結冰

河水如何結冰

冰面的形成可以阻止冰面以下的水和空氣進行熱交換，而冰點這個溫度本來就可

以實現冰水混熔的狀態，所以很正常。

當寒冷的冬天來臨后,隨著氣溫的降低,江河湖泊中的水溫也隨之下降.考慮某一

湖泊,設其全部湖水處于某一溫度如10攝氏度,再設湖面上空氣的溫度為-10攝

氏度,于是湖表面的水就會變冷,比如說溫度降到9攝氏度,這部分水因變冷而

收縮,其密度比底下較暖的水為大,因而沉入下面密度較小的水中,下面的10

攝氏度的水上升.冷水的下沉引起一個混合過程,此過程一直持續到湖泊中的所

有水冷卻到4攝氏度為止.但是表面的水還要被冷空氣繼續冷卻降溫,表面水的

溫度進一步降低,又比如降到3攝氏度,這部分水的體積不但不縮小反而膨脹,即

表面水的密度比下面小,因而就浮在水面上不再下沉.對流和混合此時都停止了

(當然擴散不會停止),表面下的水基本上靠熱傳導散失內能.水是熱的不良導體,

這樣散熱是比較慢的.表面水的溫度,先于下面的水降至0攝氏度、開始結冰.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,從上到下溫度為0攝

氏度到4攝氏度,從上到下逐漸結冰.由于通過熱傳導而向上散熱,比較慢,并且

有地熱由底下向上傳導,因此凍結的速度是緩慢的.若湖泊的水很深,湖水是不會

被凍透的,湖泊中生存的動植物就可以在靠近湖底的4攝氏度的水中安然過冬,

免遭凍死的厄運.

