私が出会ったいくつかの教科書と、数年前にやらなければならなかった宿題は、私たちが氷の上でスケートできる理由は独特の $ p（T）$ -氷と水の境界の曲線。その理由は、スケート靴が氷にかかる高圧のために、 $ 273 K $ 未満の温度で溶けて、液体の薄膜を提供するからです。スケートができます。その後、凍った二酸化炭素の湖がある惑星でアイススケートをすることができるというのは楽しい事実として言及されました。そのガスには $ p（T）$ があります。
当時の私の計算によると、これは私のフランス語を許してください。圧力は、融点を摂氏 $ -0.5 $ 度のようなものにまで下げるのに十分なほど高くはありませんでした。
ある程度の圧力だと思います。他のメカニズム、おそらく氷の結晶構造に関連していますが、もっと知識のある人がそれについて何か教えてくれたら本当にありがたいです。
コメント
- 私は'これが私の学部熱力学クラスの最終試験の問題であったと確信しています;-)少なくとも、あなたの計算は合理的だと思います。私は'本当の理由が何であるかを知らない/覚えていません。
- まあ、この分析はあなたがスケートをするときあなたが立っていないが実際には立っていることを完全に無視します動く。スケート靴と氷の間にはある程度の摩擦があり、これは氷を溶かして薄い水膜を作るのに十分な熱を提供するはずです。少なくともこれは私の直感です（おそらく完全に間違っています）。
- 表面近くの結合エネルギーはバルクの結合エネルギーとは異なり、バルクを溶かさずに薄い表面層を溶かすことができます。
- この問題に関する新しい出版物： phys.org/news/2018-05-slipperiness-ice.html
回答
うん、これは圧力が小さすぎるのは事実ですが、本当の説明はまだ正当化されていません。それにもかかわらず、常識は、水の潤滑膜または少なくとも異常な氷があるということです。概要については、次を参照してください： http://lptms.u-psud.fr/membres/trizac/Ens/L3FIP/Ice.pdf
コメント
- 圧力が小さすぎてバルク溶融できませんが、表面溶融が異なり、これが関連する問題です。水氷の表面を圧縮すると一部の表面が溶けますが、液体の氷は体積が小さいため、他の材料の表面を圧縮すると表面の液体が固化します。説明は基本的に正しいです。バルク融解は関係ありません。
- @RonMaimon：氷またはブレードに不規則性がある場合、'それらの下のH2Oが崩壊しない限り、またはそれらの点での圧力はほぼ無限です。圧縮された水が液化し、低圧構成に再形成され、再凍結されない限り、スケーターの重量の少なくとも一部は液体の水によって支えられると思います。スキーは、磨かれた凍った氷床で-35で効果がありますか？
- @supercat：氷のヤング率はそうではないため、圧力は無限ではありません'無限-無限に硬いわけではありません。 'はある程度圧縮可能で、少し圧力をかけると降伏（圧縮）します。また、局所的に破壊的に破壊され、相変化なしにダスト/シャードとして移動する可能性があります。
- @SF。：圧縮、破壊、および溶融は、"道を譲る"。私の言いたいことは、'スケートに均一に重量をかけた場合、氷が溶けるのに十分な圧力がなくても、スケートの下の一部の領域は通常、よりもはるかに高い圧力にさらされるということです。その他。
回答
スケートが氷を溶かすのに十分な圧力をかけないという主張は間違っています。スケートが完全に平らな氷の表面に触れるまで垂直に下げられていると想像してみてください。 （ブレードが氷に沈み始める前の）初期接触面積は計り知れないほど小さく、曲率のために初期圧力は計り知れないほど大きくなります。典型的なフリースタイルブレードの「ロッカー」の半径は6フィートです。 7/16から10/16インチのその「中空」。ブレードの厚さは通常0.15インチであるため、その2つのエッジの「噛み込み」角度は7〜10度です。エッジが氷を溶かして沈む速度は、熱伝導によって制限されます。動的な状況では、スケーターが適切な速度で滑走しているため、潤滑水の薄層での粘性散逸により、熱の一部が発生します。スケーターの軌道が曲がっているが、ロッカーの曲率にsin（ tilt ）を掛けたものが軌道の曲率とうまく一致していない場合、エッジが氷をかみ砕くときに追加の摩擦と音の効果があります。
回答
この質問は長年にわたって激しく争われてきました。
カルデロン&モハザビ
これらは、理論的および実験的証拠の両方を提供します。圧力融解も摩擦融解も単独では現象を説明せず、原子間力顕微鏡から、他の証拠の中でもとりわけ、特別な特性を持つ事前溶融の準液体表面層があると結論付けています-これは最初に提案されました1850年代にファラデーとトンプソンによって-それは、ある程度の圧力融解と相まって、アイススケートを可能にします。
実際、彼らは、氷だけが表面上で異なった振る舞いをする固体ではないことを示す他の研究を指摘しています。その融点近く。私たちが氷に気付く主な理由は、氷に遭遇したときにその融点とその豊富さに近い、私たちが遭遇する数少ない物質の1つだからです。
スキーは一度摩擦融解によっても助けられます動きが始まります。しかし、氷を切断する加重ワイヤーは、圧力融解と再ゲル化です。
以前の研究をうまく要約した別の論文は、Dashet。 al。 $ ^ {[2]} $
