Question

玻璃上的冰花是如何形成的

Answer 1

　　在寒冷的冬天，人们会看到自己的玻璃上结满了冰花，看过去格外的好看，不过很多人都不知道玻璃冰花的形成原因。下面我给你分享一下玻璃上的冰花是怎么形成的。

　　玻璃上的冰花形成的原因
　　冬季，室外温度很低，窗户玻璃的温度也就会大大低于室内的气温。室内其他地方的空气靠近玻璃时，由于温度降低，其饱和蒸气压会降低，水蒸气超过了饱和状态，于是凝结就占了优势。如果玻璃温度不很低，那么水蒸气将凝结成水，如果玻璃温度足够低，那么水蒸气就凝结成冰霜。由于空气在靠近玻璃处变冷，冷空气密度较大，向下流动，边向下流动边下降温度。所以，我们可以看到，最先上霜的总是窗户玻璃的最下方，冰霜最厚的也在那里。

　　从分子运动的角度看，当空气分子靠近窗户玻璃时，分子把动能传给了玻璃，在空气靠近玻璃向下流动的过程中，动能降低的分子越来越多，他们就凝结起来了。它们是怎样凝结的呢?最开始，由于玻璃上总有一些尘埃，它们能够吸附水分子，并凝结起来，然后由于水分子的不断加入而体积越来越大。水分子是一个又一个地凝结到凝聚体上面，而且水分子向凝聚体接近的方向又是任意的、不规则的，因此，这种水的晶体(即冰霜)的生长与液体水的整体结冰又有所不同。一般地说，在凝聚体尖端部分能够接触到空气中水分子的可能性会更大，水蒸气也就容易凝结在那里，不断的凝结使尖端长得更长，如此不断重复，这样长出来的晶体往往呈羽毛状，形成美丽的冰花。如果时间足够长，水汽足够多，冰花也就越来越粗壮。但是，如果室内温度较高，冰霜在凝结形成的过程中同时在融化，融化了又凝结，这就与普通的冰差别不大了。我们在窗户玻璃的底部看到了往往是这样的冰。而在玻璃的上部则能够看到比较漂亮的窗花。

　　我家的窗户有两层，所以，当外面的温度并不很低时，窗户上往往并不挂霜。但是，在前几天，室外的温度下降到零下十多度时，外层的玻璃上也挂上了冰花。由于两层窗户之间只有较少的空气，所以窗花显得细小，而内层窗户又隔绝了许多热量，使得两层窗户之间温度很低，从而在形成窗花过程中较少地融化，这样形成的窗花格外细致，精巧。

　　水蒸气的凝结

　　众所周知，通常情况下水有三种状态，气态(水蒸气)、液态(水)和固态(冰、霜、雪等，它们都是晶体)，液态和固态又通称凝聚态。它们都有同一种分子即水分子构成，水分子由一个氧原子和两个氢原子组成，氢-氧-氢之间的交角为约104.5o。氧原子带负电荷，氢原子带正电荷。两个分子接近时，氢原子与另一个分子的氧原子能够相互吸引，这种分子间的作用称为氢键。

　　凝聚态表面动能较大的水分子可以离开液面或晶面成为气态(这个过程分别称为蒸发或升华，或统称气化)，气态水分子也可以被凝聚体中的水分子以氢键力或 其它 分子间作用力相吸引，成为凝聚态中的分子(这个过程称为凝结)。一般情况下，气化和凝结这两个过程同时存在。在我们日常生活的绝大多数情况下，气化的过程是占着优势的，所以我们洗了的衣物能够晾干，这是因为空气中的水分子还不够多。如果一定空间内空气中水分子不断增加，气化的优势就越来越小，当水分子增加到一定数量时，气化和凝结两个过程会达到平衡，这时候，我们洗的衣物就晾不干了。我们称这时候空气中的水蒸气饱和了，或者说，空气中的相对湿度达到了百分之百。如果这时候再继续增加空气中的水分子，即超过了饱和状态，那么这些水分子将凝结起来。

　　大家知道，在一个容器中，气体分子越多，产生的压强就越大。空气中水分子越多，它产生的蒸气压也越大。我们把饱和的水蒸气所产生的蒸气压称为饱和蒸气压。利用这个概念，我们可以把上面所说的气化和凝结两个过程相互竞争的情况重新叙述一下：在蒸气压没有达到饱和时，气化过程占优势;当达到了饱和蒸气压，气化和凝结就达到平衡;当蒸气压超过了饱和蒸气压，那么凝结过程就会占优势。

