科学网 › 标签 › 冰花

标签: 冰花

相关帖子	版块	作者	回复/查看	最后发表

没有相关内容

相关日志

从今年的诺贝尔化学奖说电池: 热度 6 fdc1947 2019-12-27 08:32; 从今年的诺贝尔化学奖说电池今年的诺贝尔化学奖授给了与锂电池有关的三位科学家约翰·古迪纳夫（ John Goodenough ）、斯坦利·惠廷厄姆（ Stanley Whittingham ）和吉野彰（Akira Yoshino），也引起了无数普通人对电池的关心。电能为生活在现代社会中人们所必需，难以想象离开了电能我们将如何生活。人们使用电的方式数不胜数，但是其原理几乎都是利用电子在导线中流动而作出的功。提起流动，我们当然首先想到水，“流”字本义就是水的流动。水之所以会流动，是因为两端的水位不同，由于重力的作用，水就从水位高处流向低处。电子为什么会在导线中流动呢？那是因为导线两端的电势（也称电位）不同而产生的电势差。发电厂利用电磁感应原理在电网的导线上，产生了电动势。家里的各种电器，接在电网出来的导线上，开关一开，于是就通上了电。这个过程，也可以与家里的自来水与水厂的水管接通相类比。不过，由于电子所带的是负电荷，它从电势低处流向电势高处。家里的大多数电器，都与电网相通，少不了那根电线。但是，那根电线也限制了我们的行动。于是，我们就想把电携带在身边。能够装水的容器是水池，人们就把能够“装电的”称为电池。发电机把机械能变成电能，如果我们的电池也利用机械能来转化，那就太麻烦了。在电池里，人们利用的是化学能，把化学能转化为电能。人们利用氧化还原反应中各反应物之间的电子得失，制成了电池。例如，金属锌可以与四价的锰氧化物发生反应，金属锌失去两个电子氧化成二价的锌离子，而四价的锰得到一个电子还原成三价的锰，这就是锌锰干电池的化学原理。在这个过程中，对于外电路放出电子的金属锌是负极，与锰氧化物相连接的石墨是正极。从原则上说，我们可以通过充电的方法，使得上述氧化还原反应反过来进行，从而使得放电后的电池用充电的方法复原。但是，实际上我们往往难以找到使得氧化产物还原后重新成为负极的工艺，或者这种充电的过程将非常漫长。例如，在锌锰干电池中，作为负极的锌皮上的锌原子在放电的过程中变成了锌离子。即使充电可以使锌离子变成锌原子，人们也难以找到把这样的锌原子重新成为电池负极的办法，所以，锌锰干电池是一次性的，或者说是不可充电的。对于有些氧化还原反应，我们可以找到易于进行逆向反应的工艺，据此，我们就可以做成可充电电池，也称为二次电池或蓄电池。铅蓄电池就是曾经得到长期广泛应用的可充电电池。它的两个电极分别是金属铅和二氧化铅（四价的铅）。金属铅放出电子形成二价铅离子，与电池中的硫酸生成硫酸铅，另一个电极上，二氧化铅得到电子，也形成二价铅离子，生成硫酸铅。这是电池的放电过程。在充电的过程中，就把上面这个氧化还原反应倒过来进行。硫酸铅中的二价铅离子得到电子变成铅原子重新沉积在铅板上，另外一些二价铅离子则失去电子被氧化为二氧化铅在另一个电极上沉积下来。充电的过程，是将电解质电解的过程，实际上只有先经过充电的电池才可以放电使用。一次性电池的锌锰干电池和可充电电池的铅蓄电池，是上世纪六、七十年代被广泛使用的两类电池。人们总在技术上不断作出新的探索。在所有的化学元素之中，锂、钠等碱金属最容易失去电子，以它们为负极，往往可以得到较高的电动势，而且这些碱金属离子能够在电解质中较快的运动，从而能够较快地充电。所以，人们很早就提出，可以将金属锂作为电池的负极，实际上也做成了一次性的锂电池。上世纪中叶，石油燃料的广泛使用引起人们对城市空气污染的关注，而石油危机促使人们重新关注曾经被忽略的电动汽车。 1966 年，福特汽车公司推出了硫化钠（NaS）可充电电池，以S和Na为电极，远较铅酸电池轻而能量密度高。这在当时激起了一股研究电池的热潮。但是NaS电池的工作温度高达300摄氏度，而Na在98度就融化，极易着火爆炸，显然其安全大有问题。在这种情况下，可充电锂电池走进了人们的视线。 1970 年代，当时在埃克森公司工作的美国科学家斯坦利·惠廷厄姆开发出了可充电锂电池的雏形。他指出，以金属锂为负极，二硫化钛为正极，有望成为一种全新的电池系统。这两者之间的电化学反应非常迅速，且在环境温度下是可逆的，这表明人们可以给这种电池充电。这是一个开创性的工作，对于锂电池的开发是一个极大的进步。不过人们发现，这个电池还并不实用，一方面，二硫化钛的价格过于昂贵，另一方面，也许是更重要的，是这种电池的安全问题。在电池的放电过程中，金属锂电极上的锂原子失去电子变成了锂离子进入电解质中，而充电过程正好反过来，电解质中的锂离子得到电子变回锂原子，重新结晶到金属电极上。