结冰

河水如何结冰

冰面的形成可以阻止冰面以下的水和空气进行热交换，而冰点这个温度本来就可

以实现冰水混熔的状态，所以很正常。

当寒冷的冬天来临后,随着气温的降低,江河湖泊中的水温也随之下降.考虑某一

湖泊,设其全部湖水处于某一温度如10摄氏度,再设湖面上空气的温度为-10摄

氏度,于是湖表面的水就会变冷,比如说温度降到9摄氏度,这部分水因变冷而

收缩,其密度比底下较暖的水为大,因而沉入下面密度较小的水中,下面的10

摄氏度的水上升.冷水的下沉引起一个混合过程,此过程一直持续到湖泊中的所

有水冷却到4摄氏度为止.但是表面的水还要被冷空气继续冷却降温,表面水的

温度进一步降低,又比如降到3摄氏度,这部分水的体积不但不缩小反而膨胀,即

表面水的密度比下面小,因而就浮在水面上不再下沉.对流和混合此时都停止了

(当然扩散不会停止),表面下的水基本上靠热传导散失内能.水是热的不良导体,

这样散热是比较慢的.表面水的温度,先于下面的水降至0摄氏度、开始结冰.冰

的密度比水小,所以一直浮在水面上而不下沉.冰下面的水,从上到下温度为0摄

氏度到4摄氏度,从上到下逐渐结冰.由于通过热传导而向上散热,比较慢,并且

有地热由底下向上传导,因此冻结的速度是缓慢的.若湖泊的水很深,湖水是不会

被冻透的,湖泊中生存的动植物就可以在靠近湖底的4摄氏度的水中安然过冬,

免遭冻死的厄运.

