0160101多變的天氣

01大氣中的水

 

  水除了存在於湖泊、海洋、溪流或是地表下,也會以水蒸氣的形態存在空氣中。水蒸氣遇冷會變成小水滴或是冰晶,造成下雨、起霧、結霜和下雪等現象,你知道這些現象是怎麼產生的嗎?

水以不同形態存在自然界中,例如:氣態的水蒸氣;固態的霜、雪、冰川等;液態的海洋、湖泊、河流、瀑布、地下水等。

 

  水會以氣態、液態和固態三種形式存在於自然界中,而且會受到溫度的影響而改變形態。

飄浮在空中的雲,是由許多小水滴或冰晶組成。

瀰漫在地面的霧,是由極細微而密集的小水滴組成。

從天空降下的雨,是液態的水。

從天空降下的雪,是固態的冰晶。

葉面上的露珠,是液態的水。

附著在葉面上的霜,是固態的冰晶。

 

  空氣中通常有許多灰塵和微小的顆粒,當溫度降低時,水蒸氣會附著於這些微小顆粒上形成小水滴或冰晶,飄浮在空中成為雲和霧。

小水滴或冰晶飄浮在空中形成雲。

小水滴或冰晶飄浮在地面附近形成霧。

 

  當雲中的小水滴或冰晶過重時,就會從天空降下形成下雨或下雪的現象。

小水滴或冰晶聚集,逐漸變大變重而以水的形態落到地面,形成雨。

空氣中的小冰晶結成大冰晶,落到地面仍未融化,就形成雪。

 

  空氣中的水蒸氣如何變成雲和霧?

先利用熱水讓空氣中充滿水蒸氣,再藉由冰塊的低溫,就可以讓水蒸氣遇冷變成小水滴。

讓我們來動手試試看。

動手做

模擬雲和霧的形成

1.在錐形瓶中加入約一半的熱水。

2.將冰塊放在塑膠袋中。

3.將塑膠袋放置在瓶口的上方,觀察瓶口與塑膠袋間有什麼現象。

 

討論

將裝入冰塊的塑膠袋拿開後,瓶口周圍會出現什麼現象?為什麼會這樣呢?

許多微小水滴形成像霧的現象。水蒸發成水蒸氣往上飄,遇到溫度較低的空氣,水蒸氣便凝結成微小的

水滴,附著在錐形瓶上或是隨著熱空氣持續上升。

 

凝結核

  水蒸氣凝結為小水滴時,須要附著於微小的顆粒,這些微小的顆粒稱為凝結核,例如塵埃及煙粒等。

 

露和霜

  涼爽而晴朗的清晨,常可看見許多露珠附著在物體上;而寒冷的冬天或高山上,物體表面則會出現固態的冰霜。你看過附著在樹葉或是地面上的露和霜嗎?它們摸起來是什麼感覺?是什麼造成它們的差異呢?

在晴朗無風的夜晚,地面附近的水蒸氣,會附著在溫度較低的物體上,形成露。

夜晚近地表的溫度低於攝氏零度時,空氣中的水蒸氣,會附著在物體表面,形成霜。

  空氣中的水蒸氣如何變成露和霜?一起動手做做看。

 

動手做

模擬露和霜的形成

1.在燒杯中加入冷水,使用溫度計測量水溫,並觀察燒杯外壁的現象。

2.在燒杯中加入冰塊,靜置一段時間後,使用溫度計測量水溫,並觀察燒杯外壁的現象。

3.另取一個燒杯,在燒杯中加入冰塊與食鹽輕輕攪拌,並靜置一段時間。

4.使用溫度計測量水溫,並觀察燒杯外壁的現象。

 

1.溫度計只能用來測量溫度,不能用來攪拌。

2.杯壁外側的物質溫度很低,觸摸時要小心,避免受傷。

 

1.燒杯裡的水溫不同時,在燒杯外壁所觀察到的現象有什麼差別?

燒杯的水溫低於室溫但高於0℃時,有許多小水滴附著在燒杯外壁;但燒杯裡的溫度低於0℃時,則是形成白色固態的冰晶。

 

2.在實驗中,哪些情況像生活中看到的露?哪些情況像霜?

水蒸氣凝結成小水滴的情況和露相似;白色固態的冰晶則和霜相似。

 

  露和霜都是水蒸氣遇冷形成,只是形成時的溫度不同。當氣溫較低時,水蒸氣會凝結成液態的露,若氣溫低於0℃以下,水蒸氣就會變成固態的冰晶,形成霜。

 

水的循環

  水在自然界中以不同的形態存在,水的形態變化是造成天氣變化的主要因素,這些不同形態的水,在自然界中是如何循環的呢?

地表上的水受熱後會蒸發成水蒸氣,當溫度降低時,大氣中的水蒸氣,會在天空中變成水滴或是冰晶而形成雲。當雲中的水滴或是冰晶合併變大而過重時,便會以雨或雪的形式掉落地面,回到地表。

 

  水遇熱後會蒸發,變成水蒸氣飄浮在空氣中,當溫度下降時就會形成小水滴或冰晶,而且會因溫度的不同,而產生雲、雨、霧、露、霜和雪等形態,因而產生各種不同的天氣變化。

 

科學小百科

溼度

空氣中所含水蒸氣量的多寡稱為溼度。在溫度相同的情況下,空氣中的水蒸氣量愈多表示溼度愈高。當空氣中所含有的水蒸氣量達到飽和時,就會凝結成水滴。

空氣溫度愈高,所能容納的水蒸氣量也愈多,因此當溫度下降,空氣能容納的水蒸氣量就會降低,因此會使達到飽和狀態的水蒸氣形成霧、雲或雨滴等。

 

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