Мультфильм про гололед

Для тех, кто живет в более холодном климате, зима олицетворяет скользкий лед: на катках, на замерзших прудах, на опасно скользких дорогах и тротуарах.

 

Но почему лед такой скользкий?

Оказывается, до недавнего времени ученые не знали ответа на этот простой вопрос. Но новое исследование показало, что скользкость льда может быть связана с «лишними» молекулами на поверхности льда. 

Скользкий лед доставляет много неприятностей, как пешеходам, так и автомобилистам. К счастью современные противогололедные реагенты способны решить проблему и восстановить уверенное сцепление с ледяной поверхностью. Все реагенты, которые можно купить по указанной выше ссылке не только эффективны, но и экологичны. В их основе лежат натуральные компоненты: песок, соль, гранитная крошка и экологичные средства на основе природного бишофита.

Старые теории не имеют смысла

Поскольку лед менее плотен, чем жидкая вода, его температура плавления снижается при высоком давлении. Давняя теория гласит, что именно это делает лед скользким: когда вы наступаете на него, давление вашего веса заставляет верхний слой таять в воду.

«Я думаю, что все согласны с тем, что этого не может быть», — сказал Live Science Миша Бонн, директор отдела молекулярной спектроскопии в Институте исследования полимеров Макса Планка в Германии. «Давление должно быть настолько сильным, что вы не сможете этого добиться, даже поставив слона на высокие каблуки».

Другая теория гласит, что тепло, создаваемое трением, когда вы двигаетесь по льду, создает слой воды. Однако лед скользкий не только во время движения, это быстро обнаруживает любой, кто пытается впервые встать на коньки .

Даже если давление или трение растопят лед, может ли слой воды объяснить скользкость? Даниэль Бонн, физик из Амстердамского университета в Нидерландах, так не считает.

«Теория водяного слоя не имеет особого смысла», — сказал Бонн Live Science. «Если вы пролите немного воды на пол на кухне, он станет скользким, но не очень скользким … Просто слой воды не сделает этого».

Свободные молекулы

Миша и Даниэль Бонн, братья, опубликовали  9 мая в Journal of Chemical Physics статью, описывающую поверхность льда. Они обнаружили, что это не слой жидкой воды на поверхности льда, а рыхлые молекулы воды. Миша Бонн сравнил это с танцполом, «заполненным шариками или шариками». Скольжение по поверхности льда — это просто «катание» по этим молекулярным шарикам.

Лед имеет очень правильную, аккуратную кристаллическую структуру , где каждая молекула воды в кристалле присоединена к трем другим. Однако молекулы на поверхности могут быть присоединены только к двум другим. Слабая связь с кристаллом позволяет этим поверхностным молекулам вращаться, прикрепляться и отделяться от различных участков кристалла по мере их движения.

Несмотря на то, что скольжение по льду вызвано, по сути, катанием по этим молекулам воды, этот слой молекул не то же самое, что слой жидкой воды. Эти молекулы и скользкость существуют при температурах намного ниже точки замерзания воды. По словам Дэниела Бонна, то, как эти молекулы так свободно перемещаются и диффундируют по поверхности, на самом деле делает их больше похожими на газ.

«Для меня это газ — двумерный газ, а не трехмерная жидкость», — сказал он Live Science.

Но если лед скользкий из-за молекул рыхлой поверхности, действительно ли он скользкий? «Не совсем», — сказал Мартин Трюффер, профессор физики из Университета Аляски в Фэрбенксе. По его словам, уникальна не столько природа льда, сколько наше отношение к нему.

«Что необычно в льду, так это то, что мы обычно сталкиваемся с ним так близко к точке плавления, — сказал Трюффер Live Science. «Это действительно единственный материал, в котором у нас есть газовая фаза, жидкая фаза и твердая фаза в  пределах нормального климатического диапазона, в котором мы живем».

Трюффер, который живет в Фэрбенксе, Аляска, испытал лед очень далеко от точки плавления: когда температура достигает минус 40 градусов по Фаренгейту (минус 40 градусов по Цельсию), по его словам, снег «становится похожим на наждачную бумагу». Наблюдения Трюффера совпадают с тем, что обнаружили Бонны. При сверхнизких температурах у молекул на поверхности не так много энергии для разрыва и создания связей, как они катятся, поэтому лед становится не скользким.

Температура для максимальной скользкости, согласно данным их исследований, составляет около 19 градусов по Фаренгейту (минус 7 градусов по Цельсию).

Но некоторые люди это уже знали; это температура, которую большинство закрытых конькобежных катков  используют в течение многих лет.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

×