雷电产生的科学原理是什么
雷电在下雨天的时候经常可以看见，然而大部分的人都会想要知道雷电是怎么产生的。下面为您精心推荐了雷电产生的科学原理，希望对您有所帮助。
雷电的科学原理
雷电是雷雨云中的放电现象。形成雷雨云要具备一定的条件，即空气中要有充足的水汽，要有使湿空气上升的动力，空气要能产生剧烈的对流运动。春夏季节，由于受南方暖湿气流影响，空气潮湿，同时太阳辐射强烈，近地面空气不断受热而上升，上层的冷空气下沉，易形成强烈对流，所以多雷雨，甚至降冰雹。 而冬季由于受大陆冷气团控制，空气寒冷而干燥，加之太阳辐射弱，空气不易形成剧烈对流，因而很少发生雷阵雨。但有时冬季天气偏暖，暖湿空气势力较强，当北方偶有较强冷空气南下，暖湿空气被迫抬升，对流加剧，就会形成雷阵雨，出现所谓“雷打冬”的现象。
气象专家还说，雷暴的产生不是取决于温度本身，而是取决于温度的上下分布。也就是说，冬天虽然气温不高，但如果上下温差达到一定值时，也能形成强对流，产生雷暴。冬打雷在中国很少见，但在加拿大多伦多的.冬天就经常出现 空气极不稳定的时候，容易发生强烈的向上对流运动，而形成高耸的积雨云，云中充满上上下下奔窜的水汽，就会产生静电，云的上端会产生正电荷，云的下端会产生负电荷，地面又是正电荷，那么，正、负电荷之间有空气作为绝缘体，若正、负电荷间的电压差，大到可以冲破绝缘体的空气，使空气在瞬间膨胀爆炸、发热发光，发光就是闪电，膨胀爆炸发出巨大声响就是打雷。
雷电的含义
水滴破裂效应：云中水滴在高速气流中作激烈运动，分裂成一些带负电的较大颗粒和带正电的较小颗粒，后者同时被上升气流携带到高空，前者落在低空，这样正负两种电荷便在云层中被分离，这也就是造成90%的云层下部带负电的原因。
吸电荷效应：由于宇宙射线或其它电离作用，大气中存在正负离子，又因为空间存在电场，在电场力的作用下正负离子在云的上下层分别积累，从而使雷雨云带电，又称感应起电。
水滴冻冰效应：水滴在结冰过程中会产生电荷，冰晶带正电荷，水带负电荷，当上升气流把冰晶上的水分带走时，就会导致电荷的分离，而使雷雨云带电。
温差起电效应：实验证明在冰块中存在着正离子(H+)和负离子(OH-)，在温度发生变化时，离子发生扩散运动并相互分离。积雨云中的冰晶和雹粒在对流的碰撞和摩擦运动中会造成温度差异，并因温差起电，带电的离子又因重力和气候作用而分离扩散，最后达到一定的动态平衡。
至于到底是由哪种效应，或者哪几种效应共同作用的结果，科学界尚无定论，并且分歧很大。
目前，科学上的几种解释雷雨云带电的理论，都是从物理角度入手，来解释云是如何带电这个物理现象的。至于到底是由哪种效应，或者哪几种效应共同作用的结果，科学界尚无定论，并且分歧很大。
雷电的产生效应
紫外线光解水带电效应：中国科学家的新观点，从光化学反应角度来解释这个物理现象：雷雨云带电，是由于高空中的云朵受到<258nm的紫外线照射，发生光化学反应而伴随产生的一个物理现象。
雷雨云中电荷产生的类似臭氧层中臭氧产生的原理。雷雨云的空间分布大约在1000米—10000米的高空，云团内部的主要物质为水(H2O)，随着温度和气压的不同，云中的水分为固态、液态、气态，水的化学键为H—O—H,氢氧键的键能为463/(kJ/mol)=4.8ev(E=1240/λ),即波长<258nm的紫外线就能够将氢氧键激发断裂。
化学方程式为：H2O+hv(<258nm紫外线)→H+和OH-。
H—OH在被波长<258nm的紫外线照射激发时，原子键断裂的那一瞬间，H粒子夺取电子的能力远弱于OH，所以，在断裂时，H粒子失去电子变为H+，OH夺得电子变为OH-(臭氧层中，氧气分子键被紫外线照射激发断裂时，由于两个氧原子夺取电子的能力相同，不存在带电的问题)。
云团中的H+、OH-是极不稳定的(原因与臭氧层中O原子不稳定道理类似)，它们会迅速的与周围的粒子发生反应形成稳定的粒子。有如下三种情况：
(H+)+(OH-)=H2O(电量中和)
(H+)+(H+)→H2+(带正电)
(OH-)+(OH-)→H2O2-(带负电)
带正电荷的H2、H由于比重(密度)远远轻于云团中的水蒸气(周围环境)，它会迅速的向云朵的上方运动，并且一边运动一边将自身的正电荷带到云朵的上方(导致云朵上方带正电)。
带负电荷的H2O2由于比重(密度)重于云团中的水蒸气，它也会迅速的向云朵的下方运动，并且一边运动一边将自身的负电电荷带到云朵的下方(导致云朵下方带负电)。
最终结果是：
2H2O=H2+↑+H2O2-↓(<258nm紫外线照射条件下)
2H2O2=2H2O+O2(过氧化氢在自然界中极不稳定)
最终结果，使得云朵的上方显正电，下方显负电。
物声科技2024
2024-10-28 广告
