Dlaczego lód jest śliski? Naukowcy znaleźli odpowiedź po 150 latach badań
Dlaczego lód jest śliski? Znalezienie odpowiedzi na to pozornie proste pytanie zajęło fizykom prawie 150 lat. Najnowsze badanie opublikowane przez badaczy z Uniwersytetu w Amsterdamie w końcu wyjaśnia naturę lodu.
Fizycy z Uniwersytetu w Amsterdamie poczynili ważny krok w znalezieniu odpowiedzi na pytanie, dlaczego ślizgamy się na lodzie. Jak wyjaśniają: "śliskość lodu jest spowodowana przez wysoce ruchome cząsteczki wody na powierzchni lodu".
- Mobilność tych cząsteczek wody powierzchniowej umożliwia ślizganie się przy niskim tarciu. Tarcie nie zawsze jest takie samo: w naszych badaniach wykazaliśmy, że ruchliwość cząsteczek - a tym samym śliskość lodu - można stłumić, zwiększając nacisk kontaktowy lub obniżając temperaturę - wyjaśnił Rinse Liefferink, jeden z fizyków zaangażowanych w projekt.
Nie jest to warstwa wody
Powszechnie uważa się, że lód jest śliski z powodu obecności cienkiej warstwy ciekłej wody na powierzchni, która działa trochę jak smar. Jednak pochodzenie tej wody w stanie ciekłym pozostaje przedmiotem dyskusji.
Pierwsze wyjaśnienie zostało wysunięte przez Johna Joly'ego w 1886 r., który zasugerował, że lokalny nacisk łyżwy na lód powoduje topnienie. Szybko jednak obalono tę teorię, wskazując na niemożliwe do stworzenia warunki, jakie byłyby wymagane do zajścia reakcji.
Obecnie uważa się, że warstwa wody pojawia się na skutek tarcia - wzrost temperatury powoduje topnienie lodu i czyni go śliskim. Jednak Liefferink wskazuje, że to wyjaśnienie jest niewystarczające:
- Jak wszyscy wiemy, woda może rzeczywiście zamienić drogę lub podłogę w kuchni w bardzo śliską powierzchnię (...) Jednak lód pozostaje śliski, nawet gdy styka się z twardą powierzchnią, nawet jeśli porusza się ona bardzo powoli. Dlatego wydaje nam się, że na powierzchni lodu dzieje się coś więcej.
Czemu lód jest śliski?
Naukowcy na miniaturowym lodowisku sprawdzali zachowanie trzech typów łyżew i mierzyli siłę tarcia. Gdy temperatura spadła do ekstremalnych wartości, nawet do -100 ° C, opór na poślizg gwałtownie wzrósł, uniemożliwiając jazdę na łyżwach.
Zgadza się to z wynikami wcześniejszych badań: cząsteczki wody powierzchniowej rozchodzą się po powierzchni lodu w ruchu tocznym, co ułatwia poślizg. Przy -100 ° C to zjawisko nie zachodzi, ponieważ ruchliwość tej najwyższej warstwy jest spowodowana drganiami cząsteczek, które stają się mniejsze w miarę ich ochładzania.
Wraz ze wzrostem temperatury, rósł również poślizg. Jednak nie był to jedyny czynnik, który miał znaczenie. "Gdy miejscowe ciśnienie w najwyższej warstwie lodu wzrasta, odporność na poślizg również wzrasta", czyli wypolerowana łyżwa, ślizga się lepiej.
W rzeczywistości temperatura i ciśnienie ściśle ze sobą współpracują, powodując efekt poślizgu, wyjaśniają naukowcy. "Ostateczny opór poślizgu jest ustalany przez intrygującą zależność temperatury, ciśnienia i prędkości", dodaje Liefferink.
