霜的特性与形成探讨

1、霜的特性與形成探討摘要 霜、露、雨、雪都是空氣中的水在溫度變化時產生的不同型態。本實驗要透過操作步驟，讓學生實際觀察霜的形成過程，共同探討形成霜所需的條件。 霜與雪都屬於冰晶型態，看似相同但兩者的形成條件是有所不同的。霜是當地面的溫度達0時，附著在地面物上的水蒸氣結成的冰晶；雪則是在高空中的水氣結成冰晶，掉落到地面的物體。從霜與雪的比較中，更希望透過此實驗讓學生能在認知上對這兩者有更清晰的差異辨別。一、研究動機自然與生活科技六上課程的第一單元天氣的變化中，我們學到了霜、露、雲、雨、雪等都是因為水氣在空氣中的溫度下降時的變化會造成。霜與雪是生活中常聽聞的名詞，但一般學生卻對兩者有不夠清楚的認知，

2、甚至容易將兩者的概念混淆，因此，為了更加了解霜的特性與形成原理，我們希望透過實驗來實際操作觀察以充分了解。二、研究目的 為建立對霜的正確概念，與使其了解霜的形成原理，以及了解霜與雪性之差異。三、研究器材（一） 燒杯：500毫升三個。（二） 溫度計：三隻。（三） 鹽：取實驗所需之量。（四） 碎冰：取實驗所需之量。（五） 攪拌棒：三隻。四、研究過程 本實驗過程分成兩個部份。第一部份要進行的是霜的製作過程。霜的製作過程說明：一般以冰和鹽的比例3：1混和，使杯中溫度降到18左右，杯壁變冷後一段時間，在杯壁上就會有一層白色硬硬的固體形成，此物就是霜。 我們將以冰和鹽的不同比例，來探討不同冰和鹽比例下，結

3、霜的速度差異與結霜的量多寡。 第二部份要進行的是霜和雪的形成條件差異的探討。 （一）霜的製作1. 將三個燒杯中分別放入不同冰和鹽比例，即實驗前預設的三種比例：（1） 冰和鹽比例100克：100克；（乙）冰和鹽比例200克：100克；（丙）冰和鹽比例300克：100克。 並在三個燒杯都放入100克的水，以利冰容易溶解並與鹽混合。2. 適用攪拌棒將三個燒杯的冰和鹽均勻攪拌。五、研究結果 （甲）三個燒杯的冰和鹽溶化速度不同。 （乙）用溫度計測量的三個燒杯的溫度下降速度不同。 （丙）三個燒杯的外側杯緣都有附著凝結的水氣，但凝結的水氣量亦不同。 （丁）經過10分鐘後，三個燒杯燒杯的溫度都降至0以下，但（

4、丙）燒杯下降的溫度最低。 （戊）經過20分鐘後，只有（丙）燒杯出現明顯結霜的現象，（乙）燒杯只有些 許結霜，而（甲）燒杯則完全未出現結霜現象。 六、討論 【第一部份】結霜觀察 （一）要增快冰和鹽溶化速度需要適量的水加入，且各組都要加入統一的水量。 （二）三個燒杯不同的冰和鹽比例會影響兩者互融的速度，在適當的比例之下，會有最佳的溶解表現。 （三）三個燒杯中，以（丙）燒杯溫度下降最快且最低。（四）三個燒杯中，以（丙）燒杯結霜速度最快且最多。 （五）從三個燒杯的操作對照可得到，冰和鹽比例以300克：100克作配置之下，結霜 的情況最理想，最能提供觀察結霜現象所需的條件。 【第二部份】霜和雪的差異探討

5、 （一）霜是在微觀情況下有結霜條件時（適度低溫和充足水氣），即可形成； 雪則需要巨觀的條件形成，低溫的高空中、充足水氣和凝結核。 （二）霜和雪的出現的物理型態不同。霜是在局部環境中形成並出現，如：寒冷冬天的地面或水面；雪則是在極低溫的高空中形成，並由地心引力作用而落至地面。 （三）霜和雪的形成都是水循環的一種型態，兩者形成的量多少，都需要視當時空氣中的水氣量和溫度兩個要素來決定。七、結論 由這個霜的形成實驗，我們了解到了結霜需要適當的冰和鹽比例條件，不同的條件會有不同的結果出現，也驗證了課本中的條件。同時，從觀察結霜的過程中，我們清楚的發現不同的冰和鹽比例下，三者呈現的差異。更重要的是，我們從觀察霜的形成中，了解到了霜的形成原理，並了解了霜和雪的概念差異。