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冰花是怎么形成的 冰花是什么？它的形成过程与冰雪的特性有关。首先冰花对温度十分敏感，当温度下降到-40℃时就会融化。融化后，会形成固态，称为冰花或冰块，形状大小不一，从半透明到完全透明的样子呈黄色至白色，这是因为融水表面附着一层冰晶而形成的特殊晶体体，所以冰花的晶莹剔透，看起来很像一片冰层。冰花是由水滴经蒸发过程形成的冰块经过冷却凝固而成的一种结晶，这种冰花是由水和二氧化碳发生化学反应而形成的。水在温度较低时会变成冰。 一、冰花形成的原理 在冰晶的表面有一层特殊的“膜”，与液态结晶不同，当液态结晶发生分解时，液态便形成了“冰”。液态和固态在温度、湿度等条件下都有可能产生冰花。在室外空气湿度很大时就很容易形成冰花。冰的外观和颜色会随着天气变化而改变。天气变冷就会出现冰花；天气变热就会出现雪花。由于雪具有很强的吸湿性和抗冻性，所以雪花通常由雪滴（通常为液滴）或雪滴自然凝结形成。雪花会附着一层冰粒子（水或其他固态物质）来保护自身免受阳光的照射，使之表面保持干燥而不受损害。 1、雪在空气中的质量 当雪花形成时，空气中的含水量会根据雪花的颗粒大小决定。因为雪花在空气中的溶解度是很大的，所以雪花的颗粒大小直接决定了雪花最终形成的质量。在室外空气湿度很大时，当积雪在空气中不断地溶解时会形成凝胶，使雪块在表面上形成一层很薄的薄膜，从而起到防止雪表面冻结的作用并防止雪花颗粒继续溶解造成凝结现象。雪块粒径大小的确定是很困难同时也会对雪花形成过程产生一定影响。 2、雪的蒸发 当室外温度降低到零下3摄氏度以下时，空气中的水分子就会被蒸发。如果有一层水蒸气的薄膜，它可以阻挡冷空气直接进入雪的内部，从而阻止它蒸发。随着温度降低，水蒸气也会蒸发出来，并随着温度上升凝结成冰。所以当室外空气湿度很大时，你就可以看到雪花挂在空中。当雪花变得晶莹透亮时，你也看到了雪花上的水滴（在自然界中水分子很小且透明）。 3、温度变化 不同的温度会形成不同的冰花。随着气温的下降，积雪表面有一层厚厚的膜，其厚度会由固态变成液态。当有足够的积雪时，通过加热周围的空气来提高空气温度，就会产生冰花与雪。在寒冷的北方，随着天气变冷，积雪融化后将结冰，但当气温下降时，温度又能重新恢复到凝结条件，所以我们在寒冷地区很容易见到这类凝结物。 4、水分参与的结晶是固态还是液态呢？ 如果水分参与的结晶是固态的，那么在冰花中就不可能出现冰晶。但是由于水滴中的冰粒子是在空间相对静止的状态下形成的，所以水滴中的冰粒子所占空间也会相对较小，因此对于冰花来说冰粒越小体积越大，当湿度更大时可能会出现水珠凝聚现象。而如果水分参与的结晶是液态的，那么在温度和湿度条件下形成雪花则比较容易。所以在室外环境中如果发生冻雨，雪滴通常会粘附于冻雨表面，其形态与雪花有很大区别；而如果雪花被冻结在较高温度下也有可能会形成雪花。 二、为何会有这个现象？ 水是由许多分子组成的，它有很强的自吸力，当温度降低时，水滴在蒸发过程中形成了水滴和冰。当气温升高时，水滴和冰会发生一系列反应，形成各种形状甚至颜色的水晶体，并不断长大、膨胀、收缩。在温度较低时结冰所用的时间就更长，所以冰花比一般食物更容易保存，当然也会更加鲜艳。但这一切都必须在0度以下。 1、水在一定的温度下会形成冰，冰中含有一些离子，这些离子和水一起流动时，会释放出大量的氢离子，氢离子和氧原子，氧离子，钠离子等，使水分子失去稳定性，水会变成冰晶。 水分子之间的氢键可以分解成更小的分子键，会更加稳定。水变成冰晶的主要原因是水的温度高于其周围分子的热稳定度，并且，水还具有自加热功能。在有风的地方，温度会随着风向而改变，风往下吹，水分就会蒸发成水滴和冰晶。水滴和冰晶在自然状态下形成时，几乎没有自加热现象。 2、与固态固体相比，它们可以很容易地被加热到冰的熔点以下。 水在很低的温度下就会蒸发，并形成液体冰。它是一种很好的防冻材料，这一点非常重要。在冰花形成过程中，水处于缓慢蒸发状态，由于表面温度很低，它可以蒸发大量气体。由于气体温度太低，液体冰可以通过一种机制被蒸发，并在液体冰周围形成一定范围的微孔隙，从而可以降低低温环境中水分子的速度，达到与液滴相类似的作用效果，最终产生结晶。当温度降低时，这种微孔隙会逐渐消失，只留下一个或两个细小粒子漂浮在水面上。冰花的形状看起来是规则的方块形状，由一些方块组成。 3、如果温度降得太快了，它们就会被冻结成冰，并且冻结温度越低、结晶速度就越慢。 所以，在这一点上，我们可以说冰花是由更多的水分子组成的。这种水分子，既不是由我们想要的物质组成的也不是由冰晶组成的。这些水分子不是由表面上的水团组成，而是由离子晶体和微小冰晶构成。离子晶体由大小不等的溶液组成，每个溶液中具有相同厚度且高度相变的两个晶体中含有两个不同类型的离子，这种水分子不含有表面上任何可动单元（如自由液滴）。这种水分子呈自由液滴状态，因此可以像许多其他类型水分子一样自由移动至离子晶体之外。水晶体随着冰晶越小移动到离子浓度很低并在一定程度上停止晶体生长和扩大尺寸也会停止长大（我们通常用这种方法来解释冰花）。 三、结语 冰花的形成过程与其他种类的冰块不同。由于冰雪在不同温度下易产生冰花、结冰、冰花结冰时间长和冰花多等特性，所以这种冰花还具有一定的季节性。一般情况下冰花可出现在夏季和冬季；冰花主要在东北地区分布；夏季和冬季有较大差别。夏季的雪花主要出现在我国北方部分地区。夏季的天气炎热多雨；而冰花的形成主要与其温度关系密切:-40℃—60℃为常温,-20℃以下常为低温;-10℃—40℃条件下常为高温;-40℃—80℃条件下常为低温，低于0℃常为高温;-40℃—80℃温度下常为高温;-80℃-120℃条件下常为低温;-40℃—100 h、-50℃—120 h条件下常为高温;200℃以上温度下常为高温。 本文来源：https://www.dywdw.cn/f5fbb37e3a68011ca300a6c30c2259010302f346.html
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2024-04-02
