中国科学技术馆 26-01-31 20:00
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【夜读丨#科学参汤#】稚子金盆脱晓冰, 彩丝穿取当银钲

科学小知识

在我国北方及高海拔地区,腊月气温大多持续低于0℃,为孩童玩冰创造了绝佳的自然条件。孩童提前将清水倒入金属盆中静置,夜间低温使水达到凝固点,从液态逐步转为固态冰,这个过程中水分子从无序运动状态,逐渐排列成规整的晶体结构,形成质地坚硬的冰块。选用金属盆而非木盆、陶瓷盆,核心是利用材料导热性的差异——金属导热效率远高于木质和陶瓷,清晨气温稍有回升时,金属盆能更快将环境热量传递到冰与盆壁的接触面,使局部冰层迅速熔化,形成一层水膜,大幅减小了冰与盆体的摩擦力,让孩子无需费力就能将整块冰完整脱出,这份玩耍中的巧思,实则是对材料特性与摩擦力原理的自然运用。

玩耍过程中,孩子用彩线穿冰、敲击冰块的动作,更藏着冰的力学特性与声学奥秘。低温环境下,冰的晶体结构排列紧密,造就了其较高的硬度和明显的脆性,这种特性让孩子能将其做成银钲模样的玩具把玩,又能在敲击时因振动产生清脆声响;而彩线能顺利穿入冰块,实则是利用了冰的压力融熔与再结晶效应 ——彩线施压于冰面时,接触点压强增大使冰的熔点降低,局部冰熔化为水,彩线随之切入,压强消失后水又迅速凝固,彩线便被“固定”在冰中。

孩子们在等待水冻成冰的过程中,能直观感知温度对物态变化的影响——若夜间气温高于 0℃,凝固现象便无法发生,冰块自然无从形成,这有助于他们理解物态变化的条件性与可逆性。通过金属盆与其他容器脱冰效果的差异,初步建立“材料属性决定实际用途”的认知,同时能捕捉到气温越低冰的脆性越强、敲击声越清脆的规律。此外,若冰中含有气泡或杂质,透光性会明显下降,这能进一步让他们感知晶体物质的特性。

夜读心语

希望小朋友永远留住玩冰时的好奇心,在自然里解锁更多科学小秘密。每一次探索都是成长的养分,每一份热爱都能照亮前路。愿寒假有暖有欢,在嬉闹中长见识,心怀热爱,慢慢长成眼里闪着光的小小探索家。

编辑:杨为华
校对:赵泽彬
审核:张文豪
出品:中国科学技术馆
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发布于 北京