这一个个原子回到金属晶体的过程，可不见得能够还原成为原来光滑的晶体，而是往往生成“树枝样”的晶枝。在北方生活的朋友，在冬天的窗户上，往往会出现美丽的冰花。那是因为室外的温度很低，室内贴近窗户玻璃的空气受到玻璃的冷却，其中的水汽达到超饱和状态，从而在玻璃上结晶。结晶时，空气中多余的水分子遇到玻璃上水的晶体（即冰花）的尖端就沉积下来了。所以，玻璃上水的结晶表面往往不是平滑的，而是形成如下树枝状的冰花。结晶在窗户玻璃上的冰花是漂亮的。但是，结晶在金属电极上的晶枝却是危险的，生长得越来越长的晶枝可能引起电池的被击穿。一旦电池被击穿，非常活泼的金属锂就会着火甚至爆炸，导致不堪设想的事故。也正因为这个原因，由金属锂制成的电极容易带来起火或爆炸等安全隐患。这个问题当时难以克服，所以虽然惠廷厄姆取得了电池的专利，最后埃克森公司还是放弃了这款电池的开发。这时候，古迪纳夫教授提出来另一个革命性的建议，解决了电池的安全性问题。这位曾获得数学学士、物理学博士学位而当时已经年近花甲的牛津大学无机化学实验室主任的“足够好”先生（ Goodenough ），提出用钴酸锂代替金属锂作为电极。钴酸锂，化学式LiCoO 2 ，是一种微观上呈层状的晶体材料。这里所谓的层状是指晶体中的锂、钴和氧三种原子之间，钴和氧原子的结合更紧密，锂则相对松弛。从化学的观点看，是形成钴酸根CoO 2 - 负离子和Li + 正离子，钴酸根在晶体中呈层状的平板，锂离子Li + 就镶嵌在两个“平板”之间，可以在两块钴酸根平板之间快速移动。把钴酸锂作为电极，就使得氧化还原反应不再是锂原子与锂离子之间的电子得失，而是钴酸锂中间随着锂离子的多少而呈现出钴的化合价的变化。在充电时，钴酸锂电极失去电子和部分锂离子，从而使得钴的表观化合价增加。比如，在中性的钴酸锂分子 LiCoO 2 中，Co呈+3价，而在失去了部分锂离子的情况下，如在 Li （CoO 2 ） 2 中，Co的表观化合价增加到+3.5。在放电时，氧化还原反应倒过来，钴酸锂电极得到电子和锂离子。古迪纳夫把钴酸锂作为电极，由于钴酸锂是非常安全的材料，用它可以取代容易“闯祸”的金属锂，作为电池中锂离子的提供者。而且，这种氧化物可以提高电池的电动势，从而提升电池储存的电量。然而，或许是这一创新太过前卫，当时西方没有一家企业敢于接受这个发明，甚至牛津大学自己都不愿意为钴酸锂电极申请专利。但是，正应了一句古老的谚语，“西方不亮东方亮”。在日本，吉野彰也正在攻克锂离子电池难题，他读到了古迪纳夫的论文，接纳了钴酸锂电极。吉野彰设计的锂离子电池以聚乙炔为阳极，以钴酸锂为阴极，从而确立了锂离子电池的基本概念。为了改进锂离子电池性能，吉野彰又对锂离子电池进行了多次技术改良，例如用聚乙烯薄膜做离子隔膜，改进了电池的电解质，使其能够提供更高的电压。 1985 年，利用钴酸锂和聚乙炔，吉野彰博士制造出了第一块可充电的可实用的锂电池。在1991年，古迪纳夫与吉野彰合作发明的锂离子电池终于被索尼和旭化成公司推向市场，锂离子电池从此得到了大规模使用。这标志着电池的发展进入了一个新时代，而古迪纳夫与吉野彰也因此结下了深厚的友谊。虽然钴酸锂电池取得了巨大的成功，但是老当益壮的古迪纳夫并没有止步。 1982 年，他发现，用尖晶石结构的锰酸锂LiMn2O 4 做电池阴极，较钴酸锂更为安全而便宜。后来古迪纳夫回到美国，1997年，75岁的他又拿出了磷酸铁锂LiFePO 4 阴极，进一步提升了锂电池的安全性。被誉为“锂电池之父”的古迪纳夫，在他在90岁的时候，发布了更安全、更廉价、更实用的“全固态电池”技术，避开了锂电池内电解液可能带来的不安全性。多年来，人们一直预测，古迪纳夫可能会得到诺贝尔奖，过了一年又一年，97岁的古迪纳夫终于得到了这份荣誉。如今锂电池得到了极其广泛的应用。我国是智能手机和笔记本及平板电脑持有量最多的国家，也是电动汽车保有量最多的国家，2018年全球前十大动力电池生产商中，中国企业占据7席。如何让电池的性能得到进一步的提高，这是摆在中国科技人员面前的重大任务。例如，现在的锂电池主要依赖锂盐的嵌入脱出来储存锂离子，电池的大部分重量和体积都被锂盐的负离子所占据，而直接用金属锂作为电极材料，其重量会大大减轻，但是其安全性能如何保证？几十年来难以解决的生成晶枝等问题，科学家正在努力探索。又如，在地球上锂元素是相对稀缺的，如果我们可以用大量存在的钠元素来代替，那将是一件非常有意义的事情。类似的问题，对于科技工作者来说，都是很有吸引力的，我们期待他们取得成功。（本文经编辑后刊发在《百科知识》2019-12A，这是原稿）; 个人分类: 科学与生活|7633 次阅读|12 个评论

