人造雪是什么材料?

数码天空2023-02-06  18

人造雪是人为通过一定的设备或者物理、化学等手段,让水变成雪花或者类似雪花的过程,构成它的并不是什么材料。而市面上的另一种被称为“人造雪粉”的东西,是一种使用聚丙乙烯酸钠聚合物的材料制成的。

目前国内滑雪场都采用零下温度造雪的雪炮方式降雪。因受气温及湿度的影响很大,暖冬现象严重,冬季造出来的雪量有限,满足不了滑雪场的正常营业。人工降雪机受环境的影响太大,大气温度达不到-3℃以下,湿度60%以上就造不出雪。

冰片粉碎式

随着温室效应逐渐加剧,冬天气温升高,只靠人工造雪机造雪,已达到了极限,部分地区滑雪场甚至已无法继续营业。如何克服雪量的不足,成为各滑雪场最大的难题。

冰片粉碎式造雪机的工作流程是,先将水制成片状的冰(1.5MM-2.0MM),储存于带有制冷系统的容器中,在需要使用雪花的时刻,通过高压的密闭风机,经粉碎腔体快速输送到指定需雪区域。

自然降雪和人工造雪虽然外表看似相同,但本质上有很大区别,如果将两种雪放在显微镜下观察,就会发现它们的不同,而差别很大。

自然雪形成的过程

自然界中的雪不会无故生成,首先大气层中要含有大量的水分(水蒸气),且需要凝结成冰晶核,当气温急剧下降时,空气中的水分会凝结在冰晶核上,形成所谓的“雪”,而雪在不断下降的过程中,会生成“雪花”,基于温度、空气湿度的不同,雪(花)的形状也是千变万化,但基于冰的分子是六角形,雪花形状也多为六角形,从冰晶核变成雪花的过程,可以理解为凝华。

一般情况下,空气中含有的水分(水蒸气)越多,气温越低,产生冰晶核、发生凝华现象的速度就越快,降落下来的雪花就越大,如果在下雪天出门,用脚踩在雪地上会留下足印,这是因为冰晶核在降落的过程中,因为凝华现象“长出”雪花,之后降落到地面上导致的,基于凝华产生的不规则六角形,天然雪花会互相支撑,形成蓬松的雪花层,人踩上去就相当于压实了雪花。

人造雪形成的过程

人造雪与天然雪的形成过程基本相同,但唯独不同的是,人造雪形成的过程更加迅速,它不会像天然雪那样慢慢地与冰晶核凝结成不规则的六角形雪花,它的形成有点像东北冬天的“窗花”,虽然基于冰的分子结构限制,也会参照分子结构形成,但它的蓬松感和体积没有自然形成的雪花那么规则和自然,很多人造雪并没有雪花,只是“冰晶核”状态。

人造雪的方式大致分为两种:一种是通过专用设备将水蒸发成水汽,然后喷洒到特定的低温环境内,它就会变成“雪”;另一种是直接通过凝华形成冰片,然后将冰片粉碎成粉末状,只是看起来像雪而已。天然形成的雪有“雪花”,而人工制造的雪,只是看起来像雪,实际上称为“冰粉(冰晶核)”更为恰当。

两种“雪”的区别在哪?

要说到两种雪的区别,就不得不提结构、体积和耐受度上,人工造雪一般用来制作雪雕、滑雪场滑道维护等,对雪的硬度、细腻程度要求较高,具体差别分为以下几个方面:

1、天然雪的形状呈现不规则六角形,而人造雪只是看起来像雪,成品虽然也有呈现六角形形状的,但大多数都是粉碎后的冰粉;

2、天然雪叠加之后体积较大,且具有一定的蓬松感,而人造雪因为是“冰粉”,所以它占用的体积要比天然雪少一些,且硬度要大于前者;

3、在使用寿命上,基于天然雪的硬度、细腻度较差,不适合用来制造或加工需要长期在低温环境下保存的东西,比如雪雕、滑雪场滑道维护等,而人造雪在制造时还会刻意添加一些物质增加雪的细腻度和硬度,其使用寿命要高于前者。

此外,天然雪是自然形成的,地球上只有一小部分地区才会下雪,而人造雪不受地域限制,只要拥有设备,就可以随时制造。

结束语:这里说一下“冰晶核”是如何形成的,大气层中含有很多水汽(水蒸气),这些水汽遭遇冷空气之后,就凝结成水珠,降落下来会变成雨,如果温度低到一定程度,这些水蒸气会凝结成细小的冰晶,也就是所谓的“冰晶核”,我们可以把雪理解为“冰晶核”,雪花是大气层中的水蒸气凝结在冰晶核上产生的,而人造雪也属于冰晶核,也是冰粉,它缺少凝结“雪花”的过程。

人造雪和天然雪的区别如下

1、形状不同

人造雪多呈现白色、不透明的近似球状或圆锥形,很难形成星状和多枝状的形态。自然雪是水和微尘邂逅的结晶。自然界的雪是大气中的水汽凝华而来的固态降水,其结构随温度和湿度的变化而变化,多呈六角形。自然雪花的千变万化,人造雪多为一个模子刻出来的。

2、形成方式不同

自然雪是在一定的温度条件下,空气中水汽的含量达到最大限度,当温度降低时,处于饱和的水汽出现过饱和现象,极易凝结在悬浮的微尘上,形成冰晶。冰晶的角棱不断增长,逐渐成为枝叉状。各个枝叉和角棱处长出新的小枝叉,星状雪花逐渐形成。

人造雪是把高压水泵中的高压水与空气压缩机中的高压空气在双进口喷嘴处混合喷出,高压空气再将水分割成微小颗粒,这些颗粒在寒冷的空气中会凝固成冰晶,进一步与水汽接触,让晶体生长,形成人造雪。

3、雪花直径不同

自然雪花降落后,雪花之间的相互挤压、风的吹蚀、阳光的照射会磨掉它们的枝角,雪花破碎成细小冰晶,在低温环境下经过等温变质作用,最终成为直径小于0.5mm的、近似圆形的圆化雪晶体。人造雪亦称为雪丸,直径一般在0.3到2.5毫米之间,产生于大气强对流的情况下和扰动强烈的不属于雪的类别。

4、密度、硬度不同

自然雪花为扁平状,落地后相互交织在一起,积雪孔隙率高、密度低、硬度低,非常松软;人造雪为近似球状或圆锥形的密实晶体,形成的积雪孔隙率低、密度高、硬度和强度等力学性能远高于自然积雪。


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