這項活動將使用冰凍的二氧化碳作為實驗材料。也就是俗稱的“干冰”。
注意:干冰并不像水結(jié)成的冰,不要讓干冰接觸到你的皮膚:干冰極冷的溫度會使你受到傷害,進行這項活動時請佩戴安全護目鏡及厚手套。
所需材料
●干冰(約3杯)
●300毫升或更小一點的空水瓶
●海綿
●溫水
●強力膠
●細銅線或者魚線以及回形針
●錘子
●釘子
●剪刀
●膠帶
●大泡沫塑料杯
●錫箔紙
●園藝用厚手套
●安全護目鏡
活動步驟
1.在距水瓶底部約3厘米處用剪刀沿邊緣剪開,將瓶底完全取下來。
2.在海綿上剪一個與瓶底大小類似的圓,然后用熱膠槍或強力膠把這塊圓海綿粘在瓶底內(nèi)。
3.用錘子和釘子在海綿和瓶底中心戳一個洞。
4.剪一段約10厘米長的細銅線或魚線。如果使用魚線的話,在線頭部分夾一個回形針。
5.將線從剛才打好的洞中穿過。這樣當(dāng)瓶子倒過來的時候,線就會從瓶底垂下來。
6.把線在瓶底外打一個結(jié)。
7.把海綿用溫水浸濕。
8.將水瓶底部用膠帶固定。
9.把水瓶倒扣在大泡沫塑料杯中。戴好手套和護目鏡。用干冰把瓶子周圍填滿。
10.用錫箔紙把干冰蓋起來,但不要蓋住瓶子。當(dāng)你完成后,應(yīng)該可以清晰地看到瓶子中的線。
11.大約10分鐘后你就可以看到第一片雪花出現(xiàn)了;一個小時后,瓶子里就會形成像美麗羽毛一樣的雪花。你的實驗成功了!
活動概述
你的瓶子就像上下顛倒的大氣層,越下層的部分越冷,而不是像一般情況下越向上越冷。但是原理是類似的。海綿中的熱水蒸發(fā)變成空氣中的氣態(tài)水蒸氣。當(dāng)水蒸氣遇冷,就不能繼續(xù)維持氣態(tài)。它就會凝結(jié)在所處環(huán)境中最冷的表面——在我們的實驗中就是銅線。
當(dāng)一部分水分子凝結(jié)在銅線表面。成核現(xiàn)象就開始了。換句話說,雨和雪的形成首先需要某些可以讓水依附的物體(例如塵埃),這樣就可以使更多水分子凝結(jié)在一起,最終形成雨或雪。
在冷空氣中,水分子的活動變得遲緩,并從液態(tài)轉(zhuǎn)變到固態(tài)。這些水分子本身就像飛去來器形狀的積木,以一種特殊的方式組合成固體。這就形成了我們在瓶子中看到的晶體狀雪花,它們凝結(jié)在銅線周圍。
活動應(yīng)用
信不信由你,雪花的形狀可以讓你了解到許多關(guān)于其形成環(huán)境的溫度情況。如果雪花的樣子像帶有長冰針的蕨葉,那么你的瓶子的溫度應(yīng)該是零下15度。如果你看到的冰針更多指向一個方向,而雪花像鳥的羽毛一樣,那么瓶中的溫度剛剛下降到零下5度。
雪花的形狀和大小會受到很多因素的影響,這就是為什么人們宣稱世界上沒有兩片雪花是完全一樣的。濕度、溫度和氣壓都會影響雪花的形狀及其分支長短薄厚等特點。在雪花形成的過程中,甚至是水分子凝結(jié)表面(在我們的實驗中就是指銅線)上的一個小小突起,都會使晶體的形狀有所不