天,洗好的衣服掛在戶外。因為溫度在0℃以下,濕衣服上的水很快就會結冰。雖然冰不會融化,但是時間久了衣服還是會幹的。這是因為冰升華成水蒸氣跑掉了。放在行李箱裏的衛生球或者樟腦塊會逐漸變小,最後完全消失,只剩下幾個。
大多數固體物質的升華不明顯。只有壹些固體物質容易升華。在生產中,人們經常利用升華來提純壹些容易升華的物質。比如化工生產中,樟腦、碘、硫等物質都是通過升華來提純的。早在2000多年前,中國古代就有人利用升華和升華來提純壹些化學物質。所謂“煉丹”就是壹個例子。
將天然紅色硫化汞放入煉丹罐中煆燒,硫被氧化成二氧化硫,分離出金屬汞;汞和硫結合產生黑色硫化汞。加熱時,黑色硫化汞升華,其蒸氣被收集在容器中冷卻冷凝,從而形成結晶紅色硫化汞。
結晶紅色硫化汞可以說是人類最早通過化學方法制造的產品之壹,也是中國古代“煉丹術”活動的重要成果。雖然煉丹家在煉丹活動中滲透了壹些迷信色彩,比如稱紅色硫化汞為“回丹”,但經過反復加熱凝結後,又稱為“九轉回丹”,也有人說人吃了會長生不老。這是不對的。這是騙人的,應該放棄。然而,它解釋了。
3.為什麽玻璃窗上的冰面上有各種圖案?
數九寒天,早上起來看著玻璃窗。耶!它覆蓋著閃閃發光的花朵;有的像蘭花,有的像馬尾松,有的像花朵。
誰壹夜之間在玻璃上畫了這麽美的畫?
除了大自然還有誰?這是由冰冷的冰描繪的。
冰?我們都看到了。如果不是卡在水裏,就是雪花壹樣的六邊形。可是誰能像蘭花和馬尾松壹樣看到冰呢?
是的,水中的冰是壹塊壹塊的,因為水分子比較密集,大量的水結冰時,冰晶互相糾纏在壹起;雪花是六邊形的,主要是因為水蒸氣分子稀疏。當它們凝結時,它們不會受到來自外部的不平衡壓力。冰晶形成它們自己的形狀。其實大塊的冰也是六邊形的,因為它們互相糾纏在壹起。我們只是看不到它;就像小鹽,我們可以看到它是六方晶體,大鹽看不到它的本來面目。
玻璃窗上的冰花原本是六角形的。當最初的冰晶形成時,它們逐漸向周圍發展。這時,情況就復雜了。有時風很大,有時風很小;而且有的玻璃杯是光滑的,有的是粗糙的,有的上面有微垢,有的是壹塵不染的,這樣水汽壹覆蓋就會不均勻;有的地方水汽積累多,有的地方水汽積累少。當冰晶向四周延伸時,水蒸氣積聚得更多的地方,水就會更厚。少的地方會更薄,很少的地方不會形成,或者會形成,遇到壹點熱或者壓力就會融化。因此形成了各種圖案。這就像繪畫壹樣,用了更多的顏料。
4.冬天下雪
眾所周知,雲是由許多小水滴和小冰晶組成的,雨滴和雪花是由這些小水滴和小冰晶組成的。那麽雪是怎麽形成的呢?
在水雲中,雲滴都是小水滴。它們主要是通過繼續凝聚和相互碰撞而成長為雨滴。
冰雲是由微小的冰產物組成的。當這些小冰晶相互碰撞時,冰晶的表面會升溫融化,它們會相互粘在壹起,再次凍結。如此反復多次,冰晶就會增多。另外,雲中有水蒸氣,所以冰晶可以通過凝結繼續生長。不過冰雲壹般都比較高,不厚。水蒸氣多,凝結增長慢,碰撞的機會不多,不能。
最有利於雲滴生長的混合雲。混合雲由小冰晶和過冷水滴組成。當壹團空氣達到冰晶的飽和時,它還沒有達到水滴的飽和。這時,雲中的水蒸氣凝結在冰晶表面。過冷的水滴正在蒸發。這時冰晶會從過冷的水滴中“吸附”水蒸氣。在這種情況下,冰晶會迅速生長。另外,過冷水滴非常不穩定,碰到就會結冰。因此,當過冷水滴與混合雲中的冰晶發生碰撞時,它們會凍結並附著在冰晶表面,使其迅速生長。當小冰晶增長到能夠克服空氣阻力。
早春和深秋,近地面的空氣都在O℃以上,但這層空氣不厚,溫度也不高,會讓雪花落到地上還沒來得及完全融化。這叫“濕雪”或“雨雪同落”。這種現象在氣象學上被稱為“雨夾雪”。
同樣,雪的大小也是根據降水量來分類的。雪可分為小雪、中雪和大雪三類。24小時降水量小雪小於2.5,中雪2.6 ~ 5.0,大雪大於5.0。再過幾個小時,降水量還不到1。o有小雪,1.1 ~ 3.o有大雪大於3.o .
