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如果说蒸汽是很小的水珠,为什么蒸汽可以飘浮在空气中,而大一些的水珠就不可以? 第1页

  

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首先,蒸汽(雾滴)并不能漂浮在空中,它一直在“下落”(沉降),只不过多数时候,它下落速度比气流速度小得多。

对于更小的颗粒,布朗运动会占据主导。这种情况下,足够小的颗粒甚至会在热力学的作用下趋于“均匀”,而不是在重力的作用下趋于“分层”——当然我们常见的雾滴还没小到这个程度。

只考虑蠕动流阻尼,可以粗略得到“下落”速度和雾滴直径的关系:

雾滴并没有“悬浮”,下落速度也不算特别慢。但是典型的气流速度在每秒几米的量级,人的皮肤大约能感觉到最小2米/秒的风速。所以,秒速几厘米的“下落”还是近乎于“悬浮”的,视觉上就是在随风漂浮。

至于天上的云,又是另外一种机制。

空气是不断对流的,而气压随海拔升高而减小。当雾滴随着气流下降,空气会因为气压的升高被压缩,温度上升,雾滴会蒸发不见;反过来,湿空气上升到某一个高度,压强下降而膨胀,温度降低,水蒸气又凝结成雾滴。

所以,不是云一直浮在哪里。而是特定含水量的空气,上升到某个高度,才会“显示”出来。一朵云不是一团“东西”,而是一个与周围空气不断交换,不断蒸发同时不断凝结的系统。(当然这只是比较简单的模型,实际上大气的压强、湿度分布会更加复杂一些。)

如果把时间加快,这个过程会看起来更加直观。




  

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