從水到冰
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冰是人們耳熟能詳的水在凍結時的物質狀態。在地球上生活的許多人都有和冰親密接觸的經歷。許多人還會用人工的方法得到冰。
在天氣寒冷的時候,尤其是在北方的冬季,許多地方液態的水會凍結起來形成固態的冰。用冰可以建造或製作成冰城冰牆等風格不同的景觀,在一些公園和街邊的冰雕就是用從附近地區採集來的冰製作成的。冰在融化時因為吸收了熱量,能使周圍空氣的溫度降低,較低溫度的空氣的下沉,帶動了周圍空氣的流動,所以天氣炎熱的時候,有些地方就用冰來降溫。為了便於保存冰,人們建立了一些冰窖,在其中就儲存了許多採集來的冰。冰飲料的製作,也要用到冰。除了利用天然的冰,還可以用人工冷凍的方法,在電冰箱電冰櫃中製成所需要的冰。
水的凍結和冰的融化是受溫度制約的,要經歷熱量傳遞,也就是放熱和吸熱的過程。水在結冰時會放出熱量,冰在融化時則要吸收熱量。在水和冰之間有一個溫度的臨界點叫做冰點。低於這個溫度,水就會結冰,高於這個溫度,冰就會融化。當冰和水的溫度處於平衡狀態,既不凍結又不融化時,就形成了所說的冰水混合物。這個時候如果將冰水混合物加熱升溫,或是將冰直接放入攝氏零度以上的水中,固態的冰就會融化成液態的水。將低溫冷凍食品放在溫暖的地方,或者放入冷水中,讓其中的冰通過熱量交換緩慢融化,這就是人們常說的解凍過程。也可以採用其它方法來實現快速解凍。而當溫度較低的冷水與溫度更低的物體接觸時,由於這個物體吸收了周圍水的熱量,靠近其表面的水的溫度就會下降,並凝結成冰。在用水解凍低溫冷凍食品時,常會觀察到這種現象。
存留在地面和海洋中的水,受熱蒸發到空氣中,聚集成可見的雲。雲中的水在氣流和溫度的作用下,形成雨雪雹降落到地面,或是以霜的形態附着在地表的物體上。溫度升高后,冰雪霜雹又融化成液態的水,和雨水一同流入江河和海洋,重新進入循環往複的過程。寒冷地區的積雪經過長時間的自然堆積擠壓后,就形成了可以流動的冰川。
自然環境中的淡水,大部分是以冰的形式保存下來的。由於環境溫度的上升,這些冰會陸續融化。冰川融化后的水匯入海洋,會使海平面升高。據估計,如果北極地區的格陵蘭和南極的冰川全部融化,將會使現在的海平面高度上升七十米以上。大量淡水的湧入,將改變以往水循環的模式,引發難以應對的氣象災難。
海平面升高的結果是,沿海地勢較低的地區將會被水淹沒。許多沿海地區建有發達的城市,集中了大量的人口,是重要的政治經濟文化中心,有些地方則是土地肥沃的農業區,是食品供應的基地。水位的升高,使土地的存量縮減,迫使人們以船為家或是向高處轉移。失去先前這些賴以生存的土地,將給人們的日常生產生活帶來嚴重的影響。
對於地球上的大部分生物來說,維持地面和海洋的適宜溫度同樣是非常重要的事情。溫度和水中鹽分濃度的異常改變,將導致大量的生物因無法適應新環境而集體死亡。
在冰川還沒有繼續加速融化之前,就應當採取認真的切實可行的措施,使人類和其它物種有良好的生態環境,能夠繼續生存下去。希望在人們的認真對待和不懈的努力下,讓冰川不再融化,讓全球變暖的問題得以解決。