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培育属于你的小雪晶
发布时间:2024-12-05
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使用非常简单的材料你就能培育雪晶。

所需材料

★废旧600毫升装塑料可乐瓶

★3个大口径的发泡胶杯子(类似奶茶杯)

★1块厨房用海绵(厚度1.3厘米左右)★1根结实的缝衣针

★1小段尼龙渔线(越细越好,比如1磅的渔线)

★4根大头针

★1根曲别针

★几张厨房纸巾

★干冰

制作雪晶培育箱

1.首先,我们要打造一个雪晶的培育箱。冲洗可乐瓶,用刀在离瓶底1.3厘米左右处将瓶子一分为二(如图所示)。在瓶底中央用刀或针戳1个洞,周围戳4个洞。将一个大小合适的圆海绵放进瓶底,用4根大头针将海绵固定在4个洞上。

2.针穿上渔线,从底部的洞穿入瓶内,穿过海绵。用胶带将渔线固定在瓶底,另一端挂上曲别针,然后打一个结,固定住曲别针。当可乐瓶被倒置时,垂下的线可以自由地在瓶中晃动(如图所示)。

3.将倒置的可乐瓶放在3个发泡胶杯内,让可乐瓶上贴的标识底端与最高的杯子边对齐。注意:可乐瓶壁与最高的杯子壁之间要留出约2.5厘米宽的空间。

发泡胶杯

建议使用大口径的容器,杯高约12厘米,直径约12厘米,这个大小正好能保证可乐瓶壁(直径约6.35厘米)周围留有足够的空间。如何获得合适的高度?在最上面的杯子底部挖一个洞,瓶子顶部可以插进洞中。

如果找不到一模一样的容器,还可以用别的方法。我们实际需要的只是大小合适的聚苯乙烯泡沫塑料(添加发泡剂的塑料制品)桶,可以将包装用的聚苯乙烯泡沫塑料切割成几块,用硅胶胶水(在湿冷环境中仍然黏合牢固)粘成一个大小合适的敞口盒子。

这样,雪晶培育箱就制作好了。现在,我们开始培养雪晶。

实验步骤

1.我们需要用碎干冰冷却设备。一次实验大概需要5千克左右的干冰。如果要同时做几个实验,你需要为每一个都准备一些。干冰可以在网上买到。

注意:干冰很冷,温度大概为-60℃,处理时你需要戴手套。除了这点,干冰很安全,因为它是固态的二氧化碳,它遇热只会直接从固态变为气态,生成二氧化碳气体,而不会融化。

2.将培育箱的盖子(瓶底+海绵)拿掉,让海绵吸上自来水,再放进去。

3.制作碎干冰。将干冰放进两个塑料袋,用小锤或其他钝器敲碎。这一步最好在坚硬表面上完成,比如混凝土面或沥青面上。干冰比水冰要柔软,很容易敲碎。将碎干冰放回它自己的保温箱。

4.用勺子将碎干冰舀进发泡胶杯中,环绕可乐瓶,一直填满到杯顶,在杯顶上盖一块板或者纸巾,用纸巾把边缘围起来也是一个好主意。

注意:干冰数量要尽量多,而且要不断添加。实验成败的关键在于干冰的数量。

5.观察。5~10分钟后,小的雪晶开始在垂下来的线上形成。大概1个小时后,你就应该能收获一批雪晶。这时如果用放大镜观察,看得更清楚。如果雪晶很多,挤在一起,可以拿掉盖子,用手指头清清线,再试一次。你还需要把瓶壁上的雪晶震掉,然后让曲别针在瓶内柔和摆动,这样效果会更好。干冰一般可以维持6小时,如果需要还可以继续添加。

如果仔细观察,你会发现你的雪花既有针状的又有盘状的,在-15℃左右形成的针叶状的雪花最容易辨认。在这个温度以上,会形成一种鱼骨样的雪花,并不是很好辨认,但也是一种雪花。

科学原理

培育箱的水汽来自湿海绵,它们扩散在瓶中的空气里。当水汽和来自瓶底的冷空气混合,空气就成了过饱和状态,这意味着水汽将在任何可能的物体上凝结成冰。我们的培育箱上暖下凉,是一个扩散箱。由于暖空气比冷空气轻,培育箱里不会发生对流,箱顶的空气由于充满水汽而变得饱和,湿度达到100%。当水分子移动,和空气分子相互碰撞,扩散就发生了;水分子从顶部一路扩散而下,当遇到冷空气也就是饱和气体时冷却,结果就是在这个区域,形成了过饱和状恋:然后,雪晶就形成了。