【物理原理】-17℃,北京的小伙伴们也可以拥有“泼水成冰”的快乐啦!

【物理原理】-17℃,北京的小伙伴们也可以拥有“泼水成冰”的快乐啦!

来源 | 凤凰网

大气中存在着很多直径小于100微米的液滴,它们即使在零下三十多摄氏度的低温条件下依然保持液态。当飞机尾气所含的杂质遇到这些大气中的 “过冷水滴”,就会迅速结冰,因此也出现了日常生活中经常见到的“飞机拉线”。

来源 | 腾讯

-40℃则是“过冷水滴”瞬间成冰的临界温度,当温度到达这个数值,水滴会产生两个物理变化,在低温条件下开始冻结并体积增大,同时释放潜热,随即水滴会由外向内逐渐冻结。因此当气温低、水滴小时,水滴的结冰速度就越快。

第二种是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,可以称作“水蒸气成冰”。当我们将水泼出去的瞬间,水处于高速运动状态,在空气阻力以及惯性离心力的作用下,水会克服表面张力并形成大量的小液滴。

这一变化瞬间增加了水的表面积,热量因此迅速流失并在此过程中会产生大量的水蒸气。这些水蒸气遇到冷空气中迅速饱和,形成无数的细小的冰晶,我们所见的“泼水成冰”现象就此显现。

凝华现象 来源 | 网络

而文章开头的“记者在北京体验泼水成冰”的视频就是第二种“水蒸气成冰”。我们在视频中看到的白茫茫的一片,是水蒸气遇低温后液化而成的小水滴,如同寒冷冬天在室外说话或呼吸时呼出的白气一样。

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如何做到“泼水成冰”

为了揭开“泼水成冰”的奥秘,有实验者在零下36℃的黑龙江做了三种实验,一是把一杯10℃的水泼向天空,结果是水在半空没有结冰,也没有惊艳的视觉效果。二是实验者把37℃的水,泼向空中,此时出现一些水汽,可是此时依旧没有出现惊艳的“泼水成冰”效果。三是使用90℃的热水泼向空中,直到这次,热水划成弧线,形成完美的“泼水成冰”效果。

可见在“泼水成冰”中,热水有着神奇的魔力,当低温环境和滚烫的热水相配合才可以出现亮眼的“泼水成冰”。之前我们已经解释过在“泼水成冰”中,水蒸气在极端寒冷空气里凝结成水滴或者凝华成小冰晶,热水明显比凉水更容易形成水蒸气。

此外,“泼水成冰”的朦胧美主要在于大量足够多的细小水滴,当温度高时水的表面张力小,更容易形成小水滴,因此当较高温度的水泼向空中才能出现惊艳的效果。

来源 | 网络

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姆潘巴效应

由于“泼水成冰”中的试验者大多用到了热水,因此也有人认为这与姆潘巴效应有关。

来源 | 网络

这是一种发现于1963年的现象。当时,一名叫埃拉斯托·姆潘巴的学生在做冷冻食品的课堂上,往热牛奶里加了糖,并准备放进冰箱里做冰淇淋。后来等他打开冰箱后,他惊奇的发现只有自己的杯子里变成了美味的冰淇淋,而其他同学用冷水做的还没有结冰。

热水比冷水先结冰这一现象引发了姆潘巴的好奇,他把这一发现告诉了告诉达累斯萨拉姆大学物理学教授奥斯本博士,为了求证真实性,奥斯本又进行了一次实验,结果符合姆潘巴的描述,证实了热水在低温下比冷水结冰快。

这是一种违反人们日常经验的现象,对于这一问题科学家们还在不断探寻。但姆潘巴现象或许这也可以解释“泼水成冰”为什么必须用热水,因为热水更容易结冰。

想必很多在北京的小伙伴已经按捺不住了,想要亲自尝试一下了。不过要想成功get“泼水成冰”,还要具备其他几个要素:

水够热、瓶口小、用力泼。偷偷告诉大家,用加过滤网的保温杯效果更佳!

逆光连拍,拍摄时间选早晨或下午太阳比较低的时候。

尽量向斜上方泼才能泼出美感,最重要的是这样能避免“湿身”和烫伤。

照相机机位尽量低一些,与泼水形成的抛物线垂直,拍摄效果最佳。

逆光连拍,拍摄时间选早晨或下午太阳比较低的时候。

尽量向斜上方泼才能泼出美感,最重要的是这样能避免“湿身”和烫伤。

来源 | 腾讯

如果你也想体会真正的“泼水成冰”的快乐的话,那不妨去到气温在-40℃左右的地方。那样,泼出去的小水滴都会形成小冰晶,否则泼出去的水还是以“水”的形态落在地上。

最后,再强调一句,体验需谨慎,注意所在环境是否达到泼水成冰的条件,注意以上所说的几个要素,避免被烫!这样才能愉快地玩耍并拍出“称霸”朋友圈的好图片!

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