Néhány tankönyv, amellyel találkoztam, és egy házi feladat, amelyet néhány évvel ezelőtt meg kellett tennem, azt sugallta, hogy a jégen korcsolyázni a sajátos $ p (T) $ – a jég-víz határ görbülete. Ennek oka az, hogy a korcsolyák nagy nyomás miatt a jégre olvadva 273 K $ alatti hőmérsékleten megolvad, és így egy vékony folyadékfóliát biztosít, amelyre korcsolyázni tud. Ezután szórakoztató tényként említették, hogy korcsolyázni lehet egy bolygón fagyott dioxid-tavakkal, mert ennek a gáznak $ p (T) $ görbe van a másik fordítva.
Akkori számításaim azt mondták, hogy ez, bocsánat a franciaknak. A nyomás nem volt elég magas ahhoz, hogy az olvadáspontot akár $ – 0,5 $ Celsius fokig csökkentse.
Feltételezem, hogy van néhány más mechanizmus, valószínűleg a jég kristályszerkezetéhez kapcsolódik, de nagyon örülnék annak, ha valaki hozzáértőbb tudna valamit mondani róla.
Hozzászólások
- Én ‘ biztos vagyok benne, hogy ez problémát jelentett az alsóbb fokú termodinamika osztályom záróvizsgáján ;-), így legalább szerintem ésszerű a számításod. Nem ‘ nem tudom / emlékszem, hogy mi is a valódi oka.
- Nos, ez az elemzés teljesen figyelmen kívül hagyja, hogy amikor korcsolyázik, akkor nem áll, de valójában áll mozgó. A korcsolya és a jég között némi súrlódásnak kell lennie, és ez elegendő hőt biztosít a jég megolvasztásához és egy vékony vízréteg létrehozásához. Legalábbis ez az én megérzésem (lehet, hogy teljesen téves).
- A felszín közelében lévő kötési energia különbözik a tömeges kötési energiától, és elképzelhető, hogy egy vékony felületi réteget megolvasztasz anélkül, hogy a tömeg megolvadna.
- Új kiadvány a kérdésről: phys.org/news/2018-05-slipperiness-ice.html
Válasz
Igen, ez igaz, hogy a nyomás túl kicsi, de az igaz magyarázat még nem indokolt. Ennek ellenére a józan ész szerint víz vagy legalább rendellenes jég kenőfólia van. Áttekintésért lásd: http://lptms.u-psud.fr/membres/trizac/Ens/L3FIP/Ice.pdf
Megjegyzések
- A nyomás túl kicsi az ömlesztett olvadáshoz, de a felületi olvadás eltér, és ez a releváns kérdés. A víz-jég felületének összenyomása megolvasztja a felületet, de más anyagok felületének összenyomása megszilárdítja a felszíni folyadékokat, mivel a folyékony jég kisebb térfogatú. A magyarázat alapvetően helytálló, a tömeges olvadásnak nincs jelentősége.
- @RonMaimon: Ha a jégben vagy a pengében szabálytalanságok vannak, akkor ‘ a nyomás ezekben a pontokban csaknem végtelen, hacsak az alattuk lévő H2O nem engedi meg? Azt gondolnám, hogy a korcsolyázó súlyának legalább egy részét folyékony víz viseli, hacsak a sűrített víz nem cseppfolyósodik, nem alakítja át alacsonyabb nyomású konfigurációba és nem fagy le. A sílécek hatásosak lennének -35-nél egy csiszolt, fagyott jégtáblán?
- @supercat: A nyomás ‘ t végtelen lesz, mert a fiatal jégmodul nem végtelen – nem végtelenül merev; ‘ bizonyos fokig összenyomható, és nyomás alatt kissé hoz (tömörít). Helyileg destruktív módon is megszakadhat, és por / szilánkoként fázisváltozás nélkül elmozdulhat.
- @SF .: A tömörítést, a törést és az olvadást a ” utat enged “. Az a véleményem, hogy még ha nem is lenne ‘ elegendő nyomás ahhoz, hogy a jég megolvadjon, ha a súlyt egyenletesen alkalmazzák a korcsolyán, a korcsolya alatt egyes területek általában sokkal nagyobb nyomás alatt vannak. mások.
