云的重量和质量gydF4y2Ba

Question

我在网上看到一份声明，说一朵云的平均重量为100万磅。我的主要问题是，云真的有gydF4y2Ba重量gydF4y2Ba或者“重量”这个词是一个俗语，意思是“质量”?gydF4y2Ba

根据我的理解，重量是一种力，定义为W =质量×重力，或者本质上F = ma。因为云没有下落，所以它的加速度为0——即加速度为-9.8m/sgydF4y2Ba^2gydF4y2Ba为了使云静止在半空中，由地球引力施加的重力必须被另一个相等的相反的力抵消，因此F=ma的“a”部分为0，因此F，因此重量，必须为0。这种想法正确吗?gydF4y2Ba

然而，当状态从气体变成液体时——也就是说，开始下雨时——液体状态的水分子显然有重量。所以我的第二个问题是，分子的状态改变会影响它的重量吗?对于“比空气轻”的气体，它们的重量是负的吗?(我怀疑是，因为力方程)。gydF4y2Ba

Answer 1

在物理学和工程学的分支中有不同的重量感。在最严格的物理意义上，“重量”是由gydF4y2BaW = mggydF4y2Ba。即。gydF4y2Ba重量是由于重力作用在物体上的力gydF4y2Ba独自一人gydF4y2Ba。从这个意义上讲，云并不是“无重量”的，因为它们离地球的距离还不够远，无法逃脱地球的引力。gydF4y2Ba

正如你所说，云之所以能悬浮在空中，是因为它们受到了一个大小相等、方向相反的力的作用，也就是周围空气的浮力。雨滴是由水分子凝结在某种原子核周围形成的(例如，一粒尘埃)。这是由云的冷却或上升到较低的压力引发的，这降低了特定空气“包裹”的水分携带能力。gydF4y2Ba

虽然云中的水分子的排列使其足够轻，可以在空气中漂浮，但雨滴中相同分子的排列却不行，所以它们开始下落。gydF4y2Ba

通过类比，我会想到一个事实，一艘船是浮力的，尽管它的质量很大，但如果你把船“压缩”成一个同样质量的钢块，它显然会沉没。这是gydF4y2Ba重量gydF4y2Ba保持不变，但是，没有质量已删除，和的值gydF4y2BaggydF4y2Ba没有改变。所以回答你的第二个问题，不，相位变化不会影响体重。(尽管严格来说，gydF4y2Ba在量子物理中是可以的gydF4y2Ba-但这里的数量可以忽略不计)gydF4y2Ba

“比空气轻”的气体最终会在周围气体密度相同的部分大气中沉淀下来。它们不是失重的，也不是负重量的。由于地球引力，这些分子仍然在受到作用力。gydF4y2Ba

Answer 2

不，云的重量不可能是零;它必须是gydF4y2Ba大约相当于同等体积的空气gydF4y2Ba。如果一团空气加可见物质比它周围的空气轻(密度小)，它就会上升;如果它更重(密度更大)，它就会下落。gydF4y2Ba

云是可见的，因为水滴或晶体(或烟雾颗粒或其他)悬浮在空气中。空气中悬浮的液体或固体物质比“空空气”密度大，gydF4y2Ba在其他条件相同的情况下gydF4y2Ba——但如果云里的空气是gydF4y2Ba温暖的gydF4y2Ba或gydF4y2Ba更潮湿gydF4y2Ba比起周围的空气(因为水蒸气的密度比空气小)，它很容易达到或多或少的中性浮力。gydF4y2Ba

所以，是的，云又大又重——但它们很容易漂浮在更大更重的大气中!gydF4y2Ba