Calderon & Mohazzabi doskonale podsumowuje różne teorie proponowane przez lata w celu wyjaśnienia, dlaczego lód jest tak śliski w artykule z 2018 r. „Premelting, Pressure Melting, and Regelation of ice revisited” w Journal of Applied Mathematics and Physics.

Dostarczają one zarówno teoretycznych, jak i doświadczalnych dowodów, że ani topienie pod ciśnieniem, ani topienie w wyniku tarcia nie wyjaśniają tego zjawiska, a na podstawie mikroskopii sił atomowych wyciągają wnioski, między innymi, że istnieje wstępnie topiąca się warstwa powierzchniowa Quasi-Liquid o specjalnej właściwości, które umożliwiają jazdę na łyżwach.

Referencje

1. Calderon, C. and Mohazzabi, P. (2018) Wstępne topienie, topienie pod ciśnieniem i regeneracja lodu ponownie. Journal of Applied Mathematics and Physics, 6, 2181-2191. doi: [10.4236 / jamp.2018.611183.] [1]

Podgląd / przeczytaj online pod adresem: https://www.researchgate.net/publication/328766489_Premelting_Pressure_Melting_and_Regelation_of_Ice_Revisited

W sekcji Wiadomości i widoki ^[1] magazynu Nature jest bardzo ładna - i dość przystępna - dyskusja na temat twojego trzeciego pytania. W tym artykule Bonn omawia wyniki dość niedawnej pracy, która ukazała się w Physical Review X ^[2] . Bonn podsumowuje kluczowe punkty w następujący sposób:

Pomysł, że cienka warstwa stopionej wody zwilża powierzchnię lodu jest akceptowana od XIX wieku ... [ale] ... Woda nie jest dobra lubrykant, ponieważ jego niska lepkość sprawia, że ​​łatwo wyciska się go ze szczelin. Pomysł, że warstwa wody wystarczy do smarowania łyżwy na lodzie, jest zatem dziwny. Nie ma to nawet intuicyjnego sensu, biorąc pod uwagę, że nie da się jeździć na jezdni po szosie lub podłodze w kuchni z warstwą wody ... lepkosprężysty, ciekły-stały trzeci korpus w odpowiedzi na tarcie i zużycie. (Podkreślenie)

Referencje

1. Bonn, Daniel. Fizyka jazdy na łyżwach. Nature 577, 173-174 ( 2020 ). link: https://www.nature.com/articles/d41586-019-03833-5

2. Canale, L., Comtet, J. ., Niguès, A., Cohen, C., Clanet, C., Siria, A. and Bocquet, L. Nanorheology of interfacial water during ice gliding. Physical Review X , 9 (4), str. 041025 ( 2019 ). link: https://journals.aps.org/prx/abstract/10.1103/PhysRevX.9.041025

W moim rozumieniu jazda na łyżwach jest taka, że ​​ma to związek z naciskiem łyżwy, topnieniem lodu i jazdą na stopionej wodzie. Spójrz na diagram fazowy wody. Przy 1 atm woda jest stała, ale przy wyższych ciśnieniach (utrzymując tę ​​samą temperaturę) woda zmienia się w ciecz.

W tym pytaniu jest więcej fizyki niż chemii, ale topnienie lodu w celu uzyskania śliskiej powierzchni (i, jak przypuszczam, ponowne zamrożenie) ma sens. Możemy również poprosić kogoś, aby ślizgał się po suchym lodzie wykonanym z dwutlenku węgla zamiast zwykłego lodu i sprawdził, czy jest jakikolwiek wzrost lub spadek tarcia.

Dwie możliwości -

• (a) Jeśli woda przyczynia się do tego, idea jest taka, że ​​suchy lód pod ciśnieniem zamieniłby się bezpośrednio w gaz i jako taki nie przyczyniłby się do bycia śliskim lub gaz sprawia, że ​​powierzchnia jest jeszcze bardziej śliska niż normalnie - ale proces byłby z natury destrukcyjny, ponieważ gaz nie zestali się ponownie w lód.

Alternatywnie możemy przeprowadzić eksperyment z użyciem lodu kostki z wody i suchego lodu i rozprowadź go po nożu do masła i wywieraj niewielki nacisk, aby zasymulować osobę jeżdżącą na lodzie.