一、引言

《義務(wù)教育課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書(shū)物理八年級(jí)上冊(cè)》(人教版)在“熔化與凝固”一節(jié)中提出：“融雪的天氣有時(shí)比下雪還冷，這種說(shuō)法有道理嗎?”與教材對(duì)應(yīng)的教師教學(xué)用書(shū)中解釋：“這種說(shuō)法是有道理的，因?yàn)檠┤刍瘯r(shí)要吸收空中大量的熱，使空氣的溫度降低。”目前主導(dǎo)的觀點(diǎn)是化雪比下雪更冷。但是。由物理常識(shí)可知：下雪一般要低于0℃，化雪要高于0℃。到底是下雪冷還是化雪冷?為此我們?cè)O(shè)計(jì)了氣溫?cái)?shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)，并對(duì)下雪、化雪氣溫進(jìn)行采集、存儲(chǔ)和對(duì)比分析。

二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備介紹

為采集氣溫?cái)?shù)據(jù)，我們?cè)O(shè)計(jì)了一個(gè)氣象數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集處理系統(tǒng)。系統(tǒng)由溫度采集卡、數(shù)據(jù)傳送網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)處理系統(tǒng)三部分構(gòu)成。

溫度采集卡由數(shù)字溫度傳感器、單片計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)顯示器、數(shù)據(jù)傳送模塊和控制軟件等構(gòu)成。數(shù)字溫度傳感器采用美國(guó)DALLAS公司的DS18820，測(cè)量分辨率為0.0625℃，測(cè)溫范圍-55℃~+125℃，測(cè)量精度±0.5℃。測(cè)量溫度可以在采集卡上顯示，同時(shí)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳送給作為上位機(jī)的計(jì)算機(jī)。對(duì)溫度采集卡進(jìn)行校驗(yàn)，冰水混合物的測(cè)量溫度為0.1℃。通過(guò)恒溫箱檢測(cè)，在-18℃～50℃范圍內(nèi)的誤差為±0.3℃。

計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)處理系統(tǒng)由數(shù)據(jù)庫(kù)、數(shù)據(jù)采集前端界面、查詢系統(tǒng)構(gòu)成。使用Microsoft的SQL Server定義要保存的數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器，保存海量數(shù)據(jù)信息，并可以將數(shù)據(jù)導(dǎo)出為Excel等需要的格式。通過(guò)數(shù)據(jù)采集軟件前端界面改變溫度采集模式、設(shè)置采集時(shí)間間隔、選擇溫度采集卡、調(diào)用溫度查詢系統(tǒng)、調(diào)整網(wǎng)絡(luò)通信格式等。

三、下雪融雪過(guò)程溫度對(duì)比

2007年冬天，中國(guó)南方經(jīng)歷罕見(jiàn)的低溫冰雪天氣。在整個(gè)冰雪天氣的過(guò)程中，我們對(duì)天氣情況進(jìn)行了詳細(xì)的記錄，并對(duì)溫度進(jìn)行了連續(xù)采集和存儲(chǔ)。

采集溫度的地點(diǎn)是湖南省長(zhǎng)沙市市區(qū)人口密度不大的大學(xué)校園，采集點(diǎn)是室外，建筑物北面，距離地面高度1.5m和12m的兩個(gè)點(diǎn)。從2008年1月12日到2008年2月8日，溫度采集時(shí)間間隔為60～180秒，采集溫度數(shù)據(jù)二萬(wàn)余個(gè)。盡管因?yàn)橥ｋ姷仍驎和Ａ瞬糠謺r(shí)間段的溫度采集，但并未影響到下雪和化雪關(guān)鍵時(shí)段的溫度數(shù)據(jù)。長(zhǎng)沙市經(jīng)歷了冰凍天氣和四次明顯的下雪和化雪過(guò)程。具體溫度及下雪化雪和積雪情況見(jiàn)表1。

從表1可以看出，每次下雪時(shí)段最高氣溫、最低氣溫和平均氣溫都比對(duì)應(yīng)的化雪時(shí)段的氣溫低。下雪過(guò)程共八次，下雪的平均最高溫度、平均最低溫度和總平均溫度分別是：-0.91℃、-1.79℃和-1.51℃。化雪過(guò)程共四次，化雪的平均最高溫度、平均最低溫度和總平均溫度分別是：3.53℃、-0.5℃和2.1℃。

四、結(jié)論及建議

初中物理和教參關(guān)于融雪冷的結(jié)論值得商榷，其解釋也具有片面性。氣溫的形成是復(fù)雜的，下雪時(shí)水凝固為冰放出熱，對(duì)氣溫有影響，但是對(duì)氣溫影響更大的是伴隨下雪而來(lái)的強(qiáng)冷空氣活動(dòng)；冰雪熔化為水吸收熱，會(huì)使氣溫降低，但是融雪時(shí)一般天氣轉(zhuǎn)好轉(zhuǎn)晴，陽(yáng)光照射程度增加，對(duì)氣溫的影響大得多。

2008年1月12日到2008年2月8日，湖南省長(zhǎng)沙市經(jīng)歷了八次下雪和四次化雪過(guò)程，我們用自己設(shè)計(jì)的氣象數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)自動(dòng)采集二萬(wàn)余個(gè)氣溫?cái)?shù)據(jù)并記錄了下雪、積雪和化雪情況。通過(guò)對(duì)采集的氣溫?cái)?shù)據(jù)分析可知，化雪氣溫與下雪氣溫相比，化雪的平均最高溫度、平均最低溫度和總平均溫度分別高：4.44℃、1.29℃和3.61℃。下雪比化雪更冷。

建議初中物理教材和教師教學(xué)用書(shū)將下雪冷還是融雪冷的問(wèn)題作為發(fā)散思維教學(xué)案例，不給出結(jié)論，鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行獨(dú)立思考和實(shí)驗(yàn)。在取得共識(shí)前將該結(jié)論從初中物理教材和教參中刪除。

(責(zé)任編輯 孫曉雯)