我们在课本上学到，当温度降到0℃时水就会变成冰。但实际情况并非如此简单。一方面自

然界中的水不是纯净的水，里面溶解了很多物质，水的凝固点降低，水需在0℃以下才能冻

结；另一方面，当温度刚好由零度以上降到0℃时，水是不会结冻的，因为结冰时放出的潜

热很大，如果正好是冰点，刚生成的冰晶又会很快融化掉。所以，一般温度在零度以下河水

才出现冻结现象。

静水结冰需要较甚的过冷，实验室里曾经记录到蒸馏水过冷到-20℃还不见冰晶出现的

数据。一般静水冷却到4℃后，水面继续降温，仅能使表层发生冷却，底层在较长时间里还

是维持在4℃的温度，所以静水冻结是从水面开始的。

初冬时节河流淌凌是河流开始结冰的最初阶段。河水是汹涌流动的，流水结冰过程与静

水很不相同。流水由于处在流动状态，紊流扰动强，不仅表层冷却迅速，就是底层也同时降

温，水面和水内几乎可以同时结冰。大多数研究者认为，河流结冰是同时在水面和水中发生

的。理由是河流混合作用强，在结冰前河水上下都能达到大体相同的温度，只要有结晶核，

就可以在任何地方开始结冰。底冰的存在证明了这种理论的可能性。

河流封冻有二种情况。一种是从岸边开始，先结成岸冰，向河心发展，逐渐汇合成冰桥，

冰桥宽度扩展，使整个河面全被封冻。还有一种是流冰在河流狭窄或浅滩处形成冰坝后，冰

块相互之间和冰块与河岸之间迅速冻结起来，并逆流向上扩展，使整个河面封冻。

当大地回春，气温升高的时候，河流里的冰开始化解，分解的冰块随着河水向下流动，

河流开封。但是并不是所有的河冰都这样斯斯文文地解冻，让河流顺利开河，有时候解冻来

得很快，特别是气温猛升或水位暴涨，大块冰凌汹涌而下，这样就容易造成冰凌。科学家们

给这两种河流开河方式起了很有趣的名字，对于慢慢的解冻的开河方式叫“文开”河，对于迅

速解冻容易引起冰凌的开河方式叫“武开”河。

由南向北的河流特别容易发生武开河。当上游已是春光明媚，下游还是冰封千里的时侯，

融水带着冰凌顺流而下，时而阻塞，水位抬高，时而溃决，横冲直撞，使下游冰层遽然胀破，

于是形成巨大的冰排，向下猛冲，对桥梁堤坝危害严重。冰凌对桥墩威胁最大。春季淌凌时

出现大冰排威胁桥墩时，需要用飞机或其它措施把冰排炸碎。

由冰凌壅塞引起的暂时涨水，叫做凌汛。黄河上游从宁夏到内蒙的河套段和下游在山东

入海的地方，由于河段北流，经常出现凌汛。凌汛期间险情，一是凌汛来势猛烈，二是地冻

未消，取土抢险困难。据统计，解放前，黄河改道后的百余年间，仅山东境内因凌汛决口就

有35次之多，给沿岸人民造成很大的损失和痛苦。

海陆风和陆海风

白天海洋温度低，气压高，陆地温度高、气压低，风从海洋吹向陆地。夜晚海洋

气温高、气压低，陆地气温低、气压高，风从陆地吹向海洋。只是由于海水和陆

地成分比热容不一样造成的。

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主要由于海陆热力性质差异。

白天，陆地气温高于海洋气温。陆地空气受热上升，海洋空气下降。近地面陆地

气压低，海洋气压高。空气从高压流向低压，形成从海洋吹向陆地的风。

夜晚情况相反。形成从陆地吹向海洋的风。

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海陆风：受海陆热力性质差异影响形成的大气运动形式。白天，在太阳照射下，

陆地升温快，气温高，空气膨胀上升，近地面气压降低（高空气压升高），所以

在近地面，海洋的气压比陆地气压高，风是从海洋吹向陆地，形成“海风”；夜晚

情况正好相反，空气运动形成“陆风”。

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这是热学吧！白天时地面物体比海水的热容小，所以太阳光照射时地表的温度

比海面升得快，地表空气受热会上升，海面的空气就会补过来（吹过来）形成海

陆风，夜晚时，地表温度比海面的温度降得快，海面空气上升，地表空气吹到海

面形成陆海风。个人是这么觉得的。

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海【水】陆是两种物质，他们的比热容不一样，所以在吸收热量和放出热量

的速度也不一样。阳光照射【吸热速度不一样】还有太阳下山【放热速度不一样】

这样海陆就会形成两个不同的温度，气流就会因温度差【温度导致气压不一】

有空气的流动。形成陆海风海陆风。

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空气流动形成了风，不管是海陆风和陆海风都是空气流动形成的。海陆风和陆海

风的形成原因主要是陆地上的空气和海上的空气温度不同，造成密度不同，气压

不同。空气在压力差的作用下开始从气压高的地方流向气压低的地方，就形成了

海陆风或陆海风。

太阳系八大行星的大小顺序

水星最接近太阳，是太阳系中第二小行星。

行星直径:4,880千米

金星是离太阳第二近，太阳系中第六大行星。

行星直径:12,103.6千米

地球是距太阳第三颗，也是第五大行星：

行星直径:12,756.3千米

火星为距太阳第四远，也是太阳系中第七大行星：

行星直径:6,794千米

木星是离太阳第五颗行星，而且是最大的一颗，比所有其他的行星的合质量大2

倍

行星直径:142,984千米(赤道)

土星是离太阳第六远的行星，也是八大行星中第二大的行星：

直径:120,536千米(赤道)

天王星是太阳系中离太阳第七远行星，从直径来看，是太阳系中第三大行星

行星直径:51,118千米（赤道）

海王星是环绕太阳运行的第八颗行星，也是太阳系中第四大天体（直径上）。

行星直径:49,532千米（赤道）

粘土茶壶里茶凉得更快的物理道理

夏季，农户家常用一钟没有烧过的黏土做茶壶，观察发现，装水后，壶的外面总是湿漉漉的。

请分析这种茶壶能使里面的凉水变得更凉的原因＿＿＿。你认为茶壶放在＿＿＿＿地方效果

会更好

先了解一个词,汽化----物质从液态变为气态叫汽化.汽化有两种不同的方式:蒸发

和沸腾.这两种方式都要吸热.

而壶的外表的水份不断的蒸发,也就是汽化的方式之一,就要吸收茶壶以及茶壶里

面的热,茶壶里的水也会变得更凉.

