杜佳珂

摘要：初中物理進(jìn)行物態(tài)變化教學(xué)時(shí)，知識(shí)應(yīng)用環(huán)節(jié)常會(huì)引用“霜前冷，雪后寒”、“下雪不冷化雪冷”等俗語(yǔ)進(jìn)行分析。但是從相關(guān)習(xí)題的參考答案來(lái)看，關(guān)于這兩句俗語(yǔ)的解釋分析卻還需斟酌。

關(guān)鍵詞：物態(tài)變化；熔化；升華；濕度；冷鋒；反光率；導(dǎo)熱系數(shù)

初中物理學(xué)過(guò)物態(tài)變化章節(jié)后，關(guān)于自然界的水循環(huán)問(wèn)題非常多，“云”、“ 雨”、“ 霧”、“ 露”、“ 霜”、“ 雪”等無(wú)不涉及。其中有一類引用涉及到物態(tài)變化的俗語(yǔ)來(lái)設(shè)置物理問(wèn)題的，充分顯示物理知識(shí)的學(xué)以致用，也反映俗語(yǔ)諺語(yǔ)等民間大智慧蘊(yùn)含著大量的物理規(guī)律。

不過(guò)關(guān)于“霜前冷，雪后寒”、“下雪不冷化雪冷”這兩句俗語(yǔ)的題目所給出的參考答案卻還需探討。下面針對(duì)這兩句俗語(yǔ)分別加以詳細(xì)分析。

一、“霜前冷，雪后寒”的真正原因

問(wèn)題案例：俗語(yǔ)說(shuō)“霜前冷”、“雪后寒”，請(qǐng)用你所學(xué)過(guò)的物理知識(shí)解釋這兩句俗語(yǔ)；

參考答案：空氣中的水蒸氣遇冷形成霜時(shí)，溫度必須是足夠低（低于0℃）的，即“霜前冷”；下雪后，雪熔化時(shí)需要從外界吸收熱量，故“雪后寒”。

各種習(xí)題集不約而同采用了這樣的參考答案，“霜前冷”的解釋符合事實(shí)，而“雪后寒”則稍嫌對(duì)物理知識(shí)生搬硬套，而偏離了客觀事實(shí)。

“霜前冷”：有經(jīng)驗(yàn)的農(nóng)民通過(guò)觀察天氣：深秋天氣晴朗，傍晚氣溫驟冷（接近0℃），就預(yù)知有霜或霜凍。顯然如果傍晚氣溫過(guò)低（接近0℃），凌晨的氣溫一定降至0℃以下。而水蒸氣遇冷（0℃以下）就會(huì)形成霜而附著在地面附近的物體表面。這句俗語(yǔ)因此而誕生，它是秋季搶收一些不耐寒農(nóng)作物的警鈴。

“雪后寒”的原因并不是雪熔化時(shí)需要從外界吸收熱量，導(dǎo)致氣溫下降。最簡(jiǎn)單的反證法就是雪后雪不一定立刻熔化，另一個(gè)反證就是冰雪消融氣溫已經(jīng)達(dá)到零上，已經(jīng)“不寒”了。那么“雪后寒”的實(shí)際原因是什么？我們可以從多個(gè)角度分析。

1、從天氣系統(tǒng)看，冷鋒過(guò)境是雪后寒的原因之一。雪的發(fā)生與天氣系統(tǒng)的活動(dòng)有密切關(guān)系。鋒是常見(jiàn)的天氣系統(tǒng)之一，其中冷鋒是冷氣團(tuán)主動(dòng)向暖氣團(tuán)方向移動(dòng)的鋒。當(dāng)冷氣團(tuán)主動(dòng)移向暖氣團(tuán)時(shí)，較重的冷氣團(tuán)插入暖氣團(tuán)下面，使暖氣團(tuán)被迫抬升，暖氣團(tuán)在抬升過(guò)程中逐漸冷卻，其中水汽容易凝結(jié)成云。如果暖空氣中含有大量的水汽，那么可能會(huì)帶來(lái)雨雪天氣。冷鋒移動(dòng)的速度較快，常常帶來(lái)較強(qiáng)的風(fēng)。冷鋒過(guò)境后，冷氣團(tuán)替代了原來(lái)暖氣團(tuán)的位置，氣壓升高，氣溫降低，天氣轉(zhuǎn)好。

2、從大氣的受熱過(guò)程看，白雪反光率高是雪后寒的原因之一。從大氣的受熱過(guò)程看，地面是近地面大氣主要、直接的熱源。太陽(yáng)輻射能在傳播過(guò)程中，大部分達(dá)到地面，并被地面反射和吸收。地面吸收太陽(yáng)輻射能而升溫，同時(shí)又以長(zhǎng)波輻射的形式把熱量傳遞給近地面大氣。

