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【科學放大鏡】莫斯科流眼淚,人造雪紛飛

來源:中國數字科技館

  這個冬天,莫斯科的12月打破了140年來最高溫記錄,因為不下雪,人們不得不用人造雪景來迎接新年。

莫斯科;人造雪

  當我國網友得知這件事,有人想把雪分給莫斯科一點兒:

莫斯科;人造雪

  也有很多人表示感同身受:

莫斯科;人造雪

  不少地方的小伙伴都在感嘆:小時候下雪很平常,現在卻難得一見……

  的確,近幾年,由于全球氣候變暖,極端天氣多發,不僅俄羅斯迎來了罕見的暖冬天氣,在中國的很多地方,下雪也變成了一件奢侈的事情。

  然鵝,不下雪并不能阻止大家對玩雪的渴望,因為我們還有人造雪!

莫斯科;人造雪

  看著噴雪機洋洋灑灑噴出的雪花,感覺冬天并沒有離我們而去。

  不過,你也可能會有一些好奇,

  人造雪是雪嗎?

  人造雪,想造就能造?

  有了人造雪,不下雪也沒關系?

  看完下面人造雪的自白,

  你可能就有答案了!

  人造雪:hi,我是一朵人造雪花。你以為我和自然雪花是雙胞胎,但其實我們很不一樣。

  首先給大家講解下自然雪花的形成。當環境條件達到形成晶核標準時(比如溫度、濕度等),空氣中的水分子就會凝華成小冰晶,這些小冰晶不斷生長、結合就變成了美麗的自然雪花。

  而大多數雪花之所以呈六邊形其關鍵在于“晶體”兩個字。自然界中的固體物質可以分為晶體和非晶體兩種形態,它們之間的區別如下:

莫斯科;人造雪莫斯科;人造雪

非晶體平面圖:內部結構雜亂無序                晶體平面圖:內部結構規則有序

  雪花的初始狀態——小冰晶就屬于晶體,而且冰晶還屬于六方晶系,其結構如下:

莫斯科;人造雪

  也就是說,冰晶本身應呈六棱柱形,但是在結晶過程中主軸方向晶體發育很慢,而輔軸方向發育較快,晶體就呈現出六邊形片狀。

  在冰晶逐漸長大過程中,由于受到溫度、濕度、風等自然環境的影響,它們各自又會出現不同的生長姿態,但不管怎樣都會在六邊形的基礎上延伸,也就出現了以下不同形狀的雪花:

莫斯科;人造雪

  人造雪:而我的誕生,就少了一些浪漫色彩,最常用的制造方法是炮筒式造雪機,沒錯,就是下面這個可以噴雪的“大炮”。

莫斯科;人造雪

  將水管與造雪機相連,造雪機內的空氣壓縮機將水壓縮成小水滴,后由風機將其吹到外界,噴出后,遇到低溫變成小冰晶(晶核體),之后與空氣中水蒸氣結合,就變成了雪花,簡單講就是水滴凝固成冰晶的過程。

莫斯科;人造雪

  但由于人造雪形成的時間短、生長快,雪花形狀基本一致,而且人造雪密度更大,自然雪花密度約為328公斤/立方,而人造雪密度約為856公斤/立方。因此在相同條件下,同體積人造雪比自然雪融化得慢。

  人造雪:你以為人造雪想造就能造?真是~

莫斯科;人造雪

  其實,雪炮受氣溫和濕度的影響很大,這幾年,一些地方冬天氣溫越來越高,雪炮造雪的雪量有限,很多滑雪場連正常營業都難以維持。

莫斯科;人造雪

  人造雪:還有,聽說最近你們人類喜歡上了一種人造雪粉?

莫斯科;人造雪

  把水倒在白色粉末上

  粉末浸濕后會瞬間膨脹

  變成細小的白色雪粒

  摸上去

  就像真雪一樣

  人造雪:首先聲明,人造雪粉和我不是一種東西。嚴格來說,人造雪粉連雪都不是。 

  它本質上是一種吸水性直鏈高分子聚合物,簡單說,它就是由以下無數個相同的“小團體手拉手”形成的:

莫斯科;人造雪

  當泡進液體時,水分子就能夠滲透進入這個聚合物內部,從而使聚合物發生膨脹,內部結構發生改變。微觀上表現為凝膠網絡伸展膨脹;宏觀上,聚合物結合水一起變成了雪花狀的小顆粒粉末。

  純的聚丙烯酸鈉無毒無害,但大多數從網上買回的人造雪粉,發熱的同時還經常散發異味,這很可能是純度不太高的工業級聚丙烯酸鈉,有一定的腐蝕性。最好不要讓小朋友們直接接觸。

  如果孩子們真的很期待雪花,可以試試下面幾個科學有趣的造雪小實驗:

  1.瓶子里的暴風雪

  準備材料:透明玻璃瓶、碗、嬰兒油、白色顏料、亮粉、水和蘇打水。

  步驟:

  在瓶中倒入3/4的嬰兒油;

  在碗中將溫水與白色顏料混合:

  用白色的水把裝有嬰兒油的罐子灌滿,

  往瓶內撒些亮粉;

莫斯科;人造雪

  此時再往瓶中倒入一點蘇打水,神奇的一幕就發生了!

莫斯科;人造雪

  2.暴走的雪人

  準備材料:2 勺鹽、一些小蘇打、1 勺肥皂粒、水、裝飾雪人鼻子的小鈕扣、小樹枝,等。

  步驟:

  把鹽、小蘇打、肥皂粒、水全部混合,直到可以捏成一個球形;

  如果太干,加入一勺水再捏;

  直到手感和橡皮泥差不多,捏兩個球做成雪人雛形; 

  用紐扣、樹枝等加以裝飾。

莫斯科;人造雪

  3.會長大的圣誕樹

  準備材料:硬紙板、水彩筆、1/2勺羊毛衫縮水洗衣液、3勺漂白粉、3勺食用鹽、裝水容器。

  步驟:

  先用硬紙板剪出圣誕樹,并涂顏料;

  將羊毛衫縮水洗衣液、漂白粉和食用鹽倒入裝水的容器內;

  再把涂好顏料的圣誕樹紙板放入容器內;

莫斯科;人造雪

莫斯科;人造雪

莫斯科;人造雪

  圣誕樹上會漸漸長滿雪花,一天后變成一座“小火山”。

莫斯科;人造雪

創作:中國數字科技館新媒體團隊

審核:羅會仟 新媒體團隊特邀專家

本文來自:中國數字科技館
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[責任編輯:邱馨嬋]
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