Что быстрее растает на тротуаре, равное количество снега или льда?

Возвращаясь с занятий, я заметил, что груды снега на обочинах улицы все еще не растаяли за неделю, несмотря на то, что было солнечно и в целом тепло. ( 15 ° С − 18 ° С ) . «Если бы этот снег был льдом, то наверняка бы уже растаял», — подумал я. Я не мог понять, что быстрее растает на тротуаре; свалка снега, подвергшаяся некоторому удару, или тот же объем, заполненный сплошным льдом при той же температуре.

введите описание изображения здесь

Мой мыслительный процесс заключался в том, что в снегу есть карманы с воздухом, действующие как очень хорошие изоляторы, которые замедляют теплопередачу, даже несмотря на то, что твердый лед имеет «больший резервуар» для тепла и нуждается в большем количестве его, чтобы полностью растаять. Однако лед представляет собой гораздо более прочную структуру, обеспечивающую гораздо лучшую теплопроводность (за счет микроскопических вибраций) и большую часть своего контакта с землей. Снег также блестит ярче, чем лед, и отражает больше солнечного света. Я знаю, что есть несколько типов снега, и этот представляет собой упакованный порошок с коркой, которая может выдержать человека, идущего по нему, но крошится, если по нему топчутся. Внутренние части порошкообразные, края грубые, хрустящие и влажные. Грязность снега также играет роль (поскольку грязь имеет гораздо меньшую теплоемкость, чем лед, и лучше поглощает излучение).

Это крупный план снега.это крупный план

Будет ли замена этого объема твердым льдом при той же температуре дольше, чем снег? Моя интуиция подсказывает, что снег будет держаться дольше, но я не знаю, какой фактор доминирует.

Ответ заключается в том, что это сложно по причинам, которые вы определили: люди, изучающие климат (к числу которых я отношусь), тратят много времени, пытаясь понять это, и это зависит от множества факторов, таких как альбедо, он грязный («сажа на снегу» — художественный термин), насколько он упакован, частично ли подтаял и перемерз и т. д. и т. д. Так что я думаю, что нет однозначного ответа на этот вопрос, я думаю. Хотя это хороший вопрос.
Спасибо. Существует ли «идеальное» сочетание факторов (уплотнение, количество воздуха, количество сажи и т. д.), которое позволило бы снегу таять определенно медленнее, чем твердый лед?
Через неделю после снегопада то, что осталось на обочине дороги, точнее назвать льдом, а не снегом. Он плавился/замораживался несколько раз, скорее всего, с циклом день/ночь.
Он определенно ближе к пористому льду, чем к снегу, но я бы не сказал, что это скорее лед, чем снег. В конце концов, не является ли главное отличие снега от льда кристаллической, аэрированной структурой по сравнению с твердыми пластинами и глыбами?
@HsMjstyMstdn Боюсь, я не знаю. Как сказал Джошуа, переход между льдом и слежавшимся снегом на практике не совсем четко определен: ледники и ледяные щиты обычно считаются льдом, но на самом деле, конечно, представляют собой слежавшийся снег.

Ответы (4)

Плотность снега намного ниже плотности льда, поэтому общая теплота плавления, необходимая для таяния объема снега, намного ниже. Это означает, что снег тает быстрее, чем лед.

Воздух в снегу действительно снижает теплопроводность, но это просто означает, что небольшое количество тепла из воздуха может растопить внешний слой снега, не беспокоясь о влиянии снега «глубоко внутри».

По моему опыту существенным фактором таяния снега является наличие грязи - мелких темных частиц, которые поглощают энергию солнечного света. «Чистый» снег отражает большую часть солнечной энергии, в то время как чистый (твердый) лед поглощает большую ее часть. Это фактор, который имеет большее значение для снега при наличии солнечного света - он не влияет на снег в тени, где играет роль только тепло от воздуха - и это то, о чем, я думаю, вы спрашивали.