地面吸收太陽(yáng)輻射能升溫多少，涉及到地表反光率——物體反射光線的能力。由于白雪98%的高反射率，導(dǎo)致白雪覆蓋的地面吸收太陽(yáng)輻射過(guò)少，升溫少，直接導(dǎo)致大氣失去最主要的熱源，即使陽(yáng)光明媚，氣溫還是低。

3.從物態(tài)變化看，雪發(fā)生升華是雪后寒的原因之一（雪沒(méi)有熔化情況下）。太陽(yáng)輻射到達(dá)地面，地面泥土等吸收太陽(yáng)輻射而升溫，而雪則不同，雪吸收的一部分能量使雪發(fā)生升華現(xiàn)象，因此升溫極不明顯（低溫升華也是一場(chǎng)大雪后，沒(méi)有踩踏過(guò)的地方過(guò)幾天后雪層變薄的原因）。雪升溫不明顯，輻射給大氣的熱量更少，因此雪后天氣晴好但是寒冷依舊——故“雪后寒“。

4、從導(dǎo)熱系數(shù)看，雪后空氣濕度大，空氣導(dǎo)熱效果好是“雪后寒”的原因之一（雪熔化情況下）。

冬季戶外的鐵和木頭，溫度是相同的，而摸上去鐵更冷是因?yàn)殍F的導(dǎo)熱系數(shù)較大，會(huì)把人的熱量快速傳導(dǎo)給鐵，因而人會(huì)感覺(jué)鐵塊摸上去更冷。

同理，濕冷的空氣中水分含量大，導(dǎo)熱系數(shù)大，熱量傳導(dǎo)的速度快，所以感覺(jué)要冷一點(diǎn)。如果風(fēng)速大，冷的感覺(jué)更明顯。

這種情況感覺(jué)到的雪后“寒”是體感溫度，而非實(shí)際氣溫。體感溫度是指人體感覺(jué)到的環(huán)境溫度高低，人們的體感溫度往往與實(shí)際氣溫不一樣。體感溫度受溫度、濕度、風(fēng)速大小、著裝顏色、太陽(yáng)輻射等影響。

5、從比熱容角度看，雪熔化使空氣比熱容增大是“雪后寒”的原因之一（雪熔化情況下）。雪熔化導(dǎo)致空氣水蒸氣含量高，濕度變大，空氣的比熱容大大增加，人體對(duì)體表空氣層的加熱消耗人體能量的效率要高于下雪時(shí)的干燥空氣。這時(shí)的“寒”也是體感溫度。

6、從保溫效果看，天空放晴后，失去了云層的保溫作用也是雪后寒的原因之一。

二、關(guān)于俗語(yǔ) “下雪不冷化雪冷”的真正原因

問(wèn)題案例：請(qǐng)解釋為什么“下雪不冷化雪冷”。

參考答案：下雪時(shí)，是水蒸氣凝華為雪花，凝華時(shí)放熱，故“下雪不冷”；下雪后，雪熔化時(shí)需要從外界吸收熱量，故“化雪冷”

“雪”是水蒸氣凝華成的冰晶發(fā)生的氣溫必然低于0℃，“化雪”意味著雪出現(xiàn)熔化現(xiàn)象的氣溫一定達(dá)到0℃以上。孰熱孰冷是顯而易見(jiàn)的，不會(huì)因?yàn)槟A放熱而“下雪不冷”，也不會(huì)因?yàn)槿刍鼰岫盎├洹薄?/p>

但是這句俗語(yǔ)一直朗朗上口，人們的感覺(jué)也的確如此，原因在于這里的“冷”是體感溫度，而不是實(shí)際氣溫。

雪后轉(zhuǎn)晴，如果伴有冰雪消融現(xiàn)象則形成此降雪的是暖鋒過(guò)境。暖鋒是暖氣團(tuán)主動(dòng)向冷氣團(tuán)方向移動(dòng)的鋒。所到之處勢(shì)必給人天氣轉(zhuǎn)暖的感覺(jué)——這就是“下雪不冷”。降雪后，暖鋒過(guò)境，暖氣團(tuán)占據(jù)了原來(lái)冷氣團(tuán)的位置，氣溫上升，氣壓下降、天氣轉(zhuǎn)晴、雪層熔化。而此時(shí)本該暖意融融的天氣卻令人倍感寒冷——這就是“化雪冷”，其原因同前面“雪后寒”之“四”、“五”。這里不再贅述。

綜合上述，“下雪不冷化雪冷”的真正解釋是：“下雪不冷”是天氣系統(tǒng)的暖鋒過(guò)境（主因），同時(shí)水蒸氣凝華放熱（次因）形成的?！盎├洹睂?shí)際氣溫相較下雪時(shí)其實(shí)是升高的，而空氣濕度變大導(dǎo)致導(dǎo)熱系數(shù)變大和比熱容變大造成體感溫度低。endprint