Презентация на тему «Физика рождения снежинок»

Слайд 1

Физика рождения снежинки

Выполнили Шарапова Тася и Папулина Алиса ТГ.26.1А

Слайд 2

Зарождение кристалла

Этап первый — зарождение

Любая снежинка начинается с зародыша. Просто так, из пустоты, лёд в облаке не появляется. Ему нужна точка опоры — центр конденсации.

Это может быть пылинка, частица соли, сажа или даже пыльца. Внутри облака, при температурах от минус 10 до минус 20 градусов, на такие частицы осаждается переохлаждённый водяной пар. Молекулы воды выстраиваются в правильную гексагональную решётку — и получается зародыш размером около десяти нанометров.

Здесь важный момент: без пылинки капля может оставаться жидкой даже при минус 20 градусах. Это называется эффект переохлаждения. Именно поэтому в сверхчистой атмосфере — например, в лаборатории — дождь идёт не сразу: каплям не на чем замерзнуть.

Слайд 3

Рост

² Этап второй — рост

А вот дальше — самое интересное. Снежинка растёт не из воды, а из пара. Этот процесс называется сублимация — переход вещества из газообразного состояния сразу в твёрдое, минуя жидкое.

Молекулы водяного пара из облака «прилипают» к граням кристалла, и он постепенно увеличивается. Скорость роста зависит от трёх факторов:

температуры,

влажности (точнее, пересыщения пара),

и давления.

Упрощённо это можно записать так: скорость роста пропорциональна разнице между давлением пара в облаке и давлением насыщения над поверхностью льда. Чем больше эта разница — тем быстрее молекулы переходят на кристалл.

Именно поэтому тёплый пар «стремится» осесть на холодную поверхность снежинки.

Слайд 4

форма

Этап третий — форма

Теперь самое красивое. Почему снежинки выглядят по-разному? В 1930-х годах японский физик Укитиро Накайя составил знаменитую диаграмму — карту температур и влажности, на которой показано, какая форма вырастет при тех или иных условиях.

При температуре от 0 до минус 4 градусов растут тонкие пластинки.

От минус 4 до минус 10 — иглы и столбики.

От минус 10 до минус 22 — самые красивые звёзды с ветвистыми лучами.

От минус 22 до минус 30 — снова столбики.

А ниже минус 30 — опять пластинки.

При высокой влажности снежинки вырастают сложными, ветвистыми. При низкой — простыми, гладкими. Именно поэтому в Сибири и на Урале часто идут «простые» снежинки, а в Приморье — настоящие звёзды.

Почему именно шесть лучей Теперь отвеча

ю на главный вопрос. Почему у снежинки всегда шесть лучей?

Дело в кристаллической решётке льда. При обычном атмосферном давлении вода замерзает в так называемый лёд Ih — это единственная стабильная форма. В его решётке каждая молекула воды соединена с четырьмя соседними водородными связями, и угол между связями — примерно 109,5 градусов.

Из такой геометрии автоматически получается шестиугольная симметрия. Углы между осями — ровно 60 градусов. Поэтому у снежинок и нет вариантов: ни три луча, ни восемь. Только шесть.

Слайд 5

Почему нет одинаковых

Снежинка рождается высоко в облаке и летит до земли примерно час. За это время она проходит через множество слоёв воздуха с разной температурой и влажностью. На каждом слое условия меняются — и кристалл каждый раз подстраивается: то выпускает ветку, то наращивает пластинку, то обрастает «перьями».

Слайд 6

Путь к земле

Когда кристалл становится достаточно тяжелым, он начинает преодолевать восходящие потоки и падает вниз как снежинка. По дороге он продолжает расти, пока не достигнет земли или не растает в более теплых слоях воздуха. Так маленький зародыш льда превращается в знакомую всем снежную звезду.

Слайд 7

Научное значение

Изучение снежинок помогает понять, как ведут себя вода, пар и лед в атмосфере. Эти процессы важны для облаков, осадков и погоды в целом. Поэтому снежинка — это не только красивый символ зимы, но и наглядный пример физики кристаллизации.

Слайд 8

Заключение

Рождение снежинки начинается с крошечного ледяного зародыша и заканчивается сложным кристаллом, который вырастает в облаке. Ее форма определяется строением льда, температурой, влажностью и движением воздуха. Каждая снежинка уникальна, потому что путь ее роста никогда не повторяется полностью. Именно в этом и заключается красота физики снежинок.