白雪化水会变黑吗

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  雾霾天气受到人们的广泛关注,我看到媒体报道石家庄市盛世长安小学的同学进行的实验,所刊出的照片《白雪融化变“墨汁”》,真的是触目惊心。
  恰好年末,我们家乡又下了一场大雪,寒假在家,我就和爸爸一起也做了一次“白雪化水”的实验以探究竟。
  一、实验的过程
  1. 采集雪样
  先将双手和容器洗干净,选择房前屋后没有受到破坏的厚雪堆积处,先刮去积雪表层,再取干净的白雪装进容器。我们一共收集了3份雪样:1号样本用自带密封条的透明塑料装满蓬松的白雪后扣紧密封条;2号样本用罐装山核桃的单层塑料瓶,瓶内雪样用手指压实;3号样本用爸爸泡茶用的夹层玻璃保温杯,雪样同样压实。
  2. 温水融雪
  将采集的白雪样本放在小塑料盆里,然后往盆里加热水浸泡,用热水的热量把雪融化,并注意塑料袋封口与瓶口不倒进热水。其中2号样本因瓶子太轻,倒了一些热水后瓶子浮了起来,摇摆不定了,于是在瓶口倒扣了一个瓷碗,增加重量,压稳瓶子。
  3. 初观水质
  大约经过5分钟,1号塑料袋装的雪样完全化成水了,隔袋观察,水质无色透明;约40分钟,2号单层塑料瓶内雪样完全化成水了,隔瓶观察,水质无色透明;经过120分钟,换了3次热水,3号夹层玻璃茶杯内的雪样才完全化成了水,从瓶口往下看,水质无色透明。
  4. 细察沉淀
  为了更清楚地观察,我们将3份雪水分别倒进准备好的3个洁净的白色瓷碗。经过几分钟的沉淀,可以看到3个碗底都有少量黑色颗粒物,水里也有几丝纤维状悬浮物,但是水质清冽,无色、无味。透明度和家用的自来水相似,看来并不是所有的白雪融化都像“墨汁”,实验证明我们富阳山清水秀,空气质量也是很好的。
  二、实践的收获
  在这次融雪化水的实验中,通过仔细观察和思考,我还在实验过程中巩固了一些相关的科学知识:
  1. 关于热传导
  物体的厚薄,接触面的大小,雪花的松紧等因素与传热速度有关。塑料袋比较薄,与温水的接触面也比较大,雪花疏松,融化最快(5分钟);塑料瓶比较厚,与温水的接触面比较小,雪花压紧,融化就较慢(40分钟)。
  真空夹层杯具有隔热功能,既能减少杯中热量外传,延长杯里茶水热乎的时间,也能减少杯外热量往杯里传导,保持杯里更长时间的低温(不带盖雪样2小时才融化完)。
  热从温度较高的部位传向温度较低的部位。当塑料袋里松散的白雪融化时,我们能很好地观察到白雪融化的过程,清楚地看到热量“前进的脚步”;两个杯中压实的雪慢慢地矮下去,周边贴杯壁的地方先融化,雪样慢慢变成一个小圆柱,最后柱心融化,这一过程就像电影的慢镜头,显示了热传递的方向。
  2. 关于沉浮
  实验中我们使用热水加热,装满雪的塑料袋始终浮在水面;装满雪的玻璃茶杯始终沉在水底;而装满雪的塑料瓶则在热水加到一定高度后上浮了,通过顶部倒扣瓷碗加大重力才克服浮力的影响。物体在水中的沉浮状态,与它本身的重量和它在水中所受到的浮力大小有关。
  3. 空气的热胀冷缩现象比固体和液体更明显
  装了雪的塑料袋放进热水盆后,会出现迅速膨胀变成鼓鼓的,因为密封塑料袋内的空气受热膨胀,体积迅速变大,在离开热水后逐步缩小,最后恢复原状。
  4. 关于多空隙物体对水的吸收现象
  实验中,瓶内压实的雪样小部分融化后,我们发现瓶底并没有看到积水,这部分融化的雪水去了哪里?经过观察,我们发现是被还没有融化的雪吸收了,雪水填满了雪样中的空隙,而吸收了水的雪,颜色就变得会更深一些。
  5. 关于雨露的形成
  实验中,因为2号塑料瓶倒扣了一个瓷碗,热水盆里的水蒸气在上升的过程中,遇到温度较低的瓷碗,凝结成小水珠,小水珠逐步变大,顺着弧形的瓷碗内壁下滑,在下滑的过程中不断相遇结合,变成大水滴挂在碗口,然后掉落,这就像雨的形成;一部分水蒸气遇到比较冷的瓶壁,凝结成小水滴布满瓶壁,这就是露形成的道理了。
  由于近几十年来大气受污染,尤其是部分工业污染较重的地区,降雪中含有的有毒有害物质增多,雪水不宜用于养生之道,食用雪水有致病的风险,因此,雪水虽好,还需采之有道。
  (编辑 孙世奇)
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