Шукаємо відповіді на питання про те, який сніг швидше тане: чистий чи брудний

Багатьох людей цікавить питання, який сніг швидше тане: чистий чи брудний? До речі, правильних відповідей на нього існує щонайменше три.

Що таке сніг?

Щоб знайти відповідь на питання про те, який сніг швидше тане: чистий або брудний, потрібно розібратися з тим, що ж є предметом обговорення.

Розглядаючи сніжинки, кожен може помітити, що вони складаються з дрібних крижаних голочок, які сліплюються між собою в геометрично правильну конструкцію. Чому так відбувається – це вже зовсім інше питання. Зараз важливо усвідомити, що сніг за своїм хімічним складом є водою у твердому (замерзлому) стані.

Яка температура плавлення льоду та снігу?

Є й другий важливий чинник, необхідний під час пошуку відповіді питання, який сніг швидше тане: чистий чи брудний. Це температура плавлення льоду та снігу.

Відомо, що вода зі свого твердого стану в рідкий переходить при 0 градусів за Цельсієм. Саме цю точку і взяли для відліку при складанні градусної шкали, якою ми всі користуємося у практичному житті. Тобто немає жодного дивовижного збігу в тому, що лід плавиться за 0 градусів. Просто вченим було зручно саме цю температуру взяти за основну відправну точку. Так само як 100 градусів за Цельсієм – не що інше, як точка кипіння (переходу з рідкого в газоподібне) тієї ж води. Інакше висловлюючись, у цей час відбувається утворення пари. Загалом це і зрозуміло. Адже вода на Землі – та сама речовина, яку ми можемо легко спостерігати у всіх трьох станах.

Це і пара, що йде з носика чайника, тобто газ.Це і вода, тобто рідина. Це і сніг із льодом, тобто тверда речовина.

Який сніг швидше тане: чистий чи брудний?

У разі важливі ще два чинника. По-перше, де знаходиться сніг – у приміщенні, ізольованому від потрапляння сонячних променів, або на відкритій місцевості. По-друге, що мати на увазі під словом «брудний».

Якщо вважати, що мажеться сніг землею, піском або іншими твердими речовинами, які не можуть розчинятися у воді, то буде один варіант відповіді на питання про те, який сніг тане швидше: чистий або брудний. А от якщо говорити про суміш снігу з речовинами, що розчиняються, наприклад солями, то відповідь буде іншою. Відбувається це тому, що соляні розчини мають нижчу точку замерзання.

Тобто сніг із домішкою солі при 0 градусів починає плавитися, оскільки у місці зіткнення відбувається змішування речовин – води та солі. А соляний розчин може перебувати у твердому стані при температурі дещо нижчій, ніж 0 градусів.

Тепер усім зрозуміло, навіщо лід на дорогах узимку посипають сіллю? Щоб він підтанув і втратив свою твердість і, як наслідок, слизькість.

Брудний та чистий сніг у кімнаті

Але припустимо, йдеться не про посипаний сіллю сніг, а про те, на який насипали вугілля чи землю. Як вплине цей факт на швидкість його плавлення?

Якщо говорити з погляду температури плавлення, то ніяк. Принесений з вулиці до кімнати сніг чистий і брудний перетвориться на воду одночасно. Оскільки температура переходу і того й іншого з твердого стану в рідке одна й та сама.

Танення чистого та брудного снігу на вулиці

Але тут виникає питання: "Навіщо весною сніг, який заважає пішоходам, посипають піском, землею? І чому брудний сніг тане швидше, ніж чистий сніг?"

Відповідь проста: це відбувається через те, що білий колір відштовхує сонячні промені, а темний – притягує. Отже, брудний сніг нагрівається швидше, ніж білий, чистий.

Виявляється, і двірникам потрібно хоч трохи бути знайомими з азами фізики та хімії, щоб добре виконувати свою роботу. Адже не інакше, як грамотний прибиральник снігу, придумав посипати крижані доріжки сіллю і піском, щоб швидше і легше привести свою ділянку до належного порядку.

Чому брудний сніг швидше тане, ніж чистий: наукове пояснення

Взимку ми часто спостерігаємо цікаве явище - брудні ділянки снігу тануть значно швидше, ніж чисті. Це з особливостями фізичних і хімічних властивостей брудного снігу. Давайте розберемося, у чому причина цього ефекту.

Причини швидшого танення брудного снігу

Існує кілька факторів, які пояснюють, чому брудний сніг тане швидше за чистий:

Темний колір бруду поглинає більше сонячного тепла
Забруднення порушують структуру снігу, роблять його менш щільним
Домішки знижують здатність снігу, що відображає (альбедо).
Утворення темних плям призводить до локального нагрівання

Розглянемо докладніше кожен із цих факторів.