影响蒸发的条件是:⑴液体的温度⑵液体的表面积⑶液体表面空气的流动

所以应该放在通风的地方装水后，

壶的外壁总是潮湿的？那是说明水蒸汽穿过茶壶壁（未烧过的黏土透气性较好）

的过程中液化，外面的水蒸发吸热。整个壶壁都会对外蒸发水分，而蒸发是要

吸热的。

茶壶放在较热的地方，原理和沙漠中湿毛巾包水壶水会凉一样。外面的水蒸气会

蒸发，带走热量，所以壶里的水会凉得更快。

壶内有水，导致壶的温度低于外界温度，而且是在南方，温度高，适度高，所以：

当富有水份的外界空气接触到壶时，遇冷就会液化（由气态变成液态），这样就

会使壶的外面湿了。

夏天，冷冻的饮料瓶外又水珠也是同样的道理！

装水后，壶的外壁总是潮湿的？那是说明水蒸汽穿过茶壶壁（未烧过的黏土透气

性较好）的过程中液化，外面的水蒸发吸热。

茶壶放在较热的地方，原理和沙漠中湿毛巾包水壶水会凉一样

最近在玉器网看到一套白玉做的茶壶.

有一个成语叫玉壶冰心,我就很好奇,假如用玉茶壶来盛热水,会不会凉得快些?

玉的导热性远不如金属，用玉茶壶来盛热水不会凉得更快。

玉壶冰心是用来比如人的态度诚恳，思想透明。

次声波及其应用

上传:王鹤平更新时间：2012-5-1614:15:07

次声波及其应用

次声波又称亚声波，是频率低于可听声频率范围的声波，其频

率范围大致是10-4hz～20hz。这种声波人耳虽然听不到，但是可以

感觉到它的存在。这种声波在声学范围内还是一个比较新的领

域。由于它具有较强的穿透能力，因此具有很大的实践意义。次声

波与超声波不同，通常具有破坏作用，是有害的。次声波的研究

开始于第一次世界大战期间，在以后的50多年时间虽然少有研

究，但人们发现天然次声和人工次声都对人的状况和行为具有强

烈的作用。次声波还可以作为一种新式武器，不仅能用来消灭敌人，

而且还可以用来摧毁工业和民用目标。

一、次声波的产生和特点

在自然现象中，地震、火山爆发、风暴、雷暴、海浪冲击、

机器振动等都会产生次波。另外，还可以人为制造次声源一次声发

生器。这种发生器的工作原理很像风琴管或警笛，可以具有较大的

功率。次声波在20c的大气中的传播速度为334m/s。振动频率为

10-2hz的次声波，波长为3.4×104m。由于次声波的频率很低，大

气对其吸收甚小。当次声波在大气中传播几千千米时，其吸收还

不到万分之几分贝。因此在空气、地面等介质中传播的距离较远。

例如一包4千克的炸药爆炸时，几千米远处就听不到爆炸声了，但

爆炸引起的次声却能传到80千米以外。1883年8月27日，印度

尼西亚的喀拉喀托火山突然大爆发，当时

使20多立方千米的岩石变成碎块抛向空中，产生了强爆炸波，发

出了巨响。据说，在远离火山几千千米的印度洋上的罗德里格斯

岛上还能听到隆隆的声响；而火山爆发激起的次声波则传播得更

远，居然绕地球转了3圈，历时108小时。1961年，苏联在北极

圈内新地岛进行核试验激起的次声波绕地球转了5圈。次声波有

很强的穿透能力，可以穿透建筑物、掩蔽所、坦克和潜艇等障碍物。

7000hz的声波用一张纸即可隔挡，而7hz的次声波可以穿透十几

米厚的钢筋混凝土。高空大气湍流产生的次声波能折断万吨巨轮

上的桅杆。地震或核爆炸所激发的次声波能将高大的建筑物摧毁；

海啸带来的次声波可将岸上的房屋毁坏。

二、次声波对人体的危害

次声的频率与人体器官的固有频率相近(人体各器官的固有

频率为3hz一18hz)。当次声频率和人脑固有频率(8hz一12hz)极

为接近时，次声波作用于人体便会引起共振，刺激人的大脑，对

人的心理和意识产生一定的影响。轻者感觉不适，注意力无法集中，

情绪上恐惧不安，还会引起头痛、恶心、晕眩；严重时使入神经错

乱，癫狂不止，休克昏厥，丧失思维能力。

当次声波频率和人体内脏器官的固有频率(4hz-18hz)

