以冰制敌的物理原理

以冰制敌的物理原理


发布日期: 2016-10-24 更新日期: 2017-01-03 编辑:xuzhiping 浏览次数: 4769

标签:

摘要: 寒冷季节,北风呼啸,当温度下降到0℃以下时,河水两旁,便会先结上一层薄薄的冰层,随着温度的继续下降,结冰面积逐渐扩大,冰层逐渐加厚。据载,在地球的南极——南极洲,竟有厚达4000多米的冰层呢!历史上,有些军事家十分重视冰的作用,善于用冰,使其成为取胜的法宝。 ...

寒冷季节,北风呼啸,当温度下降到0℃以下时,河水两旁,便会先结上一层薄薄的冰层,随着温度的继续下降,结冰面积逐渐扩大,冰层逐渐加厚。据载,在地球的南极——南极洲,竟有厚达4000多米的冰层呢!历史上,有些军事家十分重视冰的作用,善于用冰,使其成为取胜的法宝。

三国时期,曹操在北方进行统一中原的战争中,与西凉马超大战于战略要地潼关。当时,曹操的军队每次渡过渭河,还没有站住阵脚,就被马超的骑兵骚扰,扎不住营,只得返回。渭河边上,多是河石,筑不成堡垒。曹操正在束手无策时,有个名叫娄子伯的谋士对曹操说:“今天晚上天气寒冷,可以用沙子筑城, 把水灌到沙子里,水冻成冰,能在一夜之间筑起一座冰城。”曹操一听,觉得有理,于是吩咐士兵,准备好运水工具。等到夜间,曹操派出先头部队渡过渭河,在河滩上用沙子加水,筑起一 座城堡。天亮的时候,冰城坚固如山。于是曹操的军队渡过渭河,在冰城里站稳了脚跟,后来打败了马超。据说,曹操自此以后,不仅喜欢用冰,而且还用冰奖赏有功之臣。曹操曾在河北漳县凿井藏冰,到了三伏盛夏再取出分赏功臣。

历史上的“安史之乱”,大家是熟悉的,可安禄山指挥叛军南下,利用黄河结冰顺利渡河之事,知者却不多。据《资治通鉴》记述,丁亥,安禄山渡黄河,以草木等横绝河流。一夕,冰合如浮桥。说的是割据河北的安禄山向南直逼洛阳,被黄河所挡。这时已是隆冬,黄河里淌着冰花。安禄山下令用树木、废船和绳索等物拦截冰花。过了一夜,拦截住的冰花在障碍物之间冻结成一座冰桥,于是15万叛军顺利渡过黄河,很快攻陷了洛阳。

1942年,晋东南一个寒冷的冬天,北风呼啸,黄沙满天。20多个民兵,挑着七八副水桶,趁黑来到公路上。他们把挑来的水倒在一段险要的路面上,这是日寇运输车队必经之路。这个路段狭窄而又倾斜,路的外侧是一条深沟。第二天上午,鬼子的汽车照例开来了,车上载着白面和日用品,上边还坐着20多个押车的敌人。轻车熟路,鬼子们毫无提防。哪知汽车一到打滑的冰路上,立刻像受惊的野马一般冲出路面,堕人深沟,车毁人亡,车上的物资都成了民兵们的战利品。

不仅在中国有这么多的以冰制敌的故事,在外国也是如此。

1240年,德意志十字军气势汹汹地突然杀向俄国的诺夫哥罗德公国。俄国国王亚历山大•涅夫斯基率部抵抗,由于毫无准备,初战便被打得大败。他不得不带领剩下的几百士兵逃向山区。一次,他得知敌人的一个骑士团正经楚德湖取捷径向前开进,便决定利用冰面开阔、春季冰层较薄这一条件陷敌于死地,进而歼灭这股敌人。

涅夫斯基率部先敌到达楚德湖东岸,将主力部署在有利地形上。次日拂晓,十字军浩浩荡荡地来到冰湖西岸,迅速拉开了队形。当十字军主力刚到湖岸时立刻遭到俄军从两翼的猛烈进攻。他们用钩子将骑士拉下马来,用斧头砍死,或用短棒击昏,再用靴刀杀死。最后,十字军被压到一块大冰面上,春水消融,冰面承受不住重装骑士的压力而破裂,只听见“轰隆”一声巨响,冰面中央裂开了一道大口子,破碎的冰块四处飞溅,十字军骑士连人带马掉人冰湖中,许多骑士被溺死,只有少数人突出重围逃遁。俄军骑兵沿着冰湖追击,将敌全歼。