再拍冰花: 热度 4 sqzhang 2018-2-4 07:16; 开在窗户上的冰花。实在好看，忍不住，拍了第二集。; 个人分类: 生活点滴|3221 次阅读|9 个评论

大自然中的蒙特卡罗模拟（一）: 热度 5 zhongwei2284 2017-2-14 05:08; 第一节：随机行走（以二维做为为例子）大自然中许多运动过程都是随机的，最为我们所熟知的是布朗运动，小的花粉颗粒在水中，由于受到了随机的作用力而在水中进行着随机行走，除此之外，随风飘零的落叶，蚂蚁在找寻食物，动荡的股票，甚至醉酒的路人的走路等等都是随机过程。图1：醉酒者进行随机行走大自然中充满了那么多的随机运动，为了了解它们更加深刻的美丽，我们需要学习如何研究它们，其中一个办法便是蒙特卡罗模拟。蒙特卡罗模拟是先对研究对象进行仔细的分析，然后产生一系列随机数，并建立所需要研究问题的模型，进行多次随机实验，让我们需要了解的物理量是模型中的某些量的平均值或者和这个平均值有关的量，进行分析和计算。回到随机行走的话题，关于随机行走，可以分为三类，第一类是简单的随机行走(random walk)，假如有一个灰尘粒子，在空气中做随机行走，不考虑重力的影响，灰尘向各个方向运动的几率都是一样的，如在二维空间中，粒子有四种选择，即上下左右，每个方向的概率都是0.25,此时我们关注的物理量如r^2(r是n个步长之间的距离)就可以利用计算模拟得到r^2~x1，x为n个步长。结果如图2，图3所示：图2：简单抽样的随机行走，不同的颜色代表不同的时间段粒子的行走路线。图3：（上）简单的随机行走的x，y随着时间的变化的结果;（下）n个步长的距离与n个步长之间的关系当粒子变得更聪明了，即有了简单的记忆之后，就可以变成更加复杂一点的随机行走，例如人走路，每一步会时而左，时而右，总体方向朝前，几乎不会原地连身体都不转一下就朝后行走（除非有目的的朝后走），又例如，一款经典的小游戏—贪吃蛇中，蛇可以向前，向上，向下行走，但是，它不能直接向后，即此时随机行走有了一定的记忆性，它记住前一步的位置并避免朝回走(non-reversal random walk)。这种随机行走在模拟中有两种不同的方法，第一种是在粒子做选择的时候，依然朝四个方向的几率相同，当选择到了前一步的位置的时候，则进行重新选择，直到朝其他方向走去为止，此时每进行一次选择，都需要判断是否是前一个位置，如果是重选，如果否，则新的位置变成了前一步，继续往前做新的判断和选择;第二种办法就是记住前一步的具体位置，直接排除这个位置，只在三个方向中进行选择，每走一步，把该位置记住，下一次直接排除它。两种办法虽略有不同，但是结果是相同的即反映出来的规律是一样的，如图4，图5所示：图4：两种不同的方法的不返回随机行走。上边是第一种办法即每次四种选择，若选择了前一步的位置则重新选择，下边的是第二种方法即先记住上一步的位置每次做选择只有三种可能。图5：不同的方法得到的不原地折返的随机行走的r^2，x^2，y^2的规律图4两张图只能反映粒子的轨迹，看上去似乎两种方法结果不同，但是这仅仅是表面看到的结果，实际上从图5可以看到，实际上两种方法得到的结果是相同的。那么进一步，当粒子不仅仅能够记住之前的一步的位置，而是此时，粒子的记忆力增强了，它记住了自己走过的所有地方，由于一种特殊的爱好，这个粒子只喜欢新鲜的没有走过的位置，即每次粒子都不能够再走那些它走过的地方。