参照されている両方の論文は、さらに読むための優れた参照セットも提供します。
参照
- Calderon、C。and Mohazzabi、P。（2018） "氷の予備溶融、圧力溶融、および再ゲル化の再検討。" Journal of Applied Mathematics and Physics、6、2181-2191。 https://doi.org/10.4236/jamp.2018.611183
オンラインでプレビュー/読む： https://www.researchgate.net/publication/328766489_Premelting_Pressure_Melting_and_Regelation_of_Ice_Revisited
- Drake、JG、Fu、H。およびWettlaufer、JS （1995） "氷の予溶とその環境への影響"物理学の進歩に関するレポート、58、115。es。物理学の進歩に関するレポート、58、115。 https://doi.org/10.1088/0034-4885/58/1/003
コメント
- 素晴らしい。 'これらのトピックに関してまだ新しい資料が公開されているのを見るのは素晴らしいことです。論文を共有していただきありがとうございます。
- 問題ありません。 'は19世紀から科学者やエンジニアを悩ませてきました。これが最後の言葉かどうかはわかりませんが、' div id = “9a3fd1aa39″>
昨年かそこらで、このトピックに関する新しいことは何も見られませんでした。
回答
このトピックに関する大学院の研究中に（表面物理学に関する）本を読んだことを覚えています。アルゴン溶融温度以下での固体アルゴン上での鋼の「スケート」の摩擦に関する図がありました。この図は、同じ氷の実験と質的に同じでした。温度が融点に近づくと、摩擦は低い値に低下しました。アルゴンは定期的に溶けるため、圧力を溶かすことはできません。その本のタイトルと著者を覚えていなかったことを残念に思います：=（Georg
2pressuremeltingに対するもう1つの事実 “：スキーはどのように機能しますか？スキーの下の圧力は非常に低いです。
コメント
- それは'圧力の融解にまったく反対しません。なぜスキーやスケートが悪用されると期待するのでしょうか。同じメカニズム？雪と固い氷が同じ特性を持つと期待するのはなぜですか？
回答
そうですね、固い氷のブロックを持っています。両端のひもに重りを取り付け、氷の上に吊るします。ひもは、実際にブロック全体を切断することなく、一定期間にわたって氷を通り抜けます。これはどのように起こりますか？ストリングの下の氷の量を溶かし、ストリングの上で水を再凍結させます。
回答
表面の水が分子はバルクの分子よりも強く振動し、相互作用する隣接分子が少なくなります。どうやら、これは摩擦を減らす準液体水のナノメートルフィルムを作成します。
コメント
- これは、それ以下の特定の温度までのみ当てはまります。水の層を持っている必要はありません。
回答
再ゲル化-再ゲル化は、圧力下で溶融し、圧力が低下すると再び凍結する現象です。多くの情報筋によると、再ゲル化は、重いおもりを付けた氷のブロックの周りに細いワイヤーを巻き付けることで実証できます。
アイススケーターシューズ： 
スケーターの全重量は、この領域の小さな部分、つまり氷に集中しています。靴の下はすぐに溶けます[再ゲル化により]氷を水に変換します（高圧のため、氷は温度を上げずに水に変換するため、通常、氷は0で溶けます。 ℃）。したがって、ある程度の氷を水に置き換えることにより、表面の摩擦が減少し、スケーターが簡単に移動します。
なぜ復氷という用語を使用するのですか？圧力（または）ひずみにより、少量の氷が水に覆われるため、氷全体が壊れず（、溶けて）、スケートが可能になります。
また、人々は wiki、要約の編集
コメント
- アイススケートの部分がウィキペディアのエントリに追加されました誤解として。他に証明できない限り、そのウィキペディアのエントリをソースとして引用するのは賢明ではないと思います。
- 10年前に削除されましたが、まだ追加されていません。また、誤解の中で出典とともに引用されました（私は現在、出典にアクセスできません'）。あなたがこれのいくつかの良い証拠を提供することができない限り、あなたは言われた他のこととこのスレッドの目的に反対しています。重要なのは、この圧力が述べられた効果に十分であることを証明する責任はあなたにあるということです。多くの情報源は、'それが十分な説明であるとは信じていません。
- @JMac c ' mon、regelation is氷に圧力をかけて水に変わるときに呼ばれます。しかし、その圧力が取り除かれると、水は再び氷に隠れます。 'これはスケート中に起こることですか？
- スケートからの圧力は' -1 ° Cのような温度でも一時的に氷を溶かすのに十分な高さである。問題は'規制がないことではない'こと。問題は、状況の定量分析により、その影響が局所的な融解を引き起こすほど大きくないことが示されていることです。'氷の上でスケートをすることでは達成できない圧力が必要になるため、現象を説明するには追加の要素が必要です。あなたの答えは、OPがすでに説明したことを超えて何も提供せず、それから彼の問題を説明しました。数学的に別の方法で証明できない限り、これは'答えません