1668年,法国集结了十几万大军,企图攻占前线只有15000名士兵的荷兰。当时法军寄希望于冬天,他们满怀信心地认为,冬天会使护城河结冰,那时法军便可轻易攻人阿姆斯特丹市。一日天气非常寒冷,护城河果然结起厚冰,法军9000步兵和2000骑兵开始陆续踏上护城河的冰面。然而,天气突变,东风变成了西风,气温回升,护城河冰面开始大面积融化。这时,法军一片混乱,进退两难,纷纷落水,数以千计的士兵在冰水中丧身,结果荷军未放一枪一炮,取得了抗法战争的胜利。

1916年12月中旬,意大利和奥地利两军为控制杜鲁末达山而殊死拼杀,忽然,天气大变,狂风怒吼,大雪漫天。三天的大雪覆盖山路,形成高耸人云的冰雪山峰,于是交战双方同时用大炮轰击顶峰,诱发雪崩,雪卷冰块向对方山下的部队劈头盖脑地猛压下来。据战后统计,48小时的冰雪大战,双方死伤不计其数,两军中侥幸逃生的只有9人。

在俄国与芬兰的多次战争中,成块的冰被当做沙袋和防护板,用来保护敌人火力袭击下的步兵和机枪手。在零下25℃时, 冰就变得非常坚硬,可以用来阻挡子弹与炮弹爆炸的破片。

第二次世界大战期间,苏军和德军都发现重型炸弹和炮弹对冰仅有微不足道的影响,它落在冰上,只能炸开很小的弹坑。德军对列宁格勒进行包围的时候,他们切断了所有的铁路、公路交 通,使整个城市的供应只能靠水上运输。很快到了冬季,整个水域都结了冰。苏军利用冰作公路,为城中运去一车车粮食和弹药。德军用炸弹和炮弹袭击,只能炸开一个个浅浅的坑,而且稍 后又结成冰,无法破坏整个冰面,所以无法阻止苏军的运输。于是这冰上公路被称作炸不断的“天然运输线”。

上面的故事中,冰雪在作战中起到了重要的作用,那么,从物理学的角度来看,冰雪到底是什么?又是怎么形成的呢?

在通常情况下,自然界中的物质都是以固体、液体、气体三种状态存在的。如岩石、泥土、木材等都是固体状态;水、酒 精、汽油等都是液体状态:氢气、氧气等都是气体状态。这些状态又分别简称为固态、液态和气态。

为什么物质会有不同的状态呢?在前面,我们曾经讨论过分子动理论,组成物质的大量分子之间有空隙,有相互作用的引力和斥力。从物质分子结构看,分子之间的距离和相互作用力,决定了物质存在的状态。

固体物质分子之间的距离很小,相互作用力较大,绝大多数分子都在各自的平衡位置附近做微小的振动。由于这个原因,固 体物质总是保持一定的体积和形状,而且难于压缩和分割。

固体物质分为两类。其中一类的分子按一定的规则排列,外表具有规则的几何形状,这一类叫晶体。如食盐、冰、石英以及大多数金属都是晶体。另一类的分子却没有规则地排列,因而也没有规则的天然外形,叫非晶体,如松香、玻璃、蜂蜡、沥青等。

气体物质分子之间的距离很大,相互作用力很小。在通常情况下,除分子之间的相互碰撞和分子与器壁碰撞外,可以认为分子间没有相互的作用力。从整体上看,大量分子在做无规则的自由运动,所以它能充满所能达到的空间,因而气体没有一定的形状和体积,很容易被压缩。气体压强就是由于气体分子对器壁的碰撞而产生的。

液体中,分子的状况介于固体和气体之间,但更接近于固体和液体分子之间的作用力比固体小,排列没有一定规则。液体分子也像固体分子那样,在平衡位置附近做微小的振动,但又和固体分子不同,它的平衡位置可以移动,因此,液体具有流动性,具有一定的体积,但没有固定的形状。

以上就是我们常说的“物质三态”。

我们看到的冰和水只是同一种物质在不同条件下呈现出的不同的状态。固体和液体是可以互相转变的。物质从固态变成液态的过程叫熔化;从液态变成固态的过程叫凝固。水凝固成冰,是在一定的温度下发生的。在这个过程中,水虽然不断向外放出热量,温度也保持不变,这个温度叫做水的凝固点。对冰加热时都可以看到,在冰还没有熔化的时候,它的温度不断升高,但是,从冰开始熔化到全部熔化这段时间里,虽然继续给它加热,温度却保持不变。这个温度,叫做冰的熔点。在相同条件下,同一种物质的熔点和凝固点是相同的。例如,在101千帕下,冰的熔点和水的凝固点都是零摄氏度。

关注公众号
获取免费资源

随机推荐


Copyright © Since 2014. 开源地理空间基金会中文分会 吉ICP备05002032号

Powered by TorCMS

OSGeo 中国中心 邮件列表

问题讨论 : 要订阅或者退订列表,请点击 订阅

发言 : 请写信给: osgeo-china@lists.osgeo.org