我們在課本上學到，當溫度降到0℃時水就會變成冰。但實際情況并非如此簡單。一方面自

然界中的水不是純凈的水，里面溶解了很多物質，水的凝固點降低，水需在0℃以下才能凍

結；另一方面，當溫度剛好由零度以上降到0℃時，水是不會結凍的，因為結冰時放出的潛

熱很大，如果正好是冰點，剛生成的冰晶又會很快融化掉。所以，一般溫度在零度以下河水

才出現凍結現象。

靜水結冰需要較甚的過冷，實驗室里曾經記錄到蒸餾水過冷到-20℃還不見冰晶出現的

數據。一般靜水冷卻到4℃后，水面繼續降溫，僅能使表層發生冷卻，底層在較長時間里還

是維持在4℃的溫度，所以靜水凍結是從水面開始的。

初冬時節河流淌凌是河流開始結冰的最初階段。河水是洶涌流動的，流水結冰過程與靜

水很不相同。流水由于處在流動狀態，紊流擾動強，不僅表層冷卻迅速，就是底層也同時降

溫，水面和水內幾乎可以同時結冰。大多數研究者認為，河流結冰是同時在水面和水中發生

的。理由是河流混合作用強，在結冰前河水上下都能達到大體相同的溫度，只要有結晶核，

就可以在任何地方開始結冰。底冰的存在證明了這種理論的可能性。

河流封凍有二種情況。一種是從岸邊開始，先結成岸冰，向河心發展，逐漸匯合成冰橋，

冰橋寬度擴展，使整個河面全被封凍。還有一種是流冰在河流狹窄或淺灘處形成冰壩后，冰

塊相互之間和冰塊與河岸之間迅速凍結起來，并逆流向上擴展，使整個河面封凍。

當大地回春，氣溫升高的時候，河流里的冰開始化解，分解的冰塊隨著河水向下流動，

河流開封。但是并不是所有的河冰都這樣斯斯文文地解凍，讓河流順利開河，有時候解凍來

得很快，特別是氣溫猛升或水位暴漲，大塊冰凌洶涌而下，這樣就容易造成冰凌。科學家們

給這兩種河流開河方式起了很有趣的名字，對于慢慢的解凍的開河方式叫“文開”河，對于迅

速解凍容易引起冰凌的開河方式叫“武開”河。

由南向北的河流特別容易發生武開河。當上游已是春光明媚，下游還是冰封千里的時侯，

融水帶著冰凌順流而下，時而阻塞，水位抬高，時而潰決，橫沖直撞，使下游冰層遽然脹破，

于是形成巨大的冰排，向下猛沖，對橋梁堤壩危害嚴重。冰凌對橋墩威脅最大。春季淌凌時

出現大冰排威脅橋墩時，需要用飛機或其它措施把冰排炸碎。

由冰凌壅塞引起的暫時漲水，叫做凌汛。黃河上游從寧夏到內蒙的河套段和下游在山東

入海的地方，由于河段北流，經常出現凌汛。凌汛期間險情，一是凌汛來勢猛烈，二是地凍

未消，取土搶險困難。據統計，解放前，黃河改道后的百余年間，僅山東境內因凌汛決口就

有35次之多，給沿岸人民造成很大的損失和痛苦。

海陸風和陸海風

白天海洋溫度低，氣壓高，陸地溫度高、氣壓低，風從海洋吹向陸地。夜晚海洋

氣溫高、氣壓低，陸地氣溫低、氣壓高，風從陸地吹向海洋。只是由于海水和陸

地成分比熱容不一樣造成的。

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主要由于海陸熱力性質差異。

白天，陸地氣溫高于海洋氣溫。陸地空氣受熱上升，海洋空氣下降。近地面陸地

氣壓低，海洋氣壓高。空氣從高壓流向低壓，形成從海洋吹向陸地的風。

夜晚情況相反。形成從陸地吹向海洋的風。

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海陸風：受海陸熱力性質差異影響形成的大氣運動形式。白天，在太陽照射下，

陸地升溫快，氣溫高，空氣膨脹上升，近地面氣壓降低（高空氣壓升高），所以

在近地面，海洋的氣壓比陸地氣壓高，風是從海洋吹向陸地，形成“海風”；夜晚

情況正好相反，空氣運動形成“陸風”。

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這是熱學吧！白天時地面物體比海水的熱容小，所以太陽光照射時地表的溫度

比海面升得快，地表空氣受熱會上升，海面的空氣就會補過來（吹過來）形成海

陸風，夜晚時，地表溫度比海面的溫度降得快，海面空氣上升，地表空氣吹到海

面形成陸海風。個人是這么覺得的。

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海【水】陸是兩種物質，他們的比熱容不一樣，所以在吸收熱量和放出熱量

的速度也不一樣。陽光照射【吸熱速度不一樣】還有太陽下山【放熱速度不一樣】

這樣海陸就會形成兩個不同的溫度，氣流就會因溫度差【溫度導致氣壓不一】

有空氣的流動。形成陸海風海陸風。

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空氣流動形成了風，不管是海陸風和陸海風都是空氣流動形成的。海陸風和陸海

風的形成原因主要是陸地上的空氣和海上的空氣溫度不同，造成密度不同，氣壓

不同。空氣在壓力差的作用下開始從氣壓高的地方流向氣壓低的地方，就形成了

海陸風或陸海風。

太陽系八大行星的大小順序

水星最接近太陽，是太陽系中第二小行星。

行星直徑:4,880千米

金星是離太陽第二近，太陽系中第六大行星。

行星直徑:12,103.6千米

地球是距太陽第三顆，也是第五大行星：

行星直徑:12,756.3千米

火星為距太陽第四遠，也是太陽系中第七大行星：

行星直徑:6,794千米

木星是離太陽第五顆行星，而且是最大的一顆，比所有其他的行星的合質量大2

倍

行星直徑:142,984千米(赤道)

土星是離太陽第六遠的行星，也是八大行星中第二大的行星：

直徑:120,536千米(赤道)

天王星是太陽系中離太陽第七遠行星，從直徑來看，是太陽系中第三大行星

行星直徑:51,118千米（赤道）

海王星是環繞太陽運行的第八顆行星，也是太陽系中第四大天體（直徑上）。

行星直徑:49,532千米（赤道）

粘土茶壺里茶涼得更快的物理道理

夏季，農戶家常用一鐘沒有燒過的黏土做茶壺，觀察發現，裝水后，壺的外面總是濕漉漉的。

請分析這種茶壺能使里面的涼水變得更涼的原因＿＿＿。你認為茶壺放在＿＿＿＿地方效果

會更好

先了解一個詞,汽化----物質從液態變為氣態叫汽化.汽化有兩種不同的方式:蒸發

和沸騰.這兩種方式都要吸熱.

而壺的外表的水份不斷的蒸發,也就是汽化的方式之一,就要吸收茶壺以及茶壺里

面的熱,茶壺里的水也會變得更涼.