此时称之为自回避随机行走（self-avoiding random walk），这个时候，粒子变得挑剔，也正是因为这样，往往会把自己陷入死胡同，因而，如果用简单的抽样办法，粒子的行走很快就会因为自己的特殊爱好而终结即无路可走了，如图6所示，如何解决这个问题呢？这将在下次介绍。图6：自回避随机行走的结果，粒子从（0,0）点出发，经过六十多步之后，行走便终止了。第二节：DLA模型与大自然中的奥妙当了解了随机行走，我们会发现还有很多其他现象与之有关，例如一个著名的随机模型：DLA（Diffusion Limited Aggregation）模型。该模型最早是用来解释粉尘的沉积与静电击穿中产生的美丽花纹的。它让我们感受到了那些深层的美丽，即使这个模型本身并未加入过多的物理因素，但也正因如此，它得以在许多不同学科中被运用。假如我们有一个粒子，把它当作一个核（也称为种子），而在离核有一段距离的地方（选在某个圆环上的某处）产生一个粒子，让粒子进行随机行走，如果粒子走出了圆环，则将其抛弃，如果粒子接触到了中间的核，则加入它称为它的一部分，然后再产生一个新的粒子，进行重复以上过程。当产生了足够多的粒子之后，美丽的花纹便出现了。图7：DLA模型中粒子聚集产生的花纹如果它仅仅只是美丽的，那事情就该结束于此了，毕竟，许多人用计算机可以绘画出许多惊人的图片，然而，DLA模型的结果与大自然中或者实验室中的许多现象如细胞的凝聚生长，化学中的凝聚，物理中的静电击穿等等惊人的相似，并且它们的过程也很像，DLA模型为我们研究其他现象提供了计算模拟的办法，此时不得不提及该花纹与分形的联系，这个美丽的花纹和许多分形的图案一样，是分形的，可以计算分形位维数，有兴趣的可以去进一步了解。图8：实验中的观察到的DLA花纹。第三节：玻璃上的冰花，落在上面的雪与冰在水中的生长图9：（上）落在车窗上的雪;（下）玻璃上的冰花。图10：冰在水中的生长。大自然总是充满了美好与神秘，如玻璃上的冰花，落在车窗上面的雪与冰在水中的生长，它们是如此的美丽，而从某种角度来看，它们又可以看作是一种随机过程，以雪花落在竖直的车窗为例，雪花在空中飞舞，由于重力的作用，雪花朝下的几率比较大，但是风带来的扰动让雪花依然可以朝左右甚至向上运动，而风是随机的，因而落在窗户上的位置因该也是随机的，但是长时过后，许多雪花晶体的飘落在车窗，竟然呈现出的是一种有规律并非完全覆盖车窗的结果，似浪潮又似网格式的排列，实在太美！为了模拟类似的景象，假如考虑二维的情况，让一个粒子在二维网格的中间出发进行随机行走，当粒子接触两边的边界或者接触到其他粒子的时候，粒子停止不动，加入其他粒子或者自己变成了一个新的核，得到了图11的结果。图11：粒子在中间开始随机行走大自然总是充满了各种奥秘，如果你想去发现它，那就停下脚步，去细细品味其中的美与乐趣吧！ Reference： James P. Sethna，Statistical Mechanics：Entropy, Order Parameters, andComplexity，Oxford University Press，2006. http://all-free-download.com/free-photos/download/ice-flowers-glass-window_274167.html K.Binder,D.W.Heermann, Monte Carlo Simulation in Statistical Physics(5th),Springer, 2006. 最后，有几张生活中的小图片与大家分享：; 个人分类: 那些贝壳们|16243 次阅读|6 个评论

