科普中国
   中国农技协
   内蒙古科协

断崖式降温的惊喜,难道是姆巴佩效应?

       冷冷冷!”“受较强冷空气影响”“降温、降雪天气过程”,最近几天伴随着天气预报的“呐喊”,冬天带着寒冷真的明目张胆地走来了,它来势汹汹,差一点来不及打开衣橱,棉裤够不够厚、帽子要不要戴,是否换了派克服还是继续羽绒服,不管怎样,已经足够暖和到可以在室外撒欢了吧?偷偷告诉你,断崖式降温带来的不仅是5级西北风和吹雪,还有惊喜呐!

      怎么样,本惊喜“泼水成冰”是否足够惊艳呢?想达成这个效果可是有诀窍的哦。下面就让我们做个户外小实验,一起欢乐,一起了解“泼水成冰”的原理吧!
地标:零下-28.9℃的锡林浩特市,首先接一杯水龙头里的凉水(约10℃)泼向天空,水在半空没有结冰,也没有惊艳的视觉效果;

 

      然后把保温壶中的隔夜温水(约40℃)泼向空中,此时出现一些水汽,但是依然没有十分惊艳的“泼水成冰”效果;
 


      最后用刚煮沸的热水(约100℃)泼向空中,奇迹出现了,热水划成弧线,就这样形成惊艳的“泼水成冰”效果。
 

     在“泼水成冰”惊艳四方之后低头检查,发现“泼水成冰”效果落到地面的,其实是水,并不是冰,只是由于地面温度低,这些落到地面的水很快结成了冰;所以,大家看到的“泼水成冰”效果,实际上并不是热水瞬间结冰,图片中白茫茫的一片,是大量水雾的效果,和我们冬天哈气产生的白雾是一样的。

      可是为什么是热水,用冷水就没有如此效果呢?网上有很多解释,谈到“热水更容易结冰”的说法,甚至还搬出“姆佩巴效应”,那么我们先科普一下,什么是“姆佩巴效应”?是指在同等质量和同等冷却环境下,温度略高的液体比温度略低的液体先结冰的现象。可以明显看出来,姆佩巴效应的描述是“略高”,我们100℃的水和10℃的水相比,可不是什么略高,因此和“泼水成冰”一点关系没有!
       那到底是为什么呢?真正的原理是热水蒸发快且更容易形成细小的液滴,蒸发出去的热水遇冷,也更容易变成水雾,所以热水的“泼水成冰”效果更明显
      当然如果想真的做到“泼水成冰”的话,也不是不可能,不过需要达到一些要求:环境温度达-40℃以下是过冷水滴瞬间成冰的临界温度,高于-30℃时,就很难实现瞬间成冰了;其中说的水滴直径要在几微米到200微米间,差不多等同于我们平时见的毛毛雨大小,这个通过泼水的方式就比较难达到了;在这一条件下实现水滴成冰,水发生两个物理变化,水滴在低温条件下冻结后体积变大,同时释放潜热;水滴释放潜热是由外向内的,水滴外层先结冰,逐渐向内冻结。所以啊,当气温低于-40℃时,还不足以实现“过水成冰”,泼出去的无数个水滴外层能迅速结冰,但内部仍是水,水滴完全冻结需要一定时间。
因此,要达到真正的“泼水成冰”太难了,但是我们这种假的“泼水成冰”效果,也已经非常惊艳啦!
     可足够惊艳但不够完美怎么能算作惊喜呢,仔细看看下面这个完美且惊艳的“泼水成冰”吧,诀窍即将揭晓:


     视频看完了,断崖式降温的惊喜,你,接收到了吗?....
   (注:视频供参考,模仿需谨慎)