影響蒸發的條件是:⑴液體的溫度⑵液體的表面積⑶液體表面空氣的流動

所以應該放在通風的地方裝水后，

壺的外壁總是潮濕的？那是說明水蒸汽穿過茶壺壁（未燒過的黏土透氣性較好）

的過程中液化，外面的水蒸發吸熱。整個壺壁都會對外蒸發水分，而蒸發是要

吸熱的。

茶壺放在較熱的地方，原理和沙漠中濕毛巾包水壺水會涼一樣。外面的水蒸氣會

蒸發，帶走熱量，所以壺里的水會涼得更快。

壺內有水，導致壺的溫度低于外界溫度，而且是在南方，溫度高，適度高，所以：

當富有水份的外界空氣接觸到壺時，遇冷就會液化（由氣態變成液態），這樣就

會使壺的外面濕了。

夏天，冷凍的飲料瓶外又水珠也是同樣的道理！

裝水后，壺的外壁總是潮濕的？那是說明水蒸汽穿過茶壺壁（未燒過的黏土透氣

性較好）的過程中液化，外面的水蒸發吸熱。

茶壺放在較熱的地方，原理和沙漠中濕毛巾包水壺水會涼一樣

最近在玉器網看到一套白玉做的茶壺.

有一個成語叫玉壺冰心,我就很好奇,假如用玉茶壺來盛熱水,會不會涼得快些?

玉的導熱性遠不如金屬，用玉茶壺來盛熱水不會涼得更快。

玉壺冰心是用來比如人的態度誠懇，思想透明。

次聲波及其應用

上傳:王鶴平更新時間：2012-5-1614:15:07

次聲波及其應用

次聲波又稱亞聲波，是頻率低于可聽聲頻率范圍的聲波，其頻

率范圍大致是10-4hz～20hz。這種聲波人耳雖然聽不到，但是可以

感覺到它的存在。這種聲波在聲學范圍內還是一個比較新的領

域。由于它具有較強的穿透能力，因此具有很大的實踐意義。次聲

波與超聲波不同，通常具有破壞作用，是有害的。次聲波的研究

開始于第一次世界大戰期間，在以后的50多年時間雖然少有研

究，但人們發現天然次聲和人工次聲都對人的狀況和行為具有強

烈的作用。次聲波還可以作為一種新式武器，不僅能用來消滅敵人，

而且還可以用來摧毀工業和民用目標。

一、次聲波的產生和特點

在自然現象中，地震、火山爆發、風暴、雷暴、海浪沖擊、

機器振動等都會產生次波。另外，還可以人為制造次聲源一次聲發

生器。這種發生器的工作原理很像風琴管或警笛，可以具有較大的

功率。次聲波在20c的大氣中的傳播速度為334m/s。振動頻率為

10-2hz的次聲波，波長為3.4×104m。由于次聲波的頻率很低，大

氣對其吸收甚小。當次聲波在大氣中傳播幾千千米時，其吸收還

不到萬分之幾分貝。因此在空氣、地面等介質中傳播的距離較遠。

例如一包4千克的炸藥爆炸時，幾千米遠處就聽不到爆炸聲了，但

爆炸引起的次聲卻能傳到80千米以外。1883年8月27日，印度

尼西亞的喀拉喀托火山突然大爆發，當時

使20多立方千米的巖石變成碎塊拋向空中，產生了強爆炸波，發

出了巨響。據說，在遠離火山幾千千米的印度洋上的羅德里格斯

島上還能聽到隆隆的聲響；而火山爆發激起的次聲波則傳播得更

遠，居然繞地球轉了3圈，歷時108小時。1961年，蘇聯在北極

圈內新地島進行核試驗激起的次聲波繞地球轉了5圈。次聲波有

很強的穿透能力，可以穿透建筑物、掩蔽所、坦克和潛艇等障礙物。

7000hz的聲波用一張紙即可隔擋，而7hz的次聲波可以穿透十幾

米厚的鋼筋混凝土。高空大氣湍流產生的次聲波能折斷萬噸巨輪

上的桅桿。地震或核爆炸所激發的次聲波能將高大的建筑物摧毀；

海嘯帶來的次聲波可將岸上的房屋毀壞。

二、次聲波對人體的危害

次聲的頻率與人體器官的固有頻率相近(人體各器官的固有

頻率為3hz一18hz)。當次聲頻率和人腦固有頻率(8hz一12hz)極

為接近時，次聲波作用于人體便會引起共振，刺激人的大腦，對

人的心理和意識產生一定的影響。輕者感覺不適，注意力無法集中，

情緒上恐懼不安，還會引起頭痛、惡心、暈眩；嚴重時使入神經錯

亂，癲狂不止，休克昏厥，喪失思維能力。

當次聲波頻率和人體內臟器官的固有頻率(4hz-18hz)

