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【科学放大镜】莫斯科流眼泪,人造雪纷飞

来源:中国数字科技馆

  这个冬天,莫斯科的12月打破了140年来最高温记录,因为不下雪,人们不得不用人造雪景来迎接新年。

莫斯科;人造雪

  当我国网友得知这件事,有人想把雪分给莫斯科一点儿:

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叹:小时候下雪很平常,现在却难得一见……

  的确,近几年,由于全球气候变暖,极端天气多发,不仅俄罗斯迎来了罕见的暖冬天气,在中国的很多地方,下雪也变成了一件奢侈的事情。

  然鹅,不下雪并不能阻止大家对玩雪的渴望,因为我们还有人造雪!

莫斯科;人造雪

  看着喷雪机洋洋洒洒喷出的雪花,感觉冬天并没有离我们而去。

  不过,你也可能会有一些好奇,

  人造雪是雪吗?

  人造雪,想造就能造?

  有了人造雪,不下雪也没关系?

  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。你以为我和自然雪花是双胞胎,但其实我们很不一样。

  首先给大家讲解下自然雪花的形成。当环境条件达到形成晶核标准时(比如温度、湿度等),空气中的水分子就会凝华成小冰晶,这些小冰晶不断生长、结合就变成了美丽的自然雪花。

  而大多数雪花之所以呈六边形其关键在于“晶体”两个字。自然界中的固体物质可以分为晶体和非晶体两种形态,它们之间的区别如下:

莫斯科;人造雪莫斯科;人造雪

非晶体平面图:内部结构杂乱无序                晶体平面图:内部结构规则有序

  雪花的初始状态——小冰晶就属于晶体,而且冰晶还属于六方晶系,其结构如下:

莫斯科;人造雪

  也就是说,冰晶本身应呈六棱柱形,但是在结晶过程中主轴方向晶体发育很慢,而辅轴方向发育较快,晶体就呈现出六边形片状。

  在冰晶逐渐长大过程中,由于受到温度、湿度、风等自然环境的影响,它们各自又会出现不同的生长姿态,但不管怎样都会在六边形的基础上延伸,也就出现了以下不同形状的雪花:

莫斯科;人造雪

  人造雪:而我的诞生,就少了一些浪漫色彩,最常用的制造方法是炮筒式造雪机,没错,就是下面这个可以喷雪的“大炮”。

莫斯科;人造雪

  将水管与造雪机相连,造雪机内的空气压缩机将水压缩成小水滴,后由风机将其吹到外界,喷出后,遇到低温变成小冰晶(晶核体),之后与空气中水蒸气结合,就变成了雪花,简单讲就是水滴凝固成冰晶的过程。

莫斯科;人造雪

  但由于人造雪形成的时间短、生长快,雪花形状基本一致,而且人造雪密度更大,自然雪花密度约为328公斤/立方,而人造雪密度约为856公斤/立方。因此在相同条件下,同体积人造雪比自然雪融化得慢。

  人造雪:你以为人造雪想造就能造?真是~

莫斯科;人造雪

  其实,雪炮受气温和湿度的影响很大,这几年,一些地方冬天气温越来越高,雪炮造雪的雪量有限,很多滑雪场连正常营业都难以维持。

莫斯科;人造雪

  人造雪:还有,听说最近你们人类喜欢上了一种人造雪粉?

莫斯科;人造雪

  把水倒在白色粉末上

  粉末浸湿后会瞬间膨胀

  变成细小的白色雪粒

  摸上去

  就像真雪一样

  人造雪:首先声明,人造雪粉和我不是一种东西。严格来说,人造雪粉连雪都不是。 

  它本质上是一种吸水性直链高分子聚合物,简单说,它就是由以下无数个相同的“小团体手拉手”形成的:

莫斯科;人造雪

  当泡进液体时,水分子就能够渗透进入这个聚合物内部,从而使聚合物发生膨胀,内部结构发生改变。微观上表现为凝胶网络伸展膨胀;宏观上,聚合物结合水一起变成了雪花状的小颗粒粉末。

  纯的聚丙烯酸钠无毒无害,但大多数从网上买回的人造雪粉,发热的同时还经常散发异味,这很可能是纯度不太高的工业级聚丙烯酸钠,有一定的腐蚀性。最好不要让小朋友们直接接触。

  如果孩子们真的很期待雪花,可以试试下面几个科学有趣的造雪小实验:

  1.瓶子里的暴风雪

  准备材料:透明玻璃瓶、碗、婴儿油、白色颜料、亮粉、水和苏打水。

  步骤:

  在瓶中倒入3/4的婴儿油;

  在碗中将温水与白色颜料混合:

  用白色的水把装有婴儿油的罐子灌满,

  往瓶内撒些亮粉;

莫斯科;人造雪

  此时再往瓶中倒入一点苏打水,神奇的一幕就发生了!

莫斯科;人造雪

  2.暴走的雪人

  准备材料:2 勺盐、一些小苏打、1 勺肥皂粒、水、装饰雪人鼻子的小钮扣、小树枝,等。

  步骤:

  把盐、小苏打、肥皂粒、水全部混合,直到可以捏成一个球形;

  如果太干,加入一勺水再捏;

  直到手感和橡皮泥差不多,捏两个球做成雪人雏形; 

  用纽扣、树枝等加以装饰。

莫斯科;人造雪

  3.会长大的圣诞树

  准备材料:硬纸板、水彩笔、1/2勺羊毛衫缩水洗衣液、3勺漂白粉、3勺食用盐、装水容器。

  步骤:

  先用硬纸板剪出圣诞树,并涂颜料;

  将羊毛衫缩水洗衣液、漂白粉和食用盐倒入装水的容器内;

  再把涂好颜料的圣诞树纸板放入容器内;

莫斯科;人造雪

莫斯科;人造雪

莫斯科;人造雪

  圣诞树上会渐渐长满雪花,一天后变成一座“小火山”。

莫斯科;人造雪

创作:中国数字科技馆新媒体团队

审核:罗会仟 新媒体团队特邀专家

本文来自:中国数字科技馆
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