Темний колір поглинає більше тепла

Коли сніг забруднюється різними частинками - пилом, сажею, вихлопами та ін, його поверхня темніє. На відміну від білого покриву чистого снігу, чорні ділянки набагато ефективніше поглинають сонячну енергію. Це тепло прогріває верхній шар брудного снігу та прискорює його танення.

Брудна ділянка снігу може поглинати на 70-90% більше сонячної енергії, порівняно з чистим снігом.

Для прикладу, у сонячний весняний день різниця температури поверхні брудного та чистого снігу може досягати кількох градусів. Цього достатньо, щоби запустити активне танення.

Порушення структури снігу

Інший важливий фактор – це вплив забруднень на структуру снігу. Частинки пилу, сажі та інших домішок проникають усередину снігового покриву, руйнують зв'язки між крижаними кристалами. Сніг стає рихлішим, менш щільним і швидше піддається танення.

Крім того, на поверхні брудного снігу утворюються нерівності та поглиблення, які «затримують» сонячні промені та створюють додаткове локальне нагрівання в цих місцях.

У результаті структурні зміни також сприяють тому, що брудний сніг тане швидше.

Зниження альбедо

Ще один важливий параметр, який пояснює, чому брудний сніг тане швидше за чистий - це альбедо снігу. Альбедо - це здатність поверхні відбивати сонячне світло та тепло. Чим вище альбедо, тим менше енергії поглинається поверхнею і тим повільніше вона нагрівається.

У чистого свіжого снігу альбедо може досягати 90%. А ось забруднений сніг має набагато менший показник альбедо, часом лише 20-30%. Це означає, що він поглинає набагато більше тепла від сонця і швидше нагрівається і тане.

Локальне нагрівання від чорнильних плям

Особливо сильне локальне нагрівання та подальше інтенсивне танення спостерігається в місцях скупчення забруднень, де утворюються так звані «чорнильні плями» на снігу.Це темні плями різного розміру, що виникають там, де до складу снігу у великій кількості потрапляють частки сажі, пилу, вихлопів.

Під дією сонячних променів чорнильні плями сильно нагріваються і передають тепло в навколишній сніг. У результаті з'являється ефект швидкотанення - навколо плям утворюються лунки, ямки, проталіни в загальному сніговому покриві.

Фізичні фактори, що прискорюють танення

Крім кольору, структурних змін та альбедо, є ще кілька фізичних параметрів брудного снігу, які відрізняють його від чистого та сприяють більш швидкому таненню на сонці та при нагріванні.

Вища теплопровідність та теплоємність
Інша щільність та в'язкість
Підвищена змочуваність, легше проникнення вологи
Нижча точка замерзання

Ці особливості є наслідком наявності різних домішок у складі брудного снігу. Далі ми розглянемо їх докладніше.

Хімічний вплив домішок

Крім фізичних ефектів, варто також згадати про хімічну дію деяких домішок на склад снігу. Наприклад, викиди вихлопних газів автомобілів містять оксиди азоту, які руйнівно діють на сніговий покрив. Те саме стосується й деяких інших забруднювачів.

Вплив вихлопних газів на сніг

Вихлопні гази автомобілів містять різні речовини, що надають руйнівну дію на сніговий покрив. Зокрема, оксиди азоту, потрапляючи до складу снігу, можуть вступати до хімічних реакцій, що призводять до його прискореного танення.

Крім того, частинки сажі, що також містяться у вихлопах, додатково збільшують теплопоглинання снігу та знижують його альбедо. В результаті сніг вздовж автомобільних доріг тане набагато швидше, ніж далеко від них.

Вплив мікроорганізмів на швидкість танення

Ще один цікавий фактор, що впливає на танення брудного снігу – це наявність мікроорганізмів. Пил, ґрунтові частинки, органічні залишки містять суперечки грибів, бактерії, водорості.

Потрапляючи в сніг, ці мікроорганізми починають розмножуватися, особливо у разі підвищення температури у весняний період. Їхня життєдіяльність також прискорює розкладання снігу зсередини і збільшує швидкість танення.

Екологічні наслідки танення брудного снігу

Варто згадати і про екологічні ризики, які несе у собі швидке весняне танення забрудненого снігу.

Усі забруднення, що накопичилися за зиму у складі снігового покриву, потрапляють у ґрунт, ґрунтові води, річки та водойми. Це завдає шкоди рослинному та тваринному світу.

Кислотні дощі під час танення брудного снігу

Ще один небезпечний ефект – викид в атмосферу хімічних речовин у процесі танення забрудненого снігу. Деякі сполуки можуть призводити до виникнення кислотних дощів, що також шкідливо для довкілля.

Який сніг швидко тане швидше за чистий або брудний