相當時，將會使人的五臟六腑產生強烈共振，輕者肌肉痙攣、

全身顫抖、呼吸困難；重者血管破裂、內臟損傷，基層迅速

死亡。1968年的一天傍晚，一些正在田間操作和使用晚餐的

法國農民突然失去知覺；幾十秒以后就死亡了。究其原因是

16千米外馬賽附近的法國國防部次聲試驗所正在進行次聲

武器試驗，由于不慎將次聲波泄漏了出去。

三、次聲在軍事上的應用

在軍事工程中，次聲有著廣闊的應用前景。由于次聲在

介質中傳播衰減緩慢，在水中傳播速度快可達1600m·s—l，

在軍用偵察方面效果極佳。次聲在傳播過程中，無聲無光亮，

不易被敵方覺察，因而制成的次聲武器隱蔽性好，再加上它

有很強的穿透性能，坦克、裝甲車內的駕駛員、指揮員也難

以逃脫它的襲擊。

次聲武器還有一個特點，它一般只傷害人員，不會造成

環境污染，也不會破壞自然物質。根據次聲對人體神經系統

和器官的危害，次聲武器可分為“神經性”次聲武器和“器

官型”次聲武器。

以次聲武器作為一種致命的武器使用，還要做許多工

作，當今能在戰場上使用的小型次聲源還不理想。次聲在傳

播過程中，定向聚束性不強，不僅有效作用距離小，而且還

會發生誤傷現象。1979年國外就曾發生因試驗次聲武器而使

不少參試人員慘死的事故。因此要把次聲武器用于實戰，還

需要軍事科學家們作出很大的努力。但是可以肯定，次聲武

器這種無聲的武器必將成為未來兵器家族中新的出色成員。

超聲波武器的原理

人耳接收的聲音信號是有頻率限制的，過高或過低都對人體有害。次聲武器就是一

種能發射20赫茲以下的次聲波，使與其共振的器官或部位發生位移、變形、甚至破

裂，進而造成損傷以至死亡的高技術武器。次聲武器具有隱蔽性強、傳播速度快、

傳播距離遠、穿透力強、不污染環境、不破壞設施等特點，是世界各國軍方爭相研

制的非致命武器，并將成為未來戰爭中非常重要的新概念武器。次聲武器一般由次

聲發生器、動力裝置和控制系統組成。目前研制的次聲武器分神經型和內臟器官型

兩種，前者能使人神經錯亂，癲狂不止，后者能使人周身劇烈不適，失去戰斗力。

法國、美國、俄羅斯(蘇聯)都在研制，美國后來居上，據稱，1986年，美軍在索馬

里戰爭期間，曾經使用過聲波武器試驗樣品。90年代，美軍專門研制高功率微型次

聲發生器，并進行了戰場模擬試驗。1995年底，美國曾對波黑塞軍陣地秘密進行次

聲波攻擊，據稱，幾秒鐘就使塞軍士兵昏倒、嘔吐、陷入混亂。1998年，美國可能

開始研制一種作用距離可達到200米的手持式次聲手槍。

超聲武器則利用高能超聲波發生器，產生高頻聲波，造成強大的空氣壓力，使

人產生視覺模糊、惡心等生理反應，使對方戰斗力減弱或完全喪失，據稱，美國已

經研制出一些頻率超過2萬赫茲的超聲波武器，網上就有售價150美元的超聲波手

槍(1.5-3萬赫茲)。

形變

物理術語

定義：我們把物體發生的伸長、縮短、彎曲等變化稱為形變。形變有彈性形變和

塑性形變兩種。

物體由于外因或內在缺陷，在外力作用下物質的各部分的相對位置發生變化的過

程。

凡物體受到外力而發生形狀變化謂之“形變”。

彈性限度：當彈性體形變達到某一值時，即使撤去外力，物體也不能恢復

原狀，這個值叫彈性限度。

形變的種類有：

1.縱向形變：桿的兩端受到壓力或拉力時，長度發生改變；

2.體積形變：物體體積大小的改變；

3.切變：物體兩相對的表面受到在表面內的（切向）力偶作用時，兩表面發生相

對位移，稱為切變；

4.扭轉：一圓柱狀物體，兩端各受方向相反的力矩作用而扭轉，稱扭轉形變；

5.彎曲：兩端固定的鋼筋，因負荷而彎曲，稱彎曲形變。

還包括彈性材料的應變，塑性材料的永久形變和液體的流動。無論產生什么形變，

都可歸結為長變與切變。

6.微小形變，指肉眼無法看到的形變，如果一個力沒有改變物體的運動狀態，以

及沒有發生以上形變，一定是使物體發生了微小形變。屬于彈性形變

7剪切形變

剪切形變：當物體受到力偶作用使物體的兩個平行截面間發生相對平行移動時的形變

叫做剪切形變。例如：用剪刀剪斷物體前即發生這類形變。