来源：新浪热门 来源：中国科学院物理研究所 期待已久的《疯狂动物城2》于11月26日上映，第二部影片加入了许多新的角色和元素，包括主角蛇加里、山猫波特、冰川城等。还有一些有趣的场景和片段让小编想起了东北地区，包括冰雪世界，比如小动物舔柱子冻僵的场景。东北传统的舔柱子技艺。人们很自然地怀疑迪士尼去东北继续训练……影片中最引人注目的场景之一与《疯狂动物城》的百年纪念有关。这场奢华的派对在冰川镇举行。电影中美丽绚丽的冰雪帝国，瞬间让人想起东北的冰雪世界。与宏伟冰雕的景色相比，你不觉得冰雪世界与“动物园”有着神秘的联系吗？那么，如果真想把《疯狂动物城》的冰城“搬”到冰雪世界里，该怎么办呢？这可能吗？下面就和小编一起来看看冰雪世界是如何打造出来的吧。 原材料的制作01——我们来说说通过水和冰的相变来制作冰雕。我们的第一步就是要获得大量的原材料：冰。在高中物理中，学生们学习了物质的三种基本状态：固态、液态和液态。所谓的相是指被特定边界包围并具有独特且均匀的物理和化学性质的系统或系统的一部分，最常见的例子是水，当液态水冷却时，它会冻结并变成冰，或者当加热时，它会蒸发并变成水蒸气，这两种相变事件（液体到固体和液体到气体）涉及某些宏观物理量（例如密度）的突然变化。这被称为不连续或一阶相变。那么为什么会发生相变呢？水为什么会结冰？水的结冰过程主要受能量的影响。这分为两个主要部分。 (1) 具有最低能量的倾向：物体往往具有最低的能量和最稳定的状态。在冷冻过程中，我们关注分子的势能。 (2) 熵增加S：系统趋向于变得更加混乱，自然界中的自发过程总是朝着熵增加（变得更加混乱）的方向运动。自然界中的物质往往会自发地达到最低能量状态，但这里的能量不是指水或冰的内能，而是指温度和压力保持恒定时系统的吉布斯自由能G。吉布斯自由能 G = H – TS。这里，H主要由分子的势能决定，S代表熵。这个过程可以自然发生er 变化后系统的吉布斯自由能减小（ΔG 0）。水结冰过程中释放出大量的能量（潜热），减少了整个系统的H能（ΔH 0 ）。同时，与水相比，冰中的湍流程度较低，S也减小（ΔS 0）。因此，当温度降至0°C冰点以下时，吉布斯自由能也会降低（ΔG = ΔH – TΔS 0），结冰过程会自发发生。水的相图与上述水-冰相变的一级相变相比，在临界点不产生任何物理量。尽管它不断变化，但某些物理量（例如压缩系数）会发散，并且在临界温度以上气体和液体不再能够分离。物质通过临界点的过程称为连续相变或二次相变。对于 e例如，铁磁-顺磁相变，零磁场下金属超导态与正常态之间的转变。以铁为例，铁原子具有磁矩。当温度下降时，小磁针的方向对齐，有序性增加，对称性被打破，出现铁磁性。随着温度的升高，微小磁针取向的随机性越来越强。当温度超过某个临界值时，母磁物体的设置变得完全非各向同性，变得不太有序，变得更加对称并呈现顺磁性。铁磁顺磁相变 02 制作冰雕的步骤一旦有了原冰，就开始制作冰雕。小编把制作冰雕的过程总结为以下六个步骤。 (1)收冰：若水中气泡或杂质较多，应在快速冷冻过程中，空气来不及逸出，就会冻结成冰。当光线照射到这些气泡时，会发生漫反射，使冰看起来不透明。冰雪的世界是纯净的水，没有杂质，没有空气。我们使用缓慢冷冻方法，让空气有足够的时间逸出。一般来说，冰的尺寸约为30至40厘米宽，50至60厘米长。 (2)修边施工：将收集到的冰块用电锯进一步修边，形成标准的棱角锋利的冰块。然后我将冰块堆叠起来，形成三层底座。冰块可以直接用冷水倒入并粘住。 (3)研磨抛光：对基体表面进行研磨，使其光滑，增加光泽。 (4)挑选、堆放：挑选要雕刻的冰块，堆放起来，用冷水击打。 (5)雕刻：雕刻时，按照自己的想法一步步雕刻。冰雕的雕刻方法有3种。 1、圆形雕塑：a又称立体雕塑，是指与背景无关、可以从各个侧面完全独立观看的冰雕。 2、浮雕——是在物体表面雕刻有背景的图像的浅浮雕，即平面上的浮雕图像，是介于圆雕和绘画之间的雕塑艺术。 3、镂空雕刻：空间感很强的镂空浮雕背景，介于圆形雕刻和浮雕之间。