　　饱和蒸气压是随温度而变化的。所谓温度升高，就是分子的平均动能增加，凝聚态的水分子就更容易离开凝聚体，跑到空中，这样，饱和蒸气压就升高。反之，温度降低，分子的平均动能减少，气态水分子就容易凝结，饱和蒸气压就降低。阴天下雨，蒸气压接近饱和，我们洗了衣服，晾在那里不容易干，但是烤一烤就干得快了。这就是因为温度升高，饱和蒸气压也升高，原来接近于饱和的蒸气压，现在不饱和了，气化过程优势明显了，衣服就容易干了。
　　冰花的形成位置
　　在寒冷的冬季，室内外温差较大，室内温度较高的水蒸气在门窗玻璃内表面遇冷直接凝华成为固体，形成冰花，而室外的水蒸气温度较低，不易在玻璃外表面凝华。

　　当冰块结晶体在满天飞舞的雪花中于房檐上形成 冰凌时，那种呈现六角形的罕见雪花，就称为 飞雪冰花。这种冰凌十分罕有，大约平均每10年才有一次!

　　冰花又名未央花，一种美丽的结晶体，它在飘落过程中成团攀联在一起，就形成雪片。单个雪花的大小通常在0.05——4.6毫米之间。雪花很轻，单个重量只有0.2——0.5克。无论雪花怎样轻小，怎样奇妙万千，它的结晶体都是有规律的六角形，所以古人有“草木之花多五出，度雪花六出”的说法。

　　雪花为什么多呈六角形，花样又如此繁多呢?

　　雪花是由小冰晶增大变来的，而冰的分子以六角形的为最多，因而形成雪花多是六角形的。雪花形状的多种多样，则与它形成时的 水汽条件有密切的关系。

　　对于六角形片状冰晶来说，由于它面上、边上和角上的弯曲程度 不同，相应地具有不同的 饱和水汽压，其中角上的饱和水汽压最大，边上次之，平面上最小。在实有 水汽压相同的情况下，由于冰晶的面、边、角上的 饱和水汽压不同，其 凝华增长的情况也不相同。如果云中 水汽不太丰富，实有 水汽压仅大于平面的饱和水汽压，水汽只在面上 凝华，这时形成的是柱状雪花;如果水汽稍多，实有水汽压大于边上的饱和水汽压，水汽在边上和面上都会发生凝华，由于凝华的速度还与弯曲程度有关，弯曲程度大的地方凝华较快，所以在 冰晶边上凝华比面上快，这时多形成片状雪花;如果云中水汽非常丰富，实有水汽压大于角上的饱和水汽压，这样在面上、边上、角上都有水汽凝华，但尖角处位置突出，水汽供应最充分，凝华增长得最快，所以多形成 枝状或星状雪花。

　　再加上 冰晶不停地运动，它所处的温度和湿度条件也不断变化，这样就得冰晶各种部分增长的速度不一致，形成多种多样的雪花。
　　冰花玻璃的概念
　　冰花玻璃是一种利用平板玻璃经特殊处理形成具不自然冰花纹理的玻璃.

　　冰花玻璃对通过的光线有漫射作用,如作门窗玻璃,犹如蒙上一层纱帘,看不清室内的景物,却有着良好的透光性能,具有较好的装饰效果.

　　冰花玻璃可用无色平板玻璃制造,也可用茶色、蓝色、绿色等彩色玻璃制造.其装饰效果优于压花玻璃,给人以清新之感,是一种新型的室内装饰玻璃.可用于宾馆、酒楼等场所的门窗、隔断、屏风和家庭装饰.

　　一、产品的绿色功能，主要是相对与使用者而言。绿色的产品应该是不会对人体造成伤害的产品。 (1)非绿色建材：A.木地板中含有对人体有害的物质甲醛，表面油漆中的有毒物质导致刺鼻、头痛、乏力、记忆衰退;而且木地板易变形、易滋生细菌，难护理。此外，大量使用木材，致使大量森林被砍伐，绿色植物覆盖率迅速减少。B.天然石材中的放射性元素氡可致癌，且易碎，增加建筑物的荷重。 (2)新型绿色建材：如亚光瓷砖、仿古砖。A.陶师傅仿古砖原材料经过精挑细选，不含有害物质及挥发性气体和致癌物质，放射性检测严于绿色建材国家标准，避免了一些建材可能对人体造成的伤害。B.陶师傅仿古砖防滑、防污效果优良，有效吸收光线，使空间光线柔和，避免光污染。 二、产品的环保功能，主要是针对产品对环境的影响而言。环保的产品应该是不会对环境带来污染的产品。 (1)非环保类建材：使用木材，导致森林遭滥伐，破坏生态环境;石材使大量山脉被过分开采;石材和抛光砖均需要表面研磨，水电消耗很大，大量砂石粉料混入水中，造成严重的水污染。 (2)新型环保建材如陶师傅仿古砖：逼真的脉络纹理避免了生态环境的破坏。木纹系列、仿石材系列仿古砖，从外观到手感质地，无限接近实木地板和天然石材。

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