太烧脑!物理老师计算南湖融化需要多少热量

02.04.2015  12:17

南湖冰面大部分还未融化 新文化记者 蒋盛松 摄

林徽因的“人间四月天”里有草的鹅黄,芽的嫩绿,莲的洁白,有一树一树的繁花绽放,有一双一双的春燕呢喃,让人羡慕不已。进入四月, 长春 的街头也更养眼起来,不少妹子穿着清凉漂亮的春装远远走过。可是,都已经这么暖和了,长春一些公园的人工湖冰面为啥还没融化呢?

南湖湖面大面积冰层未融化

“这么好的天气,这湖面怎么还没融化呢?”4月的第一天,春光明媚,午饭后,不少人都去南湖公园遛弯,看到太阳照射下的冰面,不禁发出疑问。

昨天中午,新文化记者也沿着南湖走了一小圈。在南湖大桥南侧,南湖湖面是灰白色的冰面,距离岸边三四米的地方,虽然不再是坚硬的冰,但水表也有一层三四厘米厚的冰水混合物。南湖大桥北侧湖面也是一片白得刺眼的冰面,岸边阳光能照射到的地方,有一层浮冰。

“每年的天气情况不同,湖水完全融化的时间也不一样。”在南湖公园附近居住的张女士说,每年都得四月上中旬,湖面才能彻底化开,她记得去年天气暖的比较早,4月10日左右南湖的游船就已经下水了。

其他公园人工湖也未全融化

南湖公园的湖面还没有融化,其他公园人工湖的情况怎么样呢?“现在冰刚有点化,湖面还没有出现水。”长春劳动公园工作人员说,现在冰已经有了点酥的感觉。

“现在已经化了不少,但不是彻底都变成水,而是有一层稍厚的浮冰。”长春胜利公园的工作人员说,还是要看气温的情况,一般情况每年冰面化透都得四月中旬。

“现在湖面化了一部分,中间的冰面还没有化。”长春儿童公园张园长介绍,每年开湖的时间大约在4月10日~15日之间。

影响因素:气温、风、日照

“去年南湖开湖的时间最早,4月2日就开湖了,最晚的一年4月28日才开湖。”长春南湖公园管理二科董科长说,今年预计再有一周,南湖就会冰化开湖了。

说起影响湖面融化的因素,董科长说,最重要的就是气温和风。气象专家也是这么认为,但除此之外,日照时间也对冰的融化有一定影响。比如3月3日,南湖公园自动气象监测站显示最高气温为16.7℃,但当天是阴天,日照时间只有2.6个小时,所以影响了冰面的融化。另外,随着天气转好,去南湖游园活动的人越来越多,也会产生更多的二氧化碳,也会对冰面的融化产生影响,但影响远远低于前几个因素。

南湖完全融化需要多少热量?

大约是1000瓦的电器连续工作4年多时间所需要的电量转化成的热量

我们都知道,冰融化成水需要很多热量。今天,我们和长春市第八中学的物理老师董英杰一起来做一道物理题,看需要阳光和风带来多少热量,南湖的冰面才能融化。

首先,我们了解到,南湖水面约920000平方米,从目前情况看,大约有90%的冰还没有融化;每年冬季湖面冻冰厚度大约是0.5米。昨天12时30分,新文化记者用红外手持测温仪测试,阳光下,南湖冰面的温度为-10℃。

首先,我们来算算南湖的冰从-10℃升到0℃,但还未融化成水,需要多少热量。

冰的质量

920000平方米×0.5米×90%×900千克/立方米=372600000千克

冰温度的变化

0℃-(-10℃)=10℃

冰的比热容

2100焦/(千克·℃)

冰吸收的热量

2100焦/(千克·℃)×372600000千克×10℃=7824600000000焦

由此可知,从-10℃的冰变成0℃的冰,需要吸收的热量为7824600000000焦。

其次,再看看0℃的冰变成0℃的水需要吸收多少热量。

冰的熔化热

336000焦/千克

0℃的冰变成0℃的水需要多少热量

372600000千克×336000焦/千克=125193600000000焦

总的来看,目前南湖彻底融化需要的热量为两种过程变化所需热量之和,即7824600000000 焦 +125193600000000焦=133018200000000焦。

这些热量到底是多少?让我们用形象的方法计算一下。

我们先把这些热量转换成电量,看看是多少度电。

我们知道1度电=1千瓦·时,那么南湖冰面彻底融化成水所需要的热量133018200000000焦,经过计算大约可以产生37000000度电。

如果使用功率为1000瓦的电器,可以连续使用37000小时,整整4年多!

小编点评: 别拦着,先让我哭一会儿。你们呢,已经开始怀疑人生了吧?

新文化记者 田玲玲