Nogle lærebøger, jeg stødte på, og en lektieopgave, jeg måtte udføre for flere år siden, foreslog, at grunden til, at vi kan skate på is, er den ejendommelige $ p (T) $ -kurve af is-vandgrænsen. Begrundelsen er, at på grund af det høje tryk, som skøjterne lægger på isen, vil den smelte ved temperaturer under $ 273 K $ og dermed give en tynd film af væske, hvorpå vi kan skate. Det blev derefter nævnt som en sjov kendsgerning, at du kunne skøjte på en planet med søer med frossen dioxid, fordi den gas har $ p (T) $ -kurve den anden hele vejen rundt.

Mine beregninger på det tidspunkt fortalte mig, at dette var, undskyld min fransk, bollocks. Trykket var ikke næsten højt nok til at sænke smeltepunktet til endda noget som $ – 0,5 $ grader Celsius.

Jeg formoder, at det er noget anden mekanisme, sandsynligvis relateret til isens krystalstruktur, men jeg sætter stor pris på, om nogen mere kyndig kunne fortælle noget om det.

Kommentarer

  • Jeg ‘ er ret sikker på, at dette var et problem på den afsluttende eksamen for min termodynamik klasse 😉 så i det mindste synes jeg din beregning er rimelig. Jeg ‘ ved ikke / husk dog, hvad den virkelige årsag er.
  • Nå, denne analyse ignorerer fuldstændigt, at når du skøjter, står du ikke, men du er faktisk bevæger sig. Der skal være en vis friktion mellem skøjterne og isen, og dette skal give nok varme til at smelte isen og skabe en tynd vandfilm. I det mindste er dette min intuition (måske helt forkert).
  • Bindingsenergien nær en overflade er forskellig fra bindingsenergien i bulk, og det er muligt, at du smelter et tyndt overfladelag uden at smelte bulk.
  • En ny publikation om emnet: phys.org/news/2018-05-slipperiness-ice.html

Svar

Yup, dette er sandt, at trykket er for lille, men den sande forklaring er ikke retfærdiggjort endnu. Ikke desto mindre er den sunde fornuft, at der er en smørende film af vand eller i det mindste unormal is. For en oversigt se: http://lptms.u-psud.fr/membres/trizac/Ens/L3FIP/Ice.pdf

Kommentarer

  • Trykket er for lille til massesmeltning, men overfladesmeltning er anderledes, og dette er det relevante spørgsmål. Komprimering af en overflade af vandis smelter en del overflade, men komprimering af overfladen af andre materialer vil størkne enhver overfladevæske, fordi flydende is har et mindre volumen. Forklaringen er grundlæggende korrekt, bulksmeltningen er irrelevant.
  • @RonMaimon: Hvis der er uregelmæssigheder i isen eller bladet, ville det ikke være ‘ t trykket på disse punkter er næsten uendeligt, medmindre eller indtil H2O under dem gav efter? Jeg ville tro, at i det mindste en del af skaterens vægt ville blive båret af flydende vand, medmindre det komprimerede vand flydende, omformede sig selv til en konfiguration med lavere tryk og refrosede. Ville ski være effektive ved -35 på et poleret frossent isark?
  • @supercat: Trykket vandt ‘ t være uendeligt, fordi Young is-modul ikke er uendelig – det er ikke uendeligt stift; det ‘ er komprimerbart i en grad og vil give (komprimere) lidt under tryk. Det kan også ødelægge lokalt og blive fortrængt som støv / skår uden faseændring.
  • @SF .: Jeg vil betragte kompression, brud og smeltning som former for ” give måde “. Mit punkt er, at selvom der ikke ‘ ikke er nok tryk til, at isen smelter, hvis vægten påføres ensartet på en skøjte, vil nogle områder under en skøjte normalt være under meget højere tryk end andre.

