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水汽怎样变成水滴

发布时间:2020-05-11

在日常生活中,我们经常看到从开水壶里冒出来蒸汽, 这些蒸汽已经不是水汽了,而是由水汽冷却以后所形成的极 小的水滴。这种由水汽变成水滴的过裎叫做“凝结”,自然界 中的云、雾、雨、露都是水汽的凝结物。如果空气中的水汽 不是凝结成水滴,而是直接变成固体的冰晶,这种过程叫做凝华,自然界中的冰、霜、雪、雹都是水汽的凝华物。

自然界中水汽发生凝结的条件必须是全气中的水汽量达到过饱和。那么空气中的水汽怎样才能达到过饱和呢? 一般来讲有两个途径:一是增加空气中盼水汽量;二是降低空气的温度。在通常情况下,蒸发可以增加空气中的水汽量,但却不能使空气中的水蒸气达到过饱和。这是因为空气中的水蒸气一旦达到饱和,蒸发就立即停止。空气中水汽不再增加,也就很难达到过饱和状态而发生凝结。只有当水面温度比气温高出较多时,才能使空气达到过饱和状态。如华北地 区秋末冬初的早晨,冷空气聚积在暖水面上,这时水面上方往往有一层象轻纱般的雾。这就是由于暖水面的强烈蒸发, 使水面上空气中的水汽达到过饱和而形成的。此外,降低空气的温度,从而降低空气中所能容纳水汽的限度,也可使大气的水汽含量达到过饱和。降低温度的方式不外乎下列三 种:

(1)绝热冷却有时,一团空气既不从周围空气中吸收热量,也不把自己的热量供给邻近空气而徐徐上升。这时, 因外界压力变小而体积膨胀,由于体积的增大,温度下降, 发生冷却。这种冷却称为绝热冷却。当这团空气升到一定高 度时,空气温度降低,其水汽含量达到过饱和而发生凝结。 这个髙度叫做凝结髙度,云就是在这个髙度以上形成的。

(2)辐射冷却夜间,因地球表面要向外辐射热量而使 温度降低,这种降温方式叫辐射冷却。因此,靠近地面的空 气层,由于地面的冷却而发生冷却,使这层空气的温度相应 降低,容易达到过饱和。

(3)平流冷却当暖空气经过冷的地面或海面时,暖空 气把本身的热量传给地面或海面而使自己的温度降低,从而 造成空气中的水汽达到过饱和。

空气中有足够的水汽量,而且达到过饱和程度,这时是否一定会发生凝结,水汽变成水滴呢?不一定。据观测,在 纯净的空气中,相对湿度达到300%〜400%时也不出现凝 结现象。这是为什么?原来,过饱和的水汽在空气中必须找 到依附物才能出现凝结,这些依附物通常由极小的盐粒、烟粒、尘埃和火山灰等细小微粒组成。这些细小微粒起着凝结核的作用。这种凝结核极微小,重量也极轻。一吨重的雨水中,凝结核的总重量不过一两。但就是这一两重的凝结核, 却是成云致雨的必要条件。没布它,空中的一切凝结现象都是不可能发生的。