南方宝宝们羡慕的“泼水成冰”,不懂这一点,北方人也玩不好

作者: 朱丽

来源: 科技日报

发布日期: 2019-01-30 10:03:35

“泼水成冰”是一种在极寒条件下,通过泼洒热水形成冰雾或小冰晶的炫酷游戏。这个现象的关键在于快速冻结,需要低温环境和滚烫的热水。热水比凉水更容易形成水蒸气,从而在极端寒冷的空气中凝结成小冰晶或水滴。这个过程不仅展示了自然现象的美,也蕴含了物理学的原理。

北国风光,千里冰封,万里雪飘……在寒冷的冰雪季,北方的宝宝们率先玩起了一种炫酷的游戏——“泼水成冰”。很多人跃跃欲试,甚至有人专程买了开往东北的火车票!在1月24日这一天,黑龙江省漠河市北极村的最低气温接近零下30摄氏度,很多人过了把“泼水成冰”瘾。

“泼水成冰”实现起来也是有条件的,其中的玄机原来是这样的:1、有实验人员,做过这样的实验,在零下36℃的黑龙江,把一杯10℃的水泼向天空,水在半空没有结冰,也没有惊艳的视觉效果。2、然后,实验者把37℃的水,泼向空中,此时出现一些水汽,但是没那种惊艳的“泼水成冰”效果。3、最后实验者,使用90℃的热水泼向空中,奇迹出现了,热水划成弧线,形成完美的“泼水成冰”效果。

总结一下要点就是:美哭了的“泼水成冰”,不仅要求低温环境,还得泼出的是滚烫的热水!

问题来了,这样美轮美奂的场景到底是如何诞生的?为何非得泼热水?在极寒条件下,“泼水成冰”形成的到底是水雾还是冰?为此,科技日报记者专门采访了中国科学院大气物理研究所魏科博士,请他为我们一一揭晓其中的奥秘。

“泼水成冰”关键在于快速冻结。首先,我们来认识一下水的三种状态:分别是气态、液态和固态。

所以,水成冰就有两种途径:一种是水蒸气凝华成冰;一种是水凝结成冰,两者都伴随着能量的变化。那么,我们看到的“泼水成冰”到底是一种什么物理现象呢?“一是泼洒出去的热水形成无数的小水滴,小水滴在低温下形成小冰晶;二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。”魏科表示,这两个物理过程是并列的,都会发生。

有网友反复实验,发现直接泼出冰的难度非常大,事实真的如此吗?“‘泼水成冰’的难度在于必须在水滴掉落在地面之前凝结或者冻结,所以要求的是“快速冻结”,因此需要气温越低越好。”魏科进一步解释,因为水滴可以出现“过冷水”状态,即水滴温度远低于0度,但是水滴还不结冰,高纯度的水甚至到零下40度还不结冰,因此温度越低越好。

“前一段时间北京的气温较低(白天气温在零下10度左右),北京市气象台也有人进行了这项实验,看起来也不错。”魏科介绍,在此项实验中,泼出的大部分是小水滴,在泼出的力作用下呈现出放射状,在气温低时小水滴的雾化明显,在地面

上大部分是水而不是冰。也就是说,并不是非要零下30度才可以玩“泼水成冰”哦~为什么必须泼热水?

而不是凉水实际上,“泼水成冰”中的结冰并不是水结冰,而是水形成水蒸气之后,水蒸气在极端寒冷空气里凝结成水滴或者凝华成小冰晶。显然,与凉水相比,热水更容易形成水蒸气。另外,热水还有一个特点:要形成美丽的冰水雾的现象,必须要有大量足够多的细小水滴,只有较高温度的水泼向空中才能有这种效果,这主要是因为温度高时水的表面张力小,更容易形成小水滴,和气温相近的水就很难形成。

你看见的到底是水雾还是冰?有网友说,其实我们都被骗了,因为图片里的“泼水成冰”实际上都不是冰,而是水雾。对此,魏科有不同解释:“热水泼出去,在极端寒冷的条件下,形成的并不是水雾,而是冰雾,即小水滴直接凝结成小冰晶,或者水蒸气直接凝华为小冰晶,这与北方隆冬天气里形成的大雾现象类似,也是空气中有大量的小冰晶,因为冰晶颗粒非常小,一般是在几个微米到几百微米之间,所以看起来是雾的效果。”

在魏科看来,以水的状态泼出去迅速冻结成冰,其实很容易实现,但是需要水滴非常细小才行。除了手动泼水,用喷雾车、喷雾机、雾炮车、或者打药机(给植物喷药用的)设备喷出小水滴,在极端低温的条件下,也是可以直接冻结成小冰晶的。这个方法也不错哦~有条件的宝宝们可以试试!

其实,生活中的很多现象都能找到背后的科学根据。我们不仅要有一双发现美的眼睛,还应该始终怀有好奇之心,感受美,认识美。

看看人家的“泼水成冰”拗造型,这才是真正的美丽冻人。至于网友们体验的为何都是同种“扇形”泼冰效果,魏科不无幽默的说:“人泼出来,最方便应该是扇形,泼出其他形状估计也行,只是难度大了点,人得拗其他造型。”当然了,要想拍成大师级作品,还得get这些:1、早晚逆光拍摄效果最好,最好让光线把泼出去的水照亮。2、照片保持整洁,干净,模特要保持一个好的姿态。

3、人物主体和背景不要重叠,可以选择低机位拍摄,然后模特跳起的姿势。4、手动设置好焦点范围,保持1/2000秒以上的快门速度,高速连拍,捕捉最好的姿态。5、跳起同时,把水从前往后甩,形成一个冰雾的弧状。模特不要泼水之后就马上闪躲,继续保持姿态。友情提醒:热水别泼到自己,小心烫伤!更别泼到摄影师身上~~安全第一!

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