Svar

Påstanden om, at skøjten ikke udøver nok pres til at smelte is, er forkert. Forestil dig, at skøjten sænkes lodret, indtil den berører en perfekt flad is. Det indledende kontaktområde (før bladet begynder at synke ned i isen) ville være uoverskueligt lille og det oprindelige tryk uoverskueligt stort på grund af krumninger. En typisk freestyle-klings “rocker” har en radius på 6 fod; dens “hule” på 7/16 til 10/16 tommer. Bladet er typisk 0,15 tommer tykt, så dets to kanter har “bid” -vinkler på 7 til 10 grader. Den hastighed, hvormed en kant kunne smelte is og synke ind, ville være begrænset af varmeledning. I en dynamisk situation, hvor skateren glider langs med en god hastighed, vil viskøs spredning i det tynde lag smørende vand generere noget af varmen.Hvis skøjterens bane er buet, men vippens krumning ganget med synd ( tilt ) er dårligt matchet med kurvens bane, så vil der være yderligere friktion og lydeffekter, når kanten tygger isen op.

Svar

Dette spørgsmål har været stærkt anfægtet i årevis.

Calderon & Mohazzabi $ ^ {[1]} $ giver en fremragende sammenfatning af de forskellige teorier, der er foreslået gennem årene for at forklare, hvorfor isen er så glat i deres papir ” Forsmeltning, pressmeltning og regelation af is revideret ”

De tilbyder både teoretisk og eksperimentelt bevis for, at hverken tryksmeltning eller friktionssmeltning alene forklarer fænomenet og konkluderer blandt andet med atomkraftmikroskopi, at der er et præ-smeltende kvasi- Flydende overfladelag med specielle egenskaber – Dette blev oprindeligt foreslået af Faraday og Thompson tilbage i 1850erne – at sammenkoblet med en smeltetryk muliggør skøjteløb.

Faktisk peger de på anden forskning, der viser, at is ikke er det eneste faste stof, der opfører sig anderledes på overfladen, når nær dets smeltepunkt. Hovedårsagerne til, at vi bemærker is, er fordi det er et af de få stoffer, vi støder på, og som er nær dets smeltepunkt, når vi støder på det og dets overflod. bevægelse starter. Den vægtede ledning, der skærer gennem isen, er imidlertid smeltning af tryk og regelering.

Et andet papir, der sammenfatter tidligere forskning godt, er det af Dash et. al. $ ^ {[2]} $

Begge refererede papirer giver også et godt sæt referencer til yderligere læsning.

Referencer

  1. Calderon, C. og Mohazzabi, P. (2018) ” Forsmeltning, tryksmeltning og regulering af Ice Revisited. ” Journal of Applied Mathematics and Physics, 6, 2181-2191. https://doi.org/10.4236/jamp.2018.611183

Preview / read online at: https://www.researchgate.net/publication/328766489_Premelting_Pressure_Melting_and_Regelation_of_Ice_Revisited

  1. Drake, JG, Fu, H. og Wettlaufer, JS (1995) ” Forsmeltningen af is og dens miljømæssige konsekvenser. ” Rapporter om fremskridt inden for fysik, 58, 115. es. Rapporter om fremskridt inden for fysik, 58, 115. https://doi.org/10.1088/0034-4885/58/1/003

Kommentarer

  • Fantastisk. Fantastisk at se, at der ‘ stadig er nyt materiale, der offentliggøres om disse emner. Tak, fordi du delte papiret.
  • Intet problem. Det ‘ har aflyttet forskere og ingeniører siden det 19. århundrede, ved ikke ‘ om dette er det sidste ord, men jeg har ikke ‘ t set noget nyt om emnet det sidste år eller deromkring.

Svar

Jeg husker at have læst i en bog (om overfladefysik) under min gradstudie om dette emne. Der var et diagram over friktion af en stål “skøjte” på fast argon ved og under argonsmeltetemperatur. Diagrammet var kvalitativt identisk med det samme isforsøg. Friktion faldt til lave værdier, når temperaturen nærmer sig smeltepunkt. Argon smelter regelmæssigt, hvorfor tryksmeltning ikke er mulig. Jeg beklager, at jeg ikke huskede titlen og forfatteren af den bog: = (Georg

En anden kendsgerning mod 2 trykmeltning “: hvordan fungerer skiløb? Trykket under en ski er meget lavt.

