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为何“下雪不冷化雪冷” 精选

已有 8458 次阅读 2009-11-30 15:14 |个人分类:生活感悟|系统分类:科普集锦| 感觉, 温度, 下雪, 凝华, 升华

这篇博文其实是我去年对侯吉旋的博文“下雪的时候比较冷,还是化雪的时候比较冷?”(http://www.sciencenet.cn/m/user_content.aspx?id=41288)的评论,后来经过稍事修改后发在我的新浪网博客上,现转回我自己的科学网博客。

   

    仅就这个问题而言,其实“标准”答案没有错误,但仅用凝华放热和升华吸热来解释却远远达不到“标准”水平。“下雪不冷化雪冷”是经历过这种天气过程的人的整体感受,是直观感性的结论,这种结论本身通常不会错,因为我们所说的冷热就是人体的感觉,无论有无温度测量数据,依据人体感觉本身作出一个判断都没有问题。这样一个实际的自然现象其实是在非常复杂的环境之中发生的,牵涉的物理过程很多,最重要的是它涉及的系统的状态是根本不是平衡态,在存在着相变和质量能量输运的大系统中,单纯用温度这个平衡态的概念去分析和理解是远远不够的。

作为在东北生长生活了30多年的人,我个人的感觉确实是化雪比下雪天要冷,但这种对比有一个比较重要的前提,那就是这种对比是在相邻的2天进行的,即头天下雪不冷(如果不是“大烟泡”暴风雪的话),次日天晴化雪时天反而变冷。原因已有很多的分析了,我需要补充几点:首先是化雪时虽然晴天,但阳光被雪地反射严重,不易被地表吸收,所以从地面获得的热量减少,土壤(冬季地下温度高于地表)中的热量无法通过疏松的雪层向大气散放,不利于大气温度的回升;其次,从气象规律看,一般下雪是来冷空气(或寒潮)的结果,但冷空气到达前会由于气流输运的压缩作用有一天气温升高,然后在冷空气前锋到达时发生降雪,降雪结束意味着冷空气正式完成控制,它本身就造成(天气预报给出)气温明显降低,这个其实与下雪无关,但却是发生在降雪完成的化雪日;第三,雪层的颜色是白的,也是最不利于向外辐射热量的,最后,由于空气湿度随着雪融化和升华造成的增加而更容易带走人体表的热量而使体感温度更低,而体感温度才是我们真正的冷热感觉。在东北,无风天的-15°C和有风天的-10°C感觉差不多,阴冷天(湿度大)比干冷天(低湿度)感觉更冷!

 

    类似的现象在中小学甚至大学和研究生教育中非常常见。学生通常对于什么是“对”的更关心,因为这是真正关心自己(分数和前途),教师认为把“正确”的知识教给学生才是重要的,否则他(或她)离下岗就不远了。在这个问题里面,对的和错的只是最后判断的结论,完全忽略掉了严格的中间论证过程。实际上中间论证过程意义非凡,但论证其实很难(这可是个经常引起误会和科学网网友的热议的问题呀!),它需要敏锐的观察和丰富的知识面,而这两点是目前陷身于题海之中的中学生和教师很难做到的。相比之下,背会答案却非常容易,而这对于他们已经足够了,反正不会有出题专家把这个问题作为一道问答题来考。让我们感到悲观的是,在目前的教育体制下,科学问题本身其实并不会吸引太多的学生,在老师和标准答案的威权之下,在日益功利化的学生和家长中“质疑精神”更变得不可取,因为闹不好孩子会象爱迪生一样在学校混不下去,而目前的家长有几个有信心和能力能教好自己的孩子?



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