冰箱里形成的水结晶体: 热度 3 zhangxw 2016-10-26 16:21; 冰箱里形成的水结晶体张学文， 20161026 今天无意间翻冰箱。找到了今年初夏时自制的一瓶杏子果酱。看来是放了多日忘记吃了。从外表看瓶子下部是杏黄色的果酱，而上部却是白色东西。我费力地拧开了盖子，哇！盖子上，瓶子上部都结了很厚的冰花。很漂亮！于是我就在餐桌上拍了如下的照片照片 1: 4 个月前放入冰箱冷冻的杏子果酱与瓶子。注意瓶子内的上部白色是它在冰箱中慢慢形成的结晶体。照片 2 ：打开瓶子的盖子，把盖子翻过来放在瓶子口上。我们看到十分漂亮的冰花结晶体。其中心部分有 2 厘米厚（放大的照片上结晶体更漂亮！）照片 3 ：去掉盖子，从瓶口看去，冰花凝结在瓶子内壁上部的四周。以上就是让大家看的冰箱中凝结的冰花了！您的冰箱中也有如此漂亮的冰花吗？我去年冬季特意把做好的果酱放到室外，结果密闭的盖子内侧上也有冰花，很漂亮。但是它们没有今天这个冰花这么厚，大，漂亮。问题：你肯定会告诉我说冰花的水分来自果酱，但是为什么果酱中的水分在低温下要蒸发？蒸发的水分为什么又在瓶子的另外部位凝结？为什么水分不返回果酱而是凝结在瓶子和铁盖子上？水分的这些变化对气象学中的云雨有可比性吗？遗憾：我的照片处理能力太差，这些照片应当处理得更科学一些以突出现象的要点。可我没有做到。 20161027我把果酱从冰箱的深冻箱拿到温度在0度以上的部分，10161028那些美丽的结晶体都消失了，而果酱也霉变了。; 个人分类: 蒸发与凝结16|3166 次阅读|6 个评论

一窗枝叶有乾坤: 热度 2 shannuzuode 2016-1-31 11:24; 一夜寒风紧，枝叶凝窗前，玻璃上起冰花了。观赏之余，确有一窗枝叶有乾坤的感觉。今天是腊月二十二，明天就是小年了，按照传统习俗，腊月里家家户户都要剪窗花，企盼五谷丰登，财源滚滚，巧手的姑娘媳妇也借此展示自己才艺，把屋里屋外装扮的喜气洋洋，但这习俗不知还有多少人家保留？没了窗花，过年的喜庆劲少了许多。如今的北京，其实也很少看到冰花，世道真的不一样了？还记得小时候，厚厚的冰花需要哈着热气才能融化，每天起来，往往要从这一融化的玻璃孔看看外面是否下雪，极不情愿地融入外面的冰冷世界。如今，这一切都成为遥远的记忆！ 1 2 3 4 5 6 7 8 9; 个人分类: 生活随笔|5439 次阅读|5 个评论

