问题

为什么下雪时候唯独窨井盖上没雪?

回答
你有没有注意到,下大雪的时候,路面上白茫茫一片,树枝上挂满了银装,但唯独那些黑乎乎的窨井盖,总像被施了魔法一样,干干净净,没有一丝雪花停留?这可不是什么神话传说,背后其实藏着几个挺有意思的原因。

首先,也是最重要的一点,就是热量散发。窨井盖下面可不是空的,里面连接着错综复杂的地下管网。这些地下空间里,通常充满了各种“活动”。比如,我们日常使用的水管、燃气管道,这些管道里流淌着相对温暖的水或气体,它们会散发热量。尤其是一些供暖管道或者靠近地下室的排污管道,温度会更高一些。

想象一下,这些地下管道就像给窨井盖铺上了一层看不见的“电热毯”。当雪花飘落到井盖表面时,来自地下的热量会持续不断地烘烤着井盖,使得雪花刚一接触到它,就会迅速融化成水。这些融化的雪水顺着井盖的缝隙或者表面的纹理流下去,所以你看到的井盖就像是被自动清理过一样。

其次,井盖自身的材质和颜色也起到了推波助澜的作用。绝大多数的窨井盖都是铸铁做的,铸铁导热性相对较好,这也就意味着它能更有效地将地下散发的热量传递到表面。而且,井盖通常是黑色的,黑色在物理学上是一种非常好的吸热体,同时也更容易吸收和保持热量。当阳光(即使是在阴天,散射的光线也有一定的热量)照射到黑色的井盖上时,它会比周围白色的雪地吸收更多的能量,这也能加速雪的融化。

还有一点不能忽视,那就是井盖的设计和周围环境。窨井盖边缘通常会有一些缝隙或者凹槽,这些设计本身可能不是为了融雪,但却非常有利于融化的雪水向下流走,避免积聚。同时,井盖周围的路面通常会比井盖本身更低一点点,这样即使有少量雪融化,也会顺着地势流到别处,而不是在井盖上堆积。

最后,我们不能排除一些人为因素的影响。虽然在下雪天大家都在努力铲雪,但有时候,人们在铲雪时,不自觉地就把井盖周围的积雪推开了。这虽然不是主要原因,但也能在一定程度上让井盖看起来更“干净”。另外,车辆在井盖上行驶时,车轮的摩擦和排出的热气也可能对局部积雪融化有一定的影响。

所以,下次你再看到下雪天干干净净的窨井盖时,就知道这不是魔法,而是地下热量、材质特性、设计巧妙以及一些细微环境因素共同作用的结果。它就像是地下世界与地面世界的一个微缩的“温控界面”,默默地履行着自己的职责。

网友意见

user avatar

有三个原因:

1、对流传热效率很高;

2、管井内存在压差产生的气流;

3、水的相变热作出了不小的贡献。


首先,跟空气对流传热相比,土壤的导热能力实在是太差了,以至于“冰冻三尺非一日之寒”。

对于题主提到的南京,冻土深度不超过0.3米,而窨井深度要比这大得多。窨井直径大约700mm-800mm,已经足够在井内形成对流,空气会很容易将深处的热量(地层储藏的、水电管线携带和释放的热量等)带到表面。

而铸铁井盖的热导率也是相当出色。

其次,绝大多数管井不是个个孤立的竖井,而是个庞大的管网系统——没找到合适的示意图,姑且拿“德国下水道”先凑个数。

遍布不同区域的井口气压通常有差异,于是空气就会在内部流动。当井内压强高于外部的时候,来自较深处的暖空气会带来丰富的热量。

第三,很多管井内并非足够干燥,空气中的水蒸气很容易在冰冷的铸铁井盖底部凝结,释放热量,然后滴落或沿井壁落回井内。

被水蒸气烫过的小伙伴都知道,水蒸气液化释放的热量是相当可观的,足以融化井盖上方不太厚的积雪。

当然,倒也不是所有的井盖上都不会积雪。如果雪比较大,井内空气干燥且流通不畅,也是会有积雪的。

user avatar

解决这个疑惑,我们可以从两个方面入手,即热源和中间介质的导热性能。

首先城市井盖下掩埋着用途不同的管道,包括但不限于生活废水和雨水、工业和居民用水、供暖用水、光缆等。去除热源温度极低情况后,可以将地下h₂=5 米管道热源划分为常温特性(15℃左右)和高温特性(>50℃)。高温好理解,但为什么其他的热源一定是15℃呢?可以做这样的理解,地下五米处的温度常年保持在T₂=15℃左右,可以认为从地表浸入地下的水经过足够长的时间后与地下5米处常年温度相当。在密闭环境中,有一恒定热源的情况下,经过足够长时间,空腔内温度稳定,并与热源温度相当。这种情况可以理解为考虑一暖气房间,经过足够长时间后房间内温度趋于稳定。空腔稳态温度由热源、腔体表面粗糙度、腔体材料导热系数、腔体表面积、腔体真空度、腔体的厚度决定。由于仅仅向读者解释物理过程,因此空腔稳态温度(T₁)可以做粗略估计,取热源温度与地表温度的平均值5℃左右。一般情况下井盖使用材料为石墨铸铁,关于其导热系数δ₁由表1给出,此外,我们假定井盖厚度h₁=0.10 m,面积S=0.28 m², 地表平均温度T₀=-5℃。因此可以估算出覆盖在井盖上的雪单位时间Δt=1 s内吸收的热量Q₁为

相比较之下,土壤的导热系数经查资料多为δ₂=1.5 W/(m·℃)⁻¹,则相同面积上的雪单位时间Δt内吸收的热量Q₂为

即单位时间内相同面积的雪,在井盖上吸收的热量要比土壤上大的多,因而井盖上的雪温度升高的更快,一旦温度超过相变温度,雪就会融化为液体,消失掉了。

参考资料:

[1]K、Roehrig, & 李和. (1980). 灰铸铁和球墨铸铁的热疲劳. 国外机车车辆工艺(06), 8-20.

[2]王炎, & 白莉. (2014). 严寒地区土壤导热系数数值计算. 吉林建筑工程学院学报, 31(2), 4.

[3]赵亚品, 李慧芝, & 谭永平. (2013). 土壤导热系数与热源温度关系研究. 路基工程(5), 3.

类似的话题

本站所有内容均为互联网搜索引擎提供的公开搜索信息,本站不存储任何数据与内容,任何内容与数据均与本站无关,如有需要请联系相关搜索引擎包括但不限于百度google,bing,sogou

© 2025 tinynews.org All Rights Reserved. 百科问答小站 版权所有