
對於那些生活在寒冷氣候的人來說,滑冰冰定義了冬天:在溜冰場,冷凍池塘和危險的光滑道路和人行道上。
但是為什麼冰這麼滑?
事實證明,直到最近,科學家才真正知道這個簡單問題的答案。但是新的研究表明,冰的滑水可能是由於冰表面上的“額外”分子造成的。 [7件事的神秘物理學這是給出的
古老的理論沒有意義
因為冰的密度不如液態水,所以在高壓下冰點降低。長期以來的理論說,這就是導致冰變得濕滑的原因:當您踩踏時,體重的壓力會導致頂層融化到水中。
“我認為每個人都同意這可能不可能。”德國馬克斯·普朗克聚合物研究所分子光譜部門主任米莎·波恩(Mischa Bonn)告訴《現場科學》。 “壓力將是如此極端,您甚至無法通過將大象放在高跟鞋上來實現它。”
另一個理論說,由摩擦當您在冰上移動時,會產生水層。但是,冰不僅在您移動時都很滑,而且任何人都試圖站在溜冰鞋上第一次很快發現。
即使壓力或摩擦融化了冰,一層水也可以解釋滑水嗎?荷蘭阿姆斯特丹大學的物理學家丹尼爾·波恩(Daniel Bonn)並非如此。
波恩對現場科學說:“水層理論沒有多大意義。” “如果您在廚房的地板上灑了一些水,它會變得濕滑,但不是很滑……只是一層水就不會做到。”
鬆散的分子
Mischa和Daniel Bonn,兄弟,發表論文5月9日在《化學物理學雜誌》上描述了冰的表面。而不是一層液體水他們發現,在冰的表面上,水分子鬆散。 Mischa Bonn將其與“充滿大理石或滾珠軸承”的舞池進行了比較。在這些分子大理石上滑過冰的表面只是“滾動”。
冰非常常規的整齊晶體結構,晶體中的每個水分子都附著在另外三個。但是,表面上的分子只能連接到另外兩個分子。如此微弱地與晶體結合,可以使這些表面分子滾動,並在它們移動時附著並脫離晶體上的各個位置。
即使滑行冰本質上是由這些水分子滾動引起的,這層分子與一層液態水不同。這些分子和拖鞋在遠低於水的冰點的溫度下存在。丹尼爾·波恩(Daniel Bonn)說,實際上,這些分子如此自由地移動的方式實際上使它們看起來更像是氣體。
他告訴Live Science:“對我來說,這是一種天然氣 - 二維氣體而不是三維液體。”
但是,如果由於表面分子鬆散而冰滑,冰是獨特的滑水嗎?阿拉斯加Fairbanks的物理教授馬丁·特魯弗(Martin Truffer)說,並不是真的。他說,不是冰的本質是獨特的,而是我們與它的關係。
Truffer告訴Live Science:“ ICE的不尋常是,我們通常會遇到如此接近熔點。” “這確實是我們擁有的唯一材料氣相,液相和固相在我們居住的正常氣候範圍內。 ”
住在阿拉斯加費爾班克斯的Truffer距離熔點很遠:當它減去40攝氏度時,華氏40攝氏度(負40攝氏度),他說,雪變得“變成了砂紙”。 Truffer的觀察與Bonns的發現。在超低溫度下,表面上的分子在滾動時沒有太多的能量破裂和產生鍵,因此冰變成了非乳頭。
根據他們的研究數據,最大滑水的溫度約為19度(負7度C)。
但是有些人已經知道了。這是最溫度室內的快速溜冰場多年來一直使用。
原始文章現場科學。