
对于那些生活在寒冷气候的人来说,滑冰冰定义了冬天:在溜冰场,冷冻池塘和危险的光滑道路和人行道上。
但是为什么冰这么滑?
事实证明,直到最近,科学家才真正知道这个简单问题的答案。但是新的研究表明,冰的滑水可能是由于冰表面上的“额外”分子造成的。 [7件事的神秘物理学这是给出的
古老的理论没有意义
因为冰的密度不如液态水,所以在高压下冰点降低。长期以来的理论说,这就是导致冰变得湿滑的原因:当您踩踏时,体重的压力会导致顶层融化到水中。
“我认为每个人都同意这可能不可能。”德国马克斯·普朗克聚合物研究所分子光谱部门主任米莎·波恩(Mischa Bonn)告诉《现场科学》。 “压力将是如此极端,您甚至无法通过将大象放在高跟鞋上来实现它。”
另一个理论说,由摩擦当您在冰上移动时,会产生水层。但是,冰不仅在您移动时都很滑,而且任何人都试图站在溜冰鞋上第一次很快发现。
即使压力或摩擦融化了冰,一层水也可以解释滑水吗?荷兰阿姆斯特丹大学的物理学家丹尼尔·波恩(Daniel Bonn)并非如此。
波恩对现场科学说:“水层理论没有多大意义。” “如果您在厨房的地板上洒了一些水,它会变得湿滑,但不是很滑……只是一层水就不会做到。”
松散的分子
Mischa和Daniel Bonn,兄弟,发表论文5月9日在《化学物理学杂志》上描述了冰的表面。而不是一层液体水他们发现,在冰的表面上,水分子松散。 Mischa Bonn将其与“充满大理石或滚珠轴承”的舞池进行了比较。在这些分子大理石上滑过冰的表面只是“滚动”。
冰非常常规的整齐晶体结构,晶体中的每个水分子都附着在另外三个。但是,表面上的分子只能连接到另外两个分子。如此微弱地与晶体结合,可以使这些表面分子滚动,并在它们移动时附着并脱离晶体上的各个位置。
即使滑行冰本质上是由这些水分子滚动引起的,这层分子与一层液态水不同。这些分子和拖鞋在远低于水的冰点的温度下存在。丹尼尔·波恩(Daniel Bonn)说,实际上,这些分子如此自由地移动的方式实际上使它们看起来更像是气体。
他告诉Live Science:“对我来说,这是一种天然气 - 二维气体而不是三维液体。”
但是,如果由于表面分子松散而冰滑,冰是独特的滑水吗?阿拉斯加Fairbanks的物理教授马丁·特鲁弗(Martin Truffer)说,并不是真的。他说,不是冰的本质是独特的,而是我们与它的关系。
Truffer告诉Live Science:“ ICE的不寻常是,我们通常会遇到如此接近熔点。” “这确实是我们拥有的唯一材料气相,液相和固相在我们居住的正常气候范围内。”
住在阿拉斯加费尔班克斯的Truffer距离熔点很远:当它减去40摄氏度时,华氏40摄氏度(负40摄氏度),他说,雪变得“变成了砂纸”。 Truffer的观察与Bonns的发现。在超低温度下,表面上的分子在滚动时没有太多的能量破裂和产生键,因此冰变成了非乳头。
根据他们的研究数据,最大滑水的温度约为19度(负7度C)。
但是有些人已经知道了。这是最温度室内的快速溜冰场多年来一直使用。
原始文章现场科学。