Kommentarer

  • Det argumenterer ikke ‘ t overhovedet for at smelte tryk. Hvorfor skulle du forvente, at skiløb og skøjteløb udnytter den samme mekanisme? Hvorfor ville du forvente, at sne og fast is havde de samme egenskaber?

Svar

Nå , med en solid isblok. Atatch vægter til en streng i begge ender og hænger den over isen. Strengen vil gå gennem isen over en periode uden faktisk at skære hele blokken. Hvordan sker dette? muligvis tryksmeltende minescule-mængder af is under strengen og vandet, der fryser tilbage over strengen.

Svar

Det blev vist, at overfladevand molekyler vibrerer stærkere end dem i bulk, der har mindre nabomolekyler at interagere med. Tilsyneladende skaber dette en nanometrisk film af kvasi-flydende vand, der reducerer friktion.

Kommentarer

  • dette gælder kun op til en bestemt temperatur, under hvilken du behøver ikke have et lag vand.

Svar

Regelation -Regelation er fænomenet at smelte under tryk og fryse igen, når trykket reduceres. Mange kilder siger, at regel kan demonstreres ved at løkke en fin ledning rundt om en isblok med en tung vægt fastgjort til den.

Skøjteresko:

Hele vægten af skater koncentreres på denne lille del af området, således is under sko smelter hurtigt [på grund af Regelation ] konvertering af is til vand (bemærk at is på grund af højt tryk konverterer til vand uden temperaturforøgelse, generelt smelter is ved 0 ℃). Derfor på grund af udskiftning af en vis ismængde med vand falder overfladefriktion og skater bevæger sig let.

Hvorfor bruge udtryk regelation? Da på grund af pres (eller) belastning, er en lille mængde is tildækket af vand, brister ikke hele is (smelter), hvilket gør skøjteløb mulig.

Også: folk forsøgte at tilføje til wiki, rediger resumé

Kommentarer

  • Delen om skøjteløb blev føjet til wikipediaindgangen som en misforståelse. Medmindre du kan bevise andet, synes jeg det er uklogt at nævne wikipedia-posten som kilde.
  • Den blev fjernet for 10 år siden og blev stadig ikke tilføjet igen. Det blev også citeret med en kilde i misforståelserne (jeg har ‘ ikke i øjeblikket adgang til kilden). Medmindre du kan give noget godt bevis på dette, går du imod de andre ting, der er sagt, og formålet med denne tråd. Pointen er, at byrden på dig er at bevise dette pres er nok til de angivne effekter. Mange kilder tror ikke ‘ det er en god nok forklaring.
  • @JMac c ‘ mon, regel er kaldes når når vi lægger pres på is og det bliver til vand. Men når dette tryk fjernes, dækker vand igen til is. Don ‘ t dig dette er hvad der sker under skøjteløb?
  • Trykket fra skøjter synes ikke ‘ t være næsten høj nok til midlertidigt at smelte is ved temperaturer selv som -1 ° C. Problemet er ikke ‘ t at reguleringen ikke er ‘ en ting. Spørgsmålet er, at kvantitativ analyse af situationen viser, at effekten ikke er ‘ t stor nok til endda at forårsage lokal smeltning. Du har brug for pres, som du ikke opnår ved at skøjte på is, så der kræves yderligere faktorer for at beskrive fænomenet. Dit svar giver intet ud over, hvad OP allerede har beskrevet, og beskrev derefter sit problem med det. Medmindre du matematisk kan bevise andet, svarer dette ikke ‘ t

Skriv et svar

Din e-mailadresse vil ikke blive publiceret. Krævede felter er markeret med *