Válasz
Téves az az állítás, miszerint a korcsolya nem gyakorol elég nyomást a jég megolvadására. Képzelje el, hogy a korcsolyát függőlegesen leeresztik, amíg egy tökéletesen sík jégfelületet nem érint. A kezdeti érintkezési terület (mielőtt a penge elkezdené a jégbe süllyedni) kiszámíthatatlanul kicsi lenne, és a kezdeti nyomás kiszámíthatatlanul nagy lenne a görbületek miatt. Egy tipikus freestyle penge „rocker” sugara 6 láb; 7/16 és 10/16 hüvelyk közötti „üreges”. A penge tipikusan 0,15 hüvelyk vastag, ezért két élének 7-10 fokos “harapási” szöge van. Azt a sebességet, amellyel egy él megolvaszthatja a jeget és süllyedhet, korlátozná a hővezetés. Dinamikus helyzetben, ha a korcsolyázó jó sebességgel siklik végig, a vékony kenővízréteg viszkózus eloszlása előidézné a hő egy részét.Ha a korcsolyázó pályája görbe, de a rocker görbületének szorzata a bűnnel ( tilt ) rosszul illeszkedik a pálya görbületéhez, akkor további súrlódás és hanghatások jelentkeznek, amikor az él megrágja a jeget.
Válasz
Ezt a kérdést korosztályok óta élesen vitatják.
Calderon & Mohazzabi $ ^ {[1]} $ kiválóan összefoglalja az évek során felvetett különféle elméleteket, hogy megmagyarázza, miért olyan csúszós a jég papír ” A megismételt jég előolvasztása, nyomásolvadása és regelációja ”
Mind elméleti, mind kísérleti bizonyítékot kínálnak arra, hogy sem a nyomásolvadás, sem a súrlódási olvadás önmagában nem magyarázza a jelenséget, és az atomi erő mikroszkópiájából többek között arra következtethetünk, hogy létezik egy előre olvadó, speciális tulajdonságokkal rendelkező kvázi-folyékony felületi réteg – ezt eredetileg javasolták Faraday és Thompson az 1850-es években – ez némi olvadás következtében lehetővé teszi a korcsolyázást.
Valójában más kutatásokra mutatnak rá, amelyek szerint a jég nem az egyetlen szilárd anyag, amely a felszínen másképp viselkedik, amikor olvadáspontja közelében. A jég észlelésének fő oka az, hogy a kevés anyag egyike, amellyel találkozunk, és olvadáspontja közelében van, amikor találkozunk vele és annak bőségével.
A síeléshez a súrlódás egyszeri olvadása is hozzájárul. megindul a mozgás. A jégen átvágott súlyozott huzal azonban nyomásolvadás és visszafejlődés.
A korábbi kutatásokat jól összefoglaló másik tanulmány Dash et. al. $ ^ {[2]} $
Mindkét hivatkozott cikk jó referenciakészletet ad további olvasáshoz.
Hivatkozások
- Calderon, C. és Mohazzabi, P. (2018) ” Előolvasztás, nyomásolvadás és a jég visszafordítása. ” Journal of Applied Mathematics and Physics, 6, 2181-2191. https://doi.org/10.4236/jamp.2018.611183
Előnézet / online olvasás: https://www.researchgate.net/publication/328766489_Premelting_Pressure_Melting_and_Regelation_of_Ice_Revisited
- Drake, JG, Fu, H. és Wettlaufer, JS (1995) ” A jég előolvasztása és környezeti következményei. ” Jelentések a fizika haladásáról, 58, 115. es. Jelentések a fizika fejlődéséről, 58., 115. https://doi.org/10.1088/0034-4885/58/1/003
megjegyzések
- fantasztikus. Nagyon jó látni, hogy ‘ még mindig új anyag jelenik meg ezekről a témákról. Köszönjük, hogy megosztotta a cikket.
- Semmi gond. A ‘ tudósokat és mérnököket a 19. század óta hibáztatja, nem tudja, hogy ez-e a végső szó, de nekem nincs ‘ nem látott semmi újat a témában az elmúlt év során.
Válasz
Emlékszem, hogy egy könyvben (a felszíni fizikáról) olvastam a témával kapcsolatos tanulmányom során. Diagram készült egy acél “korcsolya” súrlódásáról szilárd argonon argonolvadási hőmérsékleten és az alatt. A diagram minőségileg megegyezett ugyanazzal a jégkísérlettel. A súrlódás alacsony értékre esett, amikor a hőmérséklet olvadáspontja elérte. Az argon rendszeresen olvad, ezért nyomásolvadás nem lehetséges. Sajnálom, hogy nem jegyeztem meg a könyv címét és szerzőjét: = (Georg
Másik tény a 2-es nyomás olvadása ellen “: hogyan működik a síelés? A sí alatt nagyon alacsony a nyomás.