窗户上的冰花是怎样形成的？: 热度 11 fdc1947 2016-1-29 08:43; 窗户上的冰花是怎样形成的？ 2016 年1月中下旬的一场大寒潮把全中国东西南北都冻透了。寒潮给人们的出行带来了极大的不便，也给人们带来一些生活上的困难。然而，大多数人总是积极的，乐观的，他们在网上晒出了各地冰雪中的美景，即使是待在家里，也有很多人在欣赏他们家窗户上结出的冰花。我也把家里窗户上的冰花拍了几张照片，为了看清原样，并没有作色彩的加工，只是放大了一些，而且把黑白对比作了一点调整。为什么天冷了，窗户上会结出冰花呢？人们最简单地回答是，空气中的水蒸气，遇冷凝结了。但是，再细问一句，为什么会有这样绚丽、变化多端的“花”呢？这还是需要从水蒸气的凝结说起。众所周知，通常情况下水有三种状态，气态（水蒸气）、液态（水）和固态（冰、霜、雪等，它们都是晶体），液态和固态又通称凝聚态。它们都有同一种分子即水分子构成，水分子由一个氧原子和两个氢原子组成，氢-氧-氢之间的交角为约104.5 o 。氧原子带负电荷，氢原子带正电荷。两个分子接近时，氢原子与另一个分子的氧原子能够相互吸引，这种分子间的作用称为氢键。凝聚态表面动能较大的水分子可以离开液面或晶面成为气态（这个过程分别称为蒸发或升华，或统称气化），气态水分子也可以被凝聚体中的水分子以氢键力或其它分子间作用力相吸引，成为凝聚态中的分子（这个过程称为凝结）。一般情况下，气化和凝结这两个过程同时存在。在我们日常生活的绝大多数情况下，气化的过程是占着优势的，所以我们洗了的衣物能够晾干，这是因为空气中的水分子还不够多。如果一定空间内空气中水分子不断增加，气化的优势就越来越小，当水分子增加到一定数量时，气化和凝结两个过程会达到平衡，这时候，我们洗的衣物就晾不干了。我们称这时候空气中的水蒸气饱和了，或者说，空气中的相对湿度达到了百分之百。如果这时候再继续增加空气中的水分子，即超过了饱和状态，那么这些水分子将凝结起来。大家知道，在一个容器中，气体分子越多，产生的压强就越大。空气中水分子越多，它产生的蒸气压也越大。我们把饱和的水蒸气所产生的蒸气压称为饱和蒸气压。利用这个概念，我们可以把上面所说的气化和凝结两个过程相互竞争的情况重新叙述一下：在蒸气压没有达到饱和时，气化过程占优势；当达到了饱和蒸气压，气化和凝结就达到平衡；当蒸气压超过了饱和蒸气压，那么凝结过程就会占优势。饱和蒸气压是随温度而变化的。所谓温度升高，就是分子的平均动能增加，凝聚态的水分子就更容易离开凝聚体，跑到空中，这样，饱和蒸气压就升高。反之，温度降低，分子的平均动能减少，气态水分子就容易凝结，饱和蒸气压就降低。阴天下雨，蒸气压接近饱和，我们洗了衣服，晾在那里不容易干，但是烤一烤就干得快了。这就是因为温度升高，饱和蒸气压也升高，原来接近于饱和的蒸气压，现在不饱和了，气化过程优势明显了，衣服就容易干了。说清楚这些之后，就可以来看窗户上霜产生冰花的问题了。冬季，室外温度很低，窗户玻璃的温度也就会大大低于室内的气温。室内其他地方的空气靠近玻璃时，由于温度降低，其饱和蒸气压会降低，水蒸气超过了饱和状态，于是凝结就占了优势。如果玻璃温度不很低，那么水蒸气将凝结成水，如果玻璃温度足够低，那么水蒸气就凝结成冰霜。由于空气在靠近玻璃处变冷，冷空气密度较大，向下流动，边向下流动边下降温度。所以，我们可以看到，最先上霜的总是窗户玻璃的最下方，冰霜最厚的也在那里。从分子运动的角度看，当空气分子靠近窗户玻璃时，分子把动能传给了玻璃，在空气靠近玻璃向下流动的过程中，动能降低的分子越来越多，他们就凝结起来了。它们是怎样凝结的呢？最开始，由于玻璃上总有一些尘埃，它们能够吸附水分子，并凝结起来，然后由于水分子的不断加入而体积越来越大。水分子是一个又一个地凝结到凝聚体上面，而且水分子向凝聚体接近的方向又是任意的、不规则的，因此，这种水的晶体（即冰霜）的生长与液体水的整体结冰又有所不同。一般地说，在凝聚体尖端部分能够接触到空气中水分子的可能性会更大，水蒸气也就容易凝结在那里，不断的凝结使尖端长得更长，如此不断重复，这样长出来的晶体往往呈羽毛状，形成美丽的冰花。如果时间足够长，水汽足够多，冰花也就越来越粗壮。但是，如果室内温度较高，冰霜在凝结形成的过程中同时在融化，融化了又凝结，这就与普通的冰差别不大了。我们在窗户玻璃的底部看到了往往是这样的冰。而在玻璃的上部则能够看到比较漂亮的窗花。我家的窗户有两层，所以，当外面的温度并不很低时，窗户上往往并不挂霜。但是，在前几天，室外的温度下降到零下十多度时，外层的玻璃上也挂上了冰花。由于两层窗户之间只有较少的空气，所以窗花显得细小，而内层窗户又隔绝了许多热量，使得两层窗户之间温度很低，从而在形成窗花过程中较少地融化，这样形成的窗花格外细致，精巧。本文一开始的列出的五张照片中，前三张在窗户玻璃的较上部分所摄，后两张在窗户玻璃的较下部分所摄。我们可以看到，上部窗户冰花的细部羽毛状结构比较纤细，而下部的结构则粗大得多。为了把上部的细小结构看得更加清楚，我把第二张照片中的一朵小冰花再放大了多倍，从中可以看到很多细小的“冰毛”。最后，我们还顺便说一个似乎是另外的问题：为什么冰花只存在窗户玻璃的一面，靠室外的那一面为什么没有冰花？是靠室外的那一侧玻璃温度高？显然不是，窗户玻璃的外面显然温度比室内一面为低。是室外的空气中没有水蒸气？也不是，室内空气中总是会有水蒸气的。你看有时候室外的木头上，草上也常常会结上霜的。窗户玻璃的外面不结冰花，那是因为房舍里有人居住，其窗户玻璃的温度一般都高于室外的气温，也就是说，玻璃靠外一面的温度虽然较低，但室外空气的温度却更低。这样就不会发生像室内那样在玻璃附近饱和蒸气压低于空气中蒸气压的情况，室外空气中的水蒸气也就不会凝结在窗户玻璃之上了。; 个人分类: 科学与生活|27138 次阅读|22 个评论