圆雕、浮雕、镂空 (6)切割：雕刻工作完成后，及时清除积存的冰块。 03 冰雕如何变得色彩缤纷？除了形状各异的透明冰雕外，哈尔滨冰雪大世界还有更多色彩缤纷的冰雕。那么这些颜色是怎么上色的呢？最简单的想法是将所需的颜色直接应用到透明冰雕上，如下图所示。然而，冰雕似乎失去了原有的清晰度，失去了原有的特色。另一种方法是用光照射冰雕。当光线从外部照射到冰雕上时，当光线从空中照射到冰的光滑表面时，大部分光线被镜面反射，一小部分进入冰中并被折射和散射。这样，人们看到的主要是光源在冰面上的反射，而不是光穿过冰体的效果。因此，冰雕看起来更像是“发光物体”而不是“发光物体”。 “发光的物体。”然而，如果你在冰雕内部放置一个光源，整个冰雕就会被光照亮，在不失去透明度的情况下赋予它颜色。那么，在这个过程中，光线是如何在冰雕内部传播的呢？要了解其背后的原理，我们首先必须了解一种常见但罕见的光学现象：全内反射。要了解总计内反射首先要了解两个更基本的光学现象：折射和反射。折射是光从一种介质（例如空气）垂直穿过另一种介质（例如水或冰）时方向的变化。反射是指当光照射到两种介质之间的界面时，一部分光总是返回到原始介质的现象。折射和反射现象虽然是全内反射，但当光从光密介质传递到光色散介质时就会发生。折射角随着入射角的增加而增加，并且折射角总是大于入射角。因此，如果入射角大于某个临界角，则折射角将大于90°，所有入射光将被折射回原始介质，而不会进入光学稀释介质。这种现象大约是充满全内反射。当光从水中进入空气时，会发生全内反射。例如，我们生活或运行中最常用的全内反射场景之一是光纤。当激光以大于临界角的角度进入光纤时，会发生全内反射，光到达另一端。这意味着光可以在光纤内长距离传输。无论光纤本身的形状如何，在具有高折射率的玻璃和具有低折射率的空气之间都会发生全内反射。虽然这是一个简单的光纤方案，但在现代冰雪世界中却使用了多彩的 LED 灯。由于冰的折射率大于空气的折射率，因此从冰（光密）到空气（光稀疏）的过程中会发生全内反射。因为内反射的总效率极高，并且光能y损失极低，彩色光可以在冰内长距离传播而不会明显衰减。这使得整个冰雕具有均匀、饱和、鲜艳的色彩，而不仅仅是在光源附近明亮。红色、绿色和蓝色的光在结晶冰中混合并穿过它，创造出奇妙的色彩。这是外部照明永远无法达到的效果。 04 最后一步：对冰雕进行保温。防止冰雕制作完成后融化，也是冰雕大师需要考虑的重要一步。哈尔滨的气温常年低于零度10，但地面热传导、太阳辐射、空气对流等都会影响冰雕的保存。首先我们来看看能够向冰雕传递热量的三个主要因素。 (1)来自地面的热传导：地面温度通常高于环境温度，且地面与物体直接接触冰雕像。根据热力学第一定律，热量从较热的区域转移到较冷的区域，并且热量不断地从地球传导到冰。 (2)太阳热辐射：所有物体都以电磁波的形式辐射能量。太阳的能量作为巨大的热辐射源被冰吸收并转化为冰的内能，导致其温度升高并融化。这是一种非接触式传热过程，甚至可以在真空中进行。 (3)空气的热对流：这就是流动。体内的温差会产生密度差，从而导致宏观流体运动并传递热量。周围的暖空气和冰雕表面的冷空气之间存在着温差。当密度较低时，热空气上升，当密度较大时，冷空气下降，形成空气循环，不断将热量“冲刷”向冰雕。瑟尔此前，冰雕展览常在哈尔滨等冬季气温很低的地区举办，以减少热辐射和对流的影响。当没有人寻求进一步保存和保护冰雕时，冰雕大师经常在冰雕上添加隔热棉或隔热层。据一些分析，在冰雪世界里建造一座冰川城市还是有可能的。小编能否实现自己的愿望呢？欧文可以与《疯狂动物城》共享一个品牌吗？ AI生成的图像参考文献：[1]王志成。热力学与统计物理[M]．高等教育出版社。 2020. [2] 郑锦南.冰雕艺术的制作与技法研究[J].雨宫，2022，（27）：44-46。 [3] 姚其军.光学教程[M]. Edu Press 高级阳离子。 2019.
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