Megjegyzések
- Ez nem ‘ egyáltalán nem vitatja a nyomásolvadást. Miért várnád a síelés és a korcsolyázás kiaknázását ugyanaz a mechanizmus? Miért várhatnád, hogy a hónak és a szilárd jégnek ugyanazok a tulajdonságai legyenek?
Válasz
Nos , amelynek szilárd jégtömege van. Atatch mindkét végén egy húrra súlyoz, és felakasztja a jég fölé. A húr egy bizonyos ideig a jégen keresztül halad át, anélkül, hogy az egész blokkot elvágná. Hogyan történik ez? olvadó, olvadó minuszula jégmennyiségek a húr alatt, és a víz a jég fölött fagy.
Válasz
Kimutatták, hogy a felszíni víz a molekulák erősebben rezegnek, mint a tömegben lévő, amelyek kevesebb szomszédmolekula kölcsönhatásba lépni. Nyilvánvalóan ez egy kvázi folyékony víz nanometrikus filmjét hozza létre, amely csökkenti a súrlódást.
Megjegyzések
- ez csak bizonyos hőmérsékleteken igaz, amelyek alatt Ön nem kell egy réteg víz.
Válasz
Regeláció -A regeláció az a jelenség, amikor nyomás alatt megolvad, és a nyomás csökkentésekor újra fagy. Számos forrás állítja, hogy a visszafejlődés kimutatható, ha egy finom huzalt hurkolunk egy jégtömb körül, amelyhez nagy súly van hozzárendelve.
Korcsolyázók cipői: 
A korcsolyázó teljes tömege erre a kis területre koncentrálódik, így jég a cipő alatt gyorsan megolvad [a regeláció miatt] a jeget vízzé alakítva (vegye figyelembe, hogy a nagy nyomás miatt a jég vízzé alakul át, a hőmérséklet emelkedése nélkül, általában a jég 0 ° -on olvad ℃). Ezért bizonyos mennyiségű jég vízzel való helyettesítése miatt a felszín súrlódása csökken és a korcsolyázó könnyen mozog.
Miért érdemes a regeláció kifejezést használni? Mivel a nyomás (vagy) megterhelés miatt kis mennyiségű jeget borít a víz, az egész jég nem törik el (, nem olvad meg), ami lehetővé teszi a korcsolyázást.
Továbbá: az emberek megpróbálták kiegészíteni a következőt: wiki, összefoglaló szerkesztése
Megjegyzések
- A korcsolyázással kapcsolatos részt hozzáadtuk a wikipédia bejegyzéséhez mint tévhit. Hacsak nem tudod bizonyítani az ellenkezőjét, szerintem nem bölcs dolog ezt a wikipédia-bejegyzést forrásként megemlíteni.
- 10 évvel ezelőtt eltávolítottuk, és még mindig nem tettük vissza. A tévhitekben egy forrással is megemlítették (jelenleg nincs ‘ hozzáférésem a forráshoz). Hacsak nem tudsz erre valami jó bizonyítékot nyújtani, szembeszállsz a többi mondott dologgal és ennek a szálnak a céljával. A lényeg az, hogy a terhelés rajtad áll, hogy bizonyítsd, hogy ez a nyomás elegendő a megadott hatásokhoz. Sok forrás nem hiszi, hogy ez elég jó magyarázat.
- @JMac c ‘ mon, a regeláció hívják, amikor nyomást gyakorolunk a jégre, és ez vízzé válik. De amikor ez a nyomás megszűnik, a víz ismét jéggé válik. Ne ‘ t neked, ez történik korcsolyázás közben?
- Úgy tűnik, hogy a korcsolya nyomása nem ‘ közel olyan magas legyen, hogy átmenetileg megolvadjon a jég olyan hőmérsékleten is, mint -1 ° C. A kérdés nem ‘ e szabályozás nem ‘ ta dolog. A kérdés az, hogy a helyzet kvantitatív elemzése azt mutatja, hogy a hatás nem ‘ nem elég nagy ahhoz, hogy akár lokalizált olvadást is kiváltson. Szüksége lenne olyan nyomásokra, amelyeket nem szokott elérni a jégkorcsolyázással, ezért további tényezőkre van szükség a jelenség leírására. Válasza nem ad semmit azon kívül, amit az OP már leírt, majd leírta vele a kérdését. Ha matematikailag nem tudja bebizonyítani az ellenkezőjét, ez nem ‘ nem válaszol rá