2014年颐和园春雪、冰花: 热度 2 shannuzuode 2014-2-7 21:21; 时隔107天北京再次下雪，这是北京马年的第一场雪。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17; 个人分类: 行摄旅游|4423 次阅读|2 个评论

三八节：献上沈阳的冰花吧: donghy 2012-3-8 08:58; 今天是三八节，刚看有的网友已经晒出一上班就发现的桌面上了礼物了，真的很温馨。其实，沈阳街头还不可能有鲜花呢！这不，冰雪还没完全消融呢，看我这两天拍照的冰花吧这叶子已经是去年的了，但是他还顽强地支撑着大雪，在阳光下显得多么地骄傲。这是河畔森林，高矮参差不齐的灌木和高大的杨树，被皑皑白雪覆盖着，多么地肃静。这是高挑的刺槐树枝，张扬的伸开手臂把白雪托起，一个枝条比一个枝条要高，生怕落后。这个健身器材叫什么来着？我动了动手，她就微笑了，好像祝福三八节呢！; 个人分类: 生活点滴|3379 次阅读|0 个评论

最后的窗冰花: 热度 14 lixuekuan 2011-3-23 20:39; 对于玻璃上形成窗冰花不是什么时候都可以形成的，张学文老先生曾经探讨过冰花形成的条件，我也试验了一下。发现高于零下12°C窗户玻璃很难完整的冰花，这与张学文先生给我留言比较一致。高于零下12°C就不能形成冰花吗?1月28日晚上看太原市的天气预报最低气温零下10°C，午夜临睡觉前我在厨房烧了一锅水，让整个厨房充满蒸汽，关闭厨房门，上床睡觉。第二天早晨厨房窗户玻璃上形成了非常美丽的完整冰花，看来气温和湿度是影响冰花形成的两个最重要的因素。上次拍冰花吴飞鹏先生说使用百微镜头可能更好，这次就使用百微拍了几张，就是不一样，照片细腻多了！从气温上看，这是今年最后的冰窗花，如果想再一次欣赏只能等到明年了。以前拍的窗户冰花见下面链接：窗花与雪花; 个人分类: 美图欣赏|6346 次阅读|34 个评论

更多...

帐号		自动登录	找回密码
密码			注册

关闭 安全验证

标签: 冰花

相关帖子

相关日志

关闭安全验证