那為什麽雪花的基本形態是六邊形柱狀或片狀?
這與水蒸氣凝結結晶時的結晶習性有關。水蒸氣結晶的雪花和自然水凍結的冰屬於六方晶系。我們很容易被博物館裏純凈透明的水晶所吸引。晶體和冰晶壹樣,都是六方晶系,但都是二氧化矽的結晶,冰晶是水的結晶。
六方晶系有四個晶軸。其中,三個輔助軸在基面上以60度角彼此相交,並且第四軸(主晶軸)垂直於由三個輔助軸形成的基面。六方晶系最典型的代表是幾何上的正六邊形柱體。水蒸氣凝結結晶時,如果主晶軸在其他三個副晶軸上發展緩慢且非常短,晶體就會形成片狀。如果主晶軸發展迅速,延伸時間長,晶體就會形成柱狀。雪花壹般是六邊形的,因為晶體沿主晶軸的生長速度比沿三個副晶軸的生長速度慢得多。
對於壹片六邊形雪花來說,由於其表面曲率不相等(凸、平、凹),各表面的飽和水汽壓力也不同,所以它們之間產生了水汽密度梯度,使得水汽定向轉移。水汽產生和轉移的方向是凸→平→凹,即從曲率大的表面向曲率小的表面轉移。六邊形雪花的六個角上的曲率最大,其次是邊緣的平面。中心部分的曲率最小,使得六邊形雪花始終處於定向水汽遷移的過程中。因為棱角上的水汽被輸送到邊緣和中心,棱角附近的水汽飽和度降低,導致升華。中心部分由於水蒸氣的不斷流動而飽和,導致升華。這種升華結晶的過程持續不斷,六邊形雪花逐漸演變成六棱柱狀雪晶。
這是壹種理想的情況,假設水蒸氣不是從外部輸送的。事實上,事物與周圍環境密切相關,空氣中在某種程度上總有水汽。如果輸入到周圍空氣中的水汽較少,不足以將水汽量輸送到中心,那麽雪花片向柱狀雪晶的發展過程還會繼續。在氣溫低、水汽少的極地和高緯度地區,柱狀雪晶往往就是因為這個原因而落下。
當空氣中充滿水蒸氣時,會出現另壹種情況。此時,周圍的空氣不斷向雪花輸送水蒸氣,使雪花迅速凝結。凝結降低了雪花周圍空氣層中的水汽密度,進而促進了外部水汽向內部輸送。就這樣,雪花很快就長大了。水汽快速輸送到雪花時,六個頂角首當其沖,水汽密度梯度最大。來不及把水汽輸送到雪花內部。這時,頂角會出現壹些突起和分支重量。這些分枝重量會增長到壹定程度,不會分枝。二級枝和母枝會保持60度角,這樣就形成了六邊形的星形雪花。
在山區或極地的晴朗天氣裏,我們還能看到壹種冰針,像寶石壹樣閃閃發光,人們稱之為鉆石塵。冰針的生長有兩個條件:壹是嚴寒條件下(零下30℃以下)濕度很低時水汽自發結晶的結果,二是溫度高(零下5℃左右)、濕度大時沿雪片某個輔軸頂角特別迅速生長的產物。
天空中形成了各種各樣的雪花晶體。當它們的直徑達到50微米時,可以克服空氣的浮力開始做明顯的向下運動,在優雅下落的同時繼續生長變化。這樣就產生了各種形態的雪花。只要我們把它們收在黑色呢子或黑色天鵝絨上,就可以用肉眼初步識別它們的形狀。
5.雲產生諾貝爾獎
1894年的秋天,英國物理學家威爾遜在蘇格蘭的壹座山上度假。山頂上經常雲霧繚繞,遊客們被這迷人的景色陶醉了。威爾遜突發奇想,想在實驗室制造雲和霧。
回到實驗室,威爾遜研究總結了雲生成的條件:壹是空氣中的水蒸氣必須飽和,否則不會凝結成小水滴;另壹個條件是空氣中應該有壹些“凝結核”。通常情況下,空氣中的塵埃起著凝結核的作用,在這些微小的顆粒上往往積聚著壹些電荷,會將過飽和的水汽凝結成小水滴,無數直徑很小的小水滴懸浮在空氣中,形成霧滴。
作為壹名物理學家,威爾遜除了了解雲形成的條件,還想利用這壹發現研究物理現象?威爾遜在幹凈的瓶子裏形成過飽和蒸汽(即裏面沒有凝結核)。這時,如果壹個帶電的微觀粒子沖進來,就會在它周圍凝結成壹個液滴。隨著粒子的運動,壹系列的液滴會在它的軌跡上形成壹條軌跡,從而把人們閉著眼睛看不到的粒子的軌跡變成了人眼可以看到的壹系列液滴組成的軌跡。威爾遜發明了這個裝置。
參考資料:
http://www . wenhao . name/Article/class 1/class 48/8/200412/1195 . html