Но не медленнее ли тепло доходит до снега?
Этот ответ не отвечает на вопрос.
Спасибо за обновление. Я вижу вашу точку зрения в том, что воздушные карманы (хотя и отличные изоляторы) не способствуют заполнению «бака» для тепла, но если чистый снег «выигрывает» радиационную битву у солнца, не лед «проигрывает» битву теплопроводности от землю, потому что снег соприкасается только с меньшей поверхностью и изолирует себя от земли через воздушные карманы? И разве битва с земли не важнее воздуха или солнечного света?
Я не думаю, что проводимость от земли является основной причиной таяния - по моему опыту лед прочно "прилип" к земле, а это означает, что от земли исходит недостаточно тепла, чтобы растопить снег. Иран Я неправильно понимаю вашу точку зрения?
Если мы предположим, что снег и лед находятся на земле при более высокой температуре, и предположим, что тепла, выделяемого землей, более чем достаточно, чтобы растопить все это (не знаю, если это действительно так), разве этот эффект ничего не затмевает? солнечный свет или ветер могут внести свой вклад (потому что проводимость не быстрее, чем излучение и конвекция)? А снег «стоит на меньших ножках» на земле, часть его состоит из воздуха, что дает меньшую контактную поверхность с землей.
Уплотненный снег, такой как показанный в ОП, может быть намного плотнее свежевыпавшего порошка, и совсем не очевидно, что он значительно менее плотный, чем лед.

Суммарная энергия, поглощенная льдом и снегом, не истощит энергию Солнца и не замедлит ее доставку. Проблема заключается в скорости передачи тепла через поверхность, через лед и снег.

Факторы, которые следует учитывать:

(1) В данном объеме льда содержится больше молекул воды, чем в том же объеме снега. Суммируйте всю энергию, необходимую для того, чтобы довести каждую молекулу до точки плавления, и вы обнаружите, что общая энергия, необходимая для таяния льда, больше, чем для снега, как сказал Флорис в своем ответе. НО, поскольку энергия Солнца, падающая на поверхность, одинакова как для льда, так и для снега и не будет истощаться (для практических целей), независимо от общего количества поглощенного количества, скорость передачи энергии льду и снегу и через них становится важной. фактор. Чтобы лед таял быстрее, чем снег, льду необходимо передавать больше энергии в единицу времени.

(2) Поверхность будет в тройной точке воды . Часть воды растает, часть испарится. Вода, которая испаряется, использует энергию, которая в противном случае была бы доступна для проведения через лед и снег. Но ни сублимация, ни испарение не уменьшат энергии в единицу времени, доставляемой Солнцем на поверхность. Поскольку энергия, подаваемая в единицу времени, не будет уменьшаться, теплота испарения и скрытая теплота сублимации не должны влиять на скорость передачи тепла льду и снегу. Но скорость испарения будет больше на единицу объема снега, чем льда, так как на моль будет приходиться большая поверхность.

(3) Снег имеет большую площадь поверхности на моль, чем лед. Но у льда большее количество молей на единицу объема. Доступная энергия в единицу времени одинакова для обоих, поэтому площадь поверхности на моль кажется мне важным фактором.

(4) Конвекция воздуха через снег, вероятно, незначительна, так как снег является изолятором. Лучистая энергия, доставляемая к поверхности и через нее, и конвекция воды через поверхностные воды, просачивающиеся внутрь, могут быть доминирующими методами передачи тепла льду и снегу. Поскольку снег более пористый, я ожидаю, что конвекция через просачивание воды в снегу будет более быстрой, чем во льду.

(5) Альбедо голого льда 0,5, альбедо льда со снегом 0,9. Поскольку альбедо льда меньше, чем у снега, снежная поверхность отражает больше энергии, чем лед. Через поверхность голого льда в единицу времени проникает больше лучистой энергии, чем через снег.

В пользу более быстрого таяния снега: а) большая площадь поверхности на моль для испарения, б) большая пористость на моль для просачивания воды для передачи тепла внутрь снега.

В пользу более быстрого таяния льда: а) Лучистая энергия может проникать через чистую поверхность льда прямо внутрь.

