宝宝,外面真冷,所以出去玩玩热力学

壁炉和热可可固然不错,但只要你有热水,为什么不用冰制造一些雾气呢?你只需要沸腾的热水、寒冷的室外温度,以及对热力学的欣赏。

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本文发表于《大众科学》的前博客网络,反映了作者的观点,不一定反映《大众科学》的观点


壁炉和热可可固然不错,但只要你有热水,为什么不用冰制造一些雾气呢?你只需要沸腾的热水、寒冷的室外温度,以及对热力学的欣赏。

观看下面的视频,了解如何制造这种冰雾,然后留下来了解科学原理


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这里的科学原理相对简单——极端温度和水的性质的相互作用。首先你需要一些沸水。正如视频中的女士(以及其他类似的视频)将水泼向空中时,一部分水迅速蒸发,变成水蒸气。如果你把你煮意大利面的水泼向空中,也会有同样的蒸汽飘散,但在苔原地区,会发生更酷的事情。随着猛烈的一泼,大部分蒸发的水暴露在冰冻的温度下。寒冷的节日空气无法容纳如此多的水分,因此形成了数百万个微小的水滴。随着这些水滴继续冻结,它们迅速变成冰。这些冰颗粒足够小,可以在风中飘动,形成雾。

整个演示是一个非常简单且有趣的方式,可以在一次快速的抛洒中看到水的所有相态,但为了充分利用它,你需要深入研究热力学。

沸腾时变成蒸汽的水量与温度直接相关——水越热,产生的雾气越多。为了获得最好的雾气,暴露程度很重要。并非所有水都在上面的视频中如此迅速地冻结。蒸发的那部分确实冻结了,但其余的都落到了寒冷的地面上。这是因为水蒸气更多地暴露在空气中,因此有更多的表面积可以提供给寒冷的冬季。这就像砂糖比方糖更快地混合到咖啡中一样。因此,您可以提供给凛冽寒风的水蒸气和表面积越多,效果就越好。最后,室外空气的温度也很重要。水在 0 摄氏度和 32 华氏度时结冰,当然,但空气需要足够冷,以便在微小的水滴落地之前将它们冻结。总而言之,为了使整个过程真正令人印象深刻,你需要尽可能热的水——产生最多的水蒸气——并且需要在抛洒水时猛烈地将其散开,使最多的水蒸气暴露在周围的空气中。

看看即使是最简单的视频也能揭示复杂的科学原理,对吧?

图片来源:零下17度,作者:Jody

凯尔·希尔是一位科学传播者,专门研究在您最喜欢的粉丝圈中寻找隐藏的科学。他拥有威斯康星州密尔沃基市马凯特大学的环境工程学士学位和传播研究硕士学位(专注于科学、健康和环境)。
除了共同主持半岛电视台美国的科学节目TechKnow之外,希尔还是一位自由撰稿人,曾为 Wired、Nature Education、Popular Science、Slate、io9、Nautilus 撰稿,并且是Skeptical Inquirer的专栏作家。他管理 Nature Education 的学生之声博客,是詹姆斯·兰迪教育基金会的研究员。电子邮箱:sciencebasedlife@gmail.com

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