翻云覆雨
雨形成的基本過程是:空氣中的水蒸氣在高空受冷凝結成小水點或小冰晶,小水點或小冰晶相互碰撞、并合,變得越來越大,大到空氣托不住的時候便會降落下來,當低空溫度高于0℃時,便是雨。
雨總是從高空中翩然而至,似乎因為高高在上而有點神秘,其實我們可以輕松地在實驗室內就可以“制造”出雨來。
要想“喚”來雨,首先要使空氣中有比較多的水蒸氣,這可以通過加熱水做到:其次要設法使水蒸氣受冷凝結、聚集、降落,這可以利用冰;為了使水蒸氣不到處飛散,可以用一個小盤蓋在盛水的杯口。現在我們就通過實驗,在實驗室內模擬雨的形成。
實驗器材
酒精燈、三腳架、石棉網、大燒杯、小瓷盤、水、冰。
實驗步驟
1 將酒精燈放在三腳架下,石棉網放在三腳架上;在燒杯中倒入約1/5的水,將燒杯放在石棉網上;在小瓷盤中放入冰,將盤放在燒杯口上。
2 點燃酒精燈。待杯中水沸騰后,首先觀察到杯中會出現云霧狀:過一會兒。會觀察到盤底有小水點聚集,越來越多,越來越大;再過一會兒,便有“雨滴”不斷落下來。
實驗注意事項
1 選擇高一些的燒杯,實驗效果較好。
2 杯中水量不必多,否則會延長實驗時間,并會使杯中空間變小,水滴滴落距離變短,影響實驗效果。
點水成霧
霧和云都是由浮游在空中的小水滴或冰晶組成的水汽凝結物,只是霧生成在大氣的近地面層中,而云生成在大氣的較高層而已。霧既然是水汽凝結物,因此應從造成水汽凝結的條件中尋找它的成因。大氣中水汽達到飽和的原因不外兩個:一是由于蒸發,增加了大氣中的水汽;另一是由于空氣自身的冷卻。對于霧來說冷卻更重要。當空氣中有凝結物時,飽和空氣如繼續有水汽增加或繼續冷卻,便會發生凝結。凝結的水滴如使水平能見度降低到1千米以內時,霧就形成了。我們來嘗試著把水變成虛無縹緲的霧氣吧。
實驗器材
大口罐頭瓶(或用燒杯代替)、溫水、冰塊(天然冰、人造冰、冰棍均可)。
實驗步驟
1 在大口罐頭瓶內盛小半瓶溫水,水溫以不見“白氣”為宜。
2 用冰塊從上部接近瓶口,冰塊下面空氣受冷下降至瓶內,使瓶內氣溫降低,即可見瓶內水面以上出現“白氣”——霧;移開冰塊,霧很快便消失;再把冰塊接近瓶口,霧又重新出現。可見霧是水蒸氣受冷凝結而成的。
凝氣為霜
霜是近地面空氣中的水蒸氣在物體上的凝華現象。霜的形成有兩個基本條件,一是空氣中含有較多的水蒸氣,二是有冷(0℃以下)的物體。為了說明霜的成因,可以人工模擬自然界形成霜時所需要的條件,用冰使物體的溫度降到0℃以下,利用濕布上水分的蒸發提高冷物體附近空氣的濕度,這樣,在物體上就會看到霜的出現。我們一起來把水蒸氣凝華成霜吧。
實驗器材
外面涂了黑漆的鐵罐頭筒(或用深色的搪瓷缸代替)、濕布、冰塊、食鹽、溫度表。
實驗步驟
1 提前在地面灑些水,關閉門窗,在實驗桌上放一塊濕布,以提高室內空氣的濕度。
2 在罐頭筒里放進約三分之二的冰塊,并加入一些食鹽(食鹽溶解于水時吸熱,可以降低冰的溫度)。
3 在冰塊里小心地插進一只溫度表,把罐頭筒放在濕布上。過一會兒便可以看到筒內的溫度下降到0℃以下,在筒的外壁下部出現白色的霜。
實驗注意事項
在霜未形成前不要靠近圍觀,以免呼出的熱氣和身體散發的熱量影響霜的形成。