Я предполагаю, что лед будет таять быстрее в солнечный день, а снег будет таять быстрее в пасмурный день, если (а) температура окружающего воздуха и земли одинакова в оба дня, (б) относительная влажность одинакова в оба дня. .

Ваша 4-я «капельная» точка кажется мне отличной, но имеет ли значение передача тепла от земли в лед? Я не знаю расчетов, но в моей голове это кажется мощным способом таяния льда (при условии, что тепло от земли значительное и постоянное)
@HsMjstyMstdn: В зависимости от того, насколько теплая земля, я ожидаю, что и лед, и снег будут лежать на тонкой пленке воды. Мне кажется, что скорость теплопередачи от земли будет одинаковой для обоих. Но тепло в земле не безгранично, как тепло от солнца. Это зависит от градиента температуры земли: nsidc.org/cryosphere/frozenground/how_fg_forms.html . Поверхность земли может потерять тепло и перестать быть причиной таяния.
«Для практических целей неограниченное количество энергии в единицу времени (тепло от Солнца) доступно для передачи как снегу, так и льду» просто ложно и абсурдно вдобавок.
Думаю, он имел в виду неограниченный запас постоянной лучистой тепловой энергии солнца.
@JackAidley: Общая энергия, поглощаемая льдом и снегом, не истощает энергию Солнца и не замедляет ее доставку. Проблема заключается в скорости передачи тепла через поверхность, через лед и снег. Чтобы лед таял быстрее, чем снег, льду необходимо передавать больше энергии в единицу времени. Я отредактировал ответ. Пожалуйста, дайте мне знать, если это не имеет смысла или неправильно. Спасибо за ваш комментарий.
Да, так гораздо понятнее. Хотя эффекты альбедо могут влиять на роды?
@JackAidley: Да, у снега альбедо выше, чем у льда. Я отредактировал эффекты альбедо в точке (5).

Как физик-экспериментатор, конечно, мое первое предложение — найти морозильник с прилипшим к стенкам инеем и протестировать его, очистив его, но не только:

Главное, о чем я могу думать, это то, что когда поверхностный снег тает, он может просачиваться и передавать тепло дальше вниз. Вот почему вы увидите тающий снег, похожий на башни из сосулек — что-то темное поднимается поверх снега, оно поглощает солнечный свет и нагревается, растапливая часть снега вокруг себя, который затем стекает вниз и тает снег под ним, создавая кусок темного материала падает вниз, и процесс продолжается. Это невозможно во льду, тем более что кусок материала в конечном итоге окажется в луже воды, которая также изолирует его ото льда. Я думаю, что этот процесс в сочетании с гораздо меньшей массой заставит снег таять намного быстрее.

Интересные моменты, хотя я думаю, что это пятно грязи соскользнет со льда, если мы предположим, что форма льда примерно равна половине цилиндра на боку.

Вы когда-нибудь лепили снеговика? Довольно легко подобрать этот снежный комок для верхней части тела, не так ли? Вы можете себе представить, насколько тяжелым будет твердый ледяной шар такого же размера?

Итак, тот же объем, но гораздо более твердая вода. При прочих равных для таяния ледяного шара требуется гораздо больше тепловой энергии, чем для снежного. Поэтому снег будет таять быстрее. Но не все вещи равны, снег выглядит иначе, чем лед, намного белее, поэтому, если солнечный свет (излучение) вызывает большую часть таяния, то чистый снег будет поглощать меньше тепла на единицу площади поверхности, чем чистый лед. Также у нас есть проводимость от земли, слой льда находится в очень хорошем контакте с землей, снег - меньше. Можем ли мы это решить? Может быть, но это будет сложно, нужно учитывать источник тепла, тип тепла (проводимость, излучение), отражательную способность поверхности и так далее.

Мои деньги на снегу идут быстрее всего для ТОГО ЖЕ объема.

Этот ответ на самом деле, кажется, имеет то же содержание, что и вопрос.
Что быстрее растает на тротуаре, равное количество снега или льда?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 26v