“下雪不冷化雪冷”原因再分析
2013-03-19霍金胜
霍金胜
(甘肃省天水市第二中学,甘肃 天水 741020)
1 “下雪不冷化雪冷”原因的3种常见观点
中国有一个众人皆知的彦语:“下雪不冷化雪冷”.在初中物理教学中,教师经常以此为例说明物态变化过程中的吸热与放热.但“下雪不冷化雪冷”现象的科学原理一直众说纷纭,归纳起来有以下3种观点.
1.1 吸热放热说
雪的形成是气态水蒸气凝华成固态冰,是放热反应,由于放热导致大气温度升高;化雪是固体冰熔化成液态水,是吸热反应,由于吸热导致大气温度降低.
但此观点错误明显,水蒸气只有在气温低于0℃才凝华,因此下雪天大气的温度肯定低于0℃,雪在气温高于0℃才熔化,因此化雪天,气温一定高于0℃.即化雪天大气温度高于下雪天.
1.2 涡旋气流说
人类生活工作区域(居民点、工厂、学校、道路等)地面积雪由于人类活动被弄脏,对太阳光的吸收能力大大增强.在化雪天气,人类生活工作区域先融化.而远离人类生活工作区的地面积雪比较干净,对太阳光反射能力很强,吸收的太阳辐射能量很少,往往在人类生活工作区雪融化数天后才开始融化.而一般人们所说的化雪,是以人类生活工作区域为准.
当人类生活工作区大气由于温度升高而上升,其他地区的冷空气从各个方向补充,形成了涡旋气流.由于涡旋气流存在,人体向空气散热加快,人就感觉到温度比实际更低.
1.3 谬误说
有学者查阅了许多气象资料,发现下雪天与化雪天温度基本相同,空气的流动的速度也基本相同,由此证明涡旋气流说是不正确的.由于没有其他更合理的解释,因此怀疑“下雪不冷化雪冷”谚语的正确性,提出了谬误说,认为“下雪不冷化雪冷”是人们感觉的错误.
2 环境温度变化说
谚语是人类多年的生活经验的总结,因此不会轻易出错,只是它背后隐藏的科学原理没有被我们发现.笔者抱着此信念反复测量分析,发现引起人们“下雪不冷化雪冷”感觉的真正原因.在此基础上提出了环境温度变化说.
2.1 影响人冷热感觉的因素
影响人对大气温度感觉高低主要有以下3个因素.
① 环境温度的高低.温度高人就感觉到热,温度低人就感觉到冷.
② 大气流动的速度.人生活在大气中,在相同的温度下,大气流动速度越大,人体向大气散热也越快,人就会感觉越冷,因此大气流动的速度越大,人感觉到的温度就比实际大气的温度低.
③ 环境温度的变化.人感受到的冷热还与环境温度的变化有关.例如人把手直接放入一冷水中,与人把手先放到热水中浸泡一会以后拿出,再放入相同冷水中,虽然两种情景冷水温度是相同的,但第2种情景人感觉到水温度更低.说明人感受到温度高低还与环境温度的变化有关.人从高温区域进入到低温区域,人感受到的温度就比低温区域的实际温度更低;人从低温区域进入到高温区域,人感受到的温度就会比高温区域的实际温度更高.
2.2 化雪天气人类工作生活区域冷热情景
化雪时人类生活工作区域按冷热的程度可以划分为3种.
① 暖和区域.能受到太阳光辐射,但由于各种建筑物阻挡冷空气不易流入区域.如四合院,楼房环绕的小区等.
② 较冷区域.太阳能直接射到,可是冷空气容易流入区域,或者冷空气不容易流入,但太阳光不能直接照射到区域.如孤立建筑物的向阳面等.
③ 寒冷区域.太阳光不能直接照射到,而冷空气又容易流入地域.如孤立建筑物背光面等.
2.3 化雪天人感觉更冷的原因
人类生活工作区3种区域相互交错.这些区域温差很大,可以达到10℃以上,人由于生活工作需要,要频繁的在这些区域之间移动.当人从暖和区域进入较冷区域或者寒冷区域时,或者由较冷区域进入寒冷区域时,温度快速由高变低,人感受到温度比较冷区域或者寒冷区域的实际温度更低,通过笔者感受,可以低5℃.
化雪天可以经常看到这样的情景:当某人从暖和区域进入较冷或者寒冷区域时,立即忍不住地叫“化雪天真冷”,急匆匆离开较冷区域.
3 总结
综上所述,“下雪不冷化雪冷”不是谬误,而是人们从暖和区域移动到寒冷区域时一种更冷的感觉.
“下雪不冷化雪冷”原因较为复杂,在初中物理教学中不宜给学生举此类事例.
1 刘世楷.“下雪不冷化雪冷”的说法对吗?物理通报,1954(2).
2 吴泽球.“下雪不冷化雪冷”现象分析.物理教师,2006(2).