杜佳珂

摘要：初中物理進行物態(tài)變化教學(xué)時，知識應(yīng)用環(huán)節(jié)常會引用“霜前冷，雪后寒”、“下雪不冷化雪冷”等俗語進行分析。但是從相關(guān)習(xí)題的參考答案來看，關(guān)于這兩句俗語的解釋分析卻還需斟酌。

關(guān)鍵詞：物態(tài)變化；熔化；升華；濕度；冷鋒；反光率；導(dǎo)熱系數(shù)

初中物理學(xué)過物態(tài)變化章節(jié)后，關(guān)于自然界的水循環(huán)問題非常多，“云”、“ 雨”、“ 霧”、“ 露”、“ 霜”、“ 雪”等無不涉及。其中有一類引用涉及到物態(tài)變化的俗語來設(shè)置物理問題的，充分顯示物理知識的學(xué)以致用，也反映俗語諺語等民間大智慧蘊含著大量的物理規(guī)律。

不過關(guān)于“霜前冷，雪后寒”、“下雪不冷化雪冷”這兩句俗語的題目所給出的參考答案卻還需探討。下面針對這兩句俗語分別加以詳細(xì)分析。

一、“霜前冷，雪后寒”的真正原因

問題案例：俗語說“霜前冷”、“雪后寒”，請用你所學(xué)過的物理知識解釋這兩句俗語；

參考答案：空氣中的水蒸氣遇冷形成霜時，溫度必須是足夠低（低于0℃）的，即“霜前冷”；下雪后，雪熔化時需要從外界吸收熱量，故“雪后寒”。

各種習(xí)題集不約而同采用了這樣的參考答案，“霜前冷”的解釋符合事實，而“雪后寒”則稍嫌對物理知識生搬硬套，而偏離了客觀事實。

“霜前冷”：有經(jīng)驗的農(nóng)民通過觀察天氣：深秋天氣晴朗，傍晚氣溫驟冷（接近0℃），就預(yù)知有霜或霜凍。顯然如果傍晚氣溫過低（接近0℃），凌晨的氣溫一定降至0℃以下。而水蒸氣遇冷（0℃以下）就會形成霜而附著在地面附近的物體表面。這句俗語因此而誕生，它是秋季搶收一些不耐寒農(nóng)作物的警鈴。

“雪后寒”的原因并不是雪熔化時需要從外界吸收熱量，導(dǎo)致氣溫下降。最簡單的反證法就是雪后雪不一定立刻熔化，另一個反證就是冰雪消融氣溫已經(jīng)達(dá)到零上，已經(jīng)“不寒”了。那么“雪后寒”的實際原因是什么？我們可以從多個角度分析。

1、從天氣系統(tǒng)看，冷鋒過境是雪后寒的原因之一。雪的發(fā)生與天氣系統(tǒng)的活動有密切關(guān)系。鋒是常見的天氣系統(tǒng)之一，其中冷鋒是冷氣團主動向暖氣團方向移動的鋒。當(dāng)冷氣團主動移向暖氣團時，較重的冷氣團插入暖氣團下面，使暖氣團被迫抬升，暖氣團在抬升過程中逐漸冷卻，其中水汽容易凝結(jié)成云。如果暖空氣中含有大量的水汽，那么可能會帶來雨雪天氣。冷鋒移動的速度較快，常常帶來較強的風(fēng)。冷鋒過境后，冷氣團替代了原來暖氣團的位置，氣壓升高，氣溫降低，天氣轉(zhuǎn)好。

2、從大氣的受熱過程看，白雪反光率高是雪后寒的原因之一。從大氣的受熱過程看，地面是近地面大氣主要、直接的熱源。太陽輻射能在傳播過程中，大部分達(dá)到地面，并被地面反射和吸收。地面吸收太陽輻射能而升溫，同時又以長波輻射的形式把熱量傳遞給近地面大氣。

地面吸收太陽輻射能升溫多少，涉及到地表反光率——物體反射光線的能力。由于白雪98%的高反射率，導(dǎo)致白雪覆蓋的地面吸收太陽輻射過少，升溫少，直接導(dǎo)致大氣失去最主要的熱源，即使陽光明媚，氣溫還是低。