相当时，将会使人的五脏六腑产生强烈共振，轻者肌肉痉挛、

全身颤抖、呼吸困难；重者血管破裂、内脏损伤，基层迅速

死亡。1968年的一天傍晚，一些正在田间操作和使用晚餐的

法国农民突然失去知觉；几十秒以后就死亡了。究其原因是

16千米外马赛附近的法国国防部次声试验所正在进行次声

武器试验，由于不慎将次声波泄漏了出去。

三、次声在军事上的应用

在军事工程中，次声有着广阔的应用前景。由于次声在

介质中传播衰减缓慢，在水中传播速度快可达1600m·s—l，

在军用侦察方面效果极佳。次声在传播过程中，无声无光亮，

不易被敌方觉察，因而制成的次声武器隐蔽性好，再加上它

有很强的穿透性能，坦克、装甲车内的驾驶员、指挥员也难

以逃脱它的袭击。

次声武器还有一个特点，它一般只伤害人员，不会造成

环境污染，也不会破坏自然物质。根据次声对人体神经系统

和器官的危害，次声武器可分为“神经性”次声武器和“器

官型”次声武器。

以次声武器作为一种致命的武器使用，还要做许多工

作，当今能在战场上使用的小型次声源还不理想。次声在传

播过程中，定向聚束性不强，不仅有效作用距离小，而且还

会发生误伤现象。1979年国外就曾发生因试验次声武器而使

不少参试人员惨死的事故。因此要把次声武器用于实战，还

需要军事科学家们作出很大的努力。但是可以肯定，次声武

器这种无声的武器必将成为未来兵器家族中新的出色成员。

超声波武器的原理

人耳接收的声音信号是有频率限制的，过高或过低都对人体有害。次声武器就是一

种能发射20赫兹以下的次声波，使与其共振的器官或部位发生位移、变形、甚至破

裂，进而造成损伤以至死亡的高技术武器。次声武器具有隐蔽性强、传播速度快、

传播距离远、穿透力强、不污染环境、不破坏设施等特点，是世界各国军方争相研

制的非致命武器，并将成为未来战争中非常重要的新概念武器。次声武器一般由次

声发生器、动力装置和控制系统组成。目前研制的次声武器分神经型和内脏器官型

两种，前者能使人神经错乱，癫狂不止，后者能使人周身剧烈不适，失去战斗力。

法国、美国、俄罗斯(苏联)都在研制，美国后来居上，据称，1986年，美军在索马

里战争期间，曾经使用过声波武器试验样品。90年代，美军专门研制高功率微型次

声发生器，并进行了战场模拟试验。1995年底，美国曾对波黑塞军阵地秘密进行次

声波攻击，据称，几秒钟就使塞军士兵昏倒、呕吐、陷入混乱。1998年，美国可能

开始研制一种作用距离可达到200米的手持式次声手枪。

超声武器则利用高能超声波发生器，产生高频声波，造成强大的空气压力，使

人产生视觉模糊、恶心等生理反应，使对方战斗力减弱或完全丧失，据称，美国已

经研制出一些频率超过2万赫兹的超声波武器，网上就有售价150美元的超声波手

枪(1.5-3万赫兹)。

形变

物理术语

定义：我们把物体发生的伸长、缩短、弯曲等变化称为形变。形变有弹性形变和

塑性形变两种。

物体由于外因或内在缺陷，在外力作用下物质的各部分的相对位置发生变化的过

程。

凡物体受到外力而发生形状变化谓之“形变”。

弹性限度：当弹性体形变达到某一值时，即使撤去外力，物体也不能恢复

原状，这个值叫弹性限度。

形变的种类有：

1.纵向形变：杆的两端受到压力或拉力时，长度发生改变；

2.体积形变：物体体积大小的改变；

3.切变：物体两相对的表面受到在表面内的（切向）力偶作用时，两表面发生相

对位移，称为切变；

4.扭转：一圆柱状物体，两端各受方向相反的力矩作用而扭转，称扭转形变；

5.弯曲：两端固定的钢筋，因负荷而弯曲，称弯曲形变。

还包括弹性材料的应变，塑性材料的永久形变和液体的流动。无论产生什么形变，

都可归结为长变与切变。

6.微小形变，指肉眼无法看到的形变，如果一个力没有改变物体的运动状态，以

及没有发生以上形变，一定是使物体发生了微小形变。属于弹性形变

7剪切形变

剪切形变：当物体受到力偶作用使物体的两个平行截面间发生相对平行移动时的形变

叫做剪切形变。例如：用剪刀剪断物体前即发生这类形变。