Fråga:
Varför stannar snön efter ett snöfall?
Brethlosze
2017-07-19 07:06:18 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Jag har just upplevt ett snöfall och jag är inte så tydlig på hur det fungerar.

Tre dagar efter en kort dag med snöfall och med 2 min |17 maxgrader, full soligt knappt molnigt varje dag, det finns fortfarande lite snö i skugga och mörka platser.

Detta strider mot min intuition: Jag hade förväntat mig att all snö hade smält och försvunnit efter den första soliga dagen eller efter den andra.Ändå är vi på tredje dagen och fortfarande lever några snögubbar.

Beror det på att snön innehåller salt?Eller skapar snön låg temperaturluft runt sig själv?Eller gör den dagliga morgonfuktigheten snön till isblock som är svårare att smälta och mer solida att sprida solstrålar?

Tänk på att isbitar inte smälter direkt när du tar dem ur frysen heller.
Tre svar:
valerio
2017-07-19 13:30:44 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Precis som ett komplement till Ziggurats svar: du kan försöka uppskatta den tid det tar för solen att själv smälta en viss mängd snö.

  • Den energi som krävs för att smälta en massa $ m $ snö är $$ Q = L m $$ där $ L $ är den latenta fusionsvärmen. För is, $ L = 334 $ kJ / kg.

  • tätheten av snö $ \ rho $ varierar från $ 100 $ till $ 800 $ kg / m $ ^ 3 $

  • Solstrålning $ I $ varierar från $ 150 $ till $ 300 $ W / m $ ^ 2 $.
  • Albedo of snow (procent av reflekterat solljus) $ A $ varierar från $ 0,2 $ för smutsig snö till $ 0,9 $ för nyfallen snö.

Om ytan som exponeras för solljus är $ S $ blir den absorberade energin i tidsintervallet $ \ Delta t $

$$ E_ {in} = (1-A) IS \ Delta t $$

Om $ V $ är snövolymen blir den energi som krävs för att smälta den

$$ E_ {melt} = L \ rho V $$

Att jämföra dessa två uttryck får vi

$$ \ Delta t = \ frac {L \ rho V} {(1-A) IS} $$

Om vi ​​antar $ A = 0,9 $, $ \ rho = 300 $ kg / m $ ^ 3 $ och $ I = 200 $ W / m $ ^ 2 $, får vi för ett snöskikt på ytan $ 1 $ m $ ^ 2 $ och tjocklek $ 1 $ cm, $ \ Delta t \ simeq 5 \ cdot 10 ^ 4 $ s, dvs $ \ simeq 14 $ timmar.

Detta är en mycket grov uppskattning som inte tar hänsyn till ledningsprocesser. Men hur som helst kan du se att även om vi antar en ganska hög bestrålning behöver vi betydligt lång tid för att smälta en blygsam mängd snö. Om snön är i skuggan blir värdet $ I $ mindre. För snögubbar, eftersom vi skulle prata om komprimerad snö, kan värdet på $ \ rho $ också vara $ 2-2,5 $ gånger större.

Obligatorisk XKCD (vad händer om?): Https://what-if.xkcd.com/130/
user122423
2017-07-19 07:35:16 UTC
view on stackexchange narkive permalink

För det första har snön en hög albedo (den är mycket reflekterande) så den absorberar inte mycket solljus och värms upp genom den processen.Således måste den huvudsakligen värmas upp från konvektion, vilket inte är väldigt effektivt.Snö är en bra isolator, så bara ytan kommer att smälta.Fusionsvärmen måste också övervinnas för att uppnå fasförändringen.Det här svaret är inte särskilt välorganiserat, men förhoppningsvis förmedlar det att det finns många faktorer som motverkar snösmältning.

Lägg till detta till att marken, särskilt senare under säsongen, ofta är lika kall som snön, så att ingen smältning uppstår heller från botten.Det är också anledningen till att det tar en dag eller två snö innan den börjar stapla upp;i början av vintern är marken alldeles för varm och snön smälter omedelbart.När tillräckligt med snö smälter är marken tillräckligt sval för att snö ska kunna röra vid den utan att smälta omedelbart.
Skulle inte konvektion innebära att den uppvärmda luften från solljuset omedelbart skulle börja stiga bort från snön och ersättas av den tätare kalla luften?
Med konvektion menar du ledning med snömaterialet?Eller tillför värme genom luftflöde inuti den porösa snömassan?
@JarkoDubbeldam Det är ganska mycket hur naturliga konvektiva flöden görs, så det är något underförstått.Jag tror inte att du skulle få mycket flöde från den processen dock.Mycket av den konvektiva värmeöverföringen skulle komma från den tvingade konvektionen på grund av vind.
@JMac Tja, båda sakerna skulle göra samma sak tror jag, ta bort den uppvärmda luften från ytan.
@JarkoDubbeldam Ja, båda dessa skulle bidra till konvektiv värmeöverföring.Vad jag säger är att den naturliga konvektionen inte kommer att bli så stark.Beroende på snötäktens yttemperatur kan det hända att det inte ens händer.Om marken är kallare än luften tenderar den att stagnera och den täta kalla luften hänger lågt.
Det är också därför det inte är rimligt att smälta snö snarare än att flytta det fysiskt.https://what-if.xkcd.com/130/
* "Snö är en bra isolator" * - Det är också därför igloos kan fungera.
dominecf
2017-07-19 13:35:19 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Det behövs en viss värmeenergi för att smälta snö, och det motsvarar ungefär den energi som behövs för att värma upp vatten med 80 grader Celsius - det är ganska mycket jämnt jämfört med andra ämnen, och det tar därför några dagar med soligt väder förall snö för att absorbera den energi som krävs från omgivningen.

Få anteckningar till dina underfrågor: 1) Att smälta samma massa av is och snö kräver samma energi, de skiljer sig inte kemiskt.Is absorberar dock mer solljus. 2) Ja, luften ovanför snö i vindlöst väder är kallare och hjälper till att isolera snön från den varmare miljön.Detta gäller särskilt i diken och diken. 3) Nej, snö innehåller vanligtvis inget salt, men om det gjorde det smälter det snabbare.

Bara en liten anteckning om när du säger "det tar samma energi som att värma upp vattnet med 80 grader celsius".Även om detta kan vara sant;det kommer att vara mycket lättare att smälta snö än att värma vatten till 80 grader på grund av temperaturgradienten.Det är ganska lätt att värma något över 0 grader celsius;men det är mycket svårare att värma något över 80. Även om det kräver samma energi är exergin annorlunda.


Denna fråga och svar översattes automatiskt från det engelska språket.Det ursprungliga innehållet finns tillgängligt på stackexchange, vilket vi tackar för cc by-sa 3.0-licensen som det distribueras under.
Loading...