3.從物態(tài)變化看，雪發(fā)生升華是雪后寒的原因之一（雪沒有熔化情況下）。太陽輻射到達(dá)地面，地面泥土等吸收太陽輻射而升溫，而雪則不同，雪吸收的一部分能量使雪發(fā)生升華現(xiàn)象，因此升溫極不明顯（低溫升華也是一場大雪后，沒有踩踏過的地方過幾天后雪層變薄的原因）。雪升溫不明顯，輻射給大氣的熱量更少，因此雪后天氣晴好但是寒冷依舊——故“雪后寒“。

4、從導(dǎo)熱系數(shù)看，雪后空氣濕度大，空氣導(dǎo)熱效果好是“雪后寒”的原因之一（雪熔化情況下）。

冬季戶外的鐵和木頭，溫度是相同的，而摸上去鐵更冷是因為鐵的導(dǎo)熱系數(shù)較大，會把人的熱量快速傳導(dǎo)給鐵，因而人會感覺鐵塊摸上去更冷。

同理，濕冷的空氣中水分含量大，導(dǎo)熱系數(shù)大，熱量傳導(dǎo)的速度快，所以感覺要冷一點。如果風(fēng)速大，冷的感覺更明顯。

這種情況感覺到的雪后“寒”是體感溫度，而非實際氣溫。體感溫度是指人體感覺到的環(huán)境溫度高低，人們的體感溫度往往與實際氣溫不一樣。體感溫度受溫度、濕度、風(fēng)速大小、著裝顏色、太陽輻射等影響。

5、從比熱容角度看，雪熔化使空氣比熱容增大是“雪后寒”的原因之一（雪熔化情況下）。雪熔化導(dǎo)致空氣水蒸氣含量高，濕度變大，空氣的比熱容大大增加，人體對體表空氣層的加熱消耗人體能量的效率要高于下雪時的干燥空氣。這時的“寒”也是體感溫度。

6、從保溫效果看，天空放晴后，失去了云層的保溫作用也是雪后寒的原因之一。

二、關(guān)于俗語 “下雪不冷化雪冷”的真正原因

問題案例：請解釋為什么“下雪不冷化雪冷”。

參考答案：下雪時，是水蒸氣凝華為雪花，凝華時放熱，故“下雪不冷”；下雪后，雪熔化時需要從外界吸收熱量，故“化雪冷”

“雪”是水蒸氣凝華成的冰晶發(fā)生的氣溫必然低于0℃，“化雪”意味著雪出現(xiàn)熔化現(xiàn)象的氣溫一定達(dá)到0℃以上。孰熱孰冷是顯而易見的，不會因為凝華放熱而“下雪不冷”，也不會因為熔化吸熱而“化雪冷”。

但是這句俗語一直朗朗上口，人們的感覺也的確如此，原因在于這里的“冷”是體感溫度，而不是實際氣溫。

雪后轉(zhuǎn)晴，如果伴有冰雪消融現(xiàn)象則形成此降雪的是暖鋒過境。暖鋒是暖氣團主動向冷氣團方向移動的鋒。所到之處勢必給人天氣轉(zhuǎn)暖的感覺——這就是“下雪不冷”。降雪后，暖鋒過境，暖氣團占據(jù)了原來冷氣團的位置，氣溫上升，氣壓下降、天氣轉(zhuǎn)晴、雪層熔化。而此時本該暖意融融的天氣卻令人倍感寒冷——這就是“化雪冷”，其原因同前面“雪后寒”之“四”、“五”。這里不再贅述。

綜合上述，“下雪不冷化雪冷”的真正解釋是：“下雪不冷”是天氣系統(tǒng)的暖鋒過境（主因），同時水蒸氣凝華放熱（次因）形成的。“化雪冷”實際氣溫相較下雪時其實是升高的，而空氣濕度變大導(dǎo)致導(dǎo)熱系數(shù)變大和比熱容變大造成體感溫度低。endprint