몇 가지 교과서와 몇 년 전에해야했던 숙제에서 우리가 얼음 위에서 스케이트를 탈 수있는 이유는 특이한 $ p (T) $ -얼음-물 경계의 곡선. 그 이유는 스케이트가 얼음 위에 놓인 고압으로 인해 $ 273 K $ 이하의 온도에서 녹아서 우리가 그 위에 얇은 액체 막을 제공하기 때문입니다. 스케이트를 탈 수 있습니다. 이 가스는 $ p (T) $ -곡선을 가지고 있기 때문에 이산화물 호수가있는 행성에서 아이스 스케이트를 탈 수 있다는 것은 재미있는 사실로 언급되었습니다. 그 당시 내 계산에 따르면 이건 내 프랑스어를 용서 해줘. 압력은 녹는 점을 섭씨 $-0.5 $ 정도까지 낮출만큼 충분히 높지 않았습니다.
아마도 얼음의 결정 구조와 관련된 다른 메커니즘이지만 더 많은 지식을 가진 사람이 그것에 대해 말할 수 있다면 정말 감사하겠습니다.
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- 저는 ' 이것이 제 학부 열역학 수업의 최종 시험에서 문제가되었다고 확신합니다. 😉 적어도 당신의 계산이 합리적이라고 생각합니다. 나는 ' 진짜 이유가 무엇인지 모르거나 기억하지 않습니다.
- 음,이 분석은 스케이트를 타면 서 있지 않지만 실제로는 움직이는. 스케이트와 얼음 사이에 약간의 마찰이 있어야하며 이것은 얼음을 녹이고 얇은 수막을 만들기에 충분한 열을 제공해야합니다. 적어도 이것은 내 직감입니다 (아마 완전히 틀린 것 같습니다).
- 표면 근처의 결합 에너지는 대량의 결합 에너지와 다르며 부피를 녹이지 않고 얇은 표면층을 녹일 수 있습니다.
- 이 문제에 대한 새 간행물 : phys.org/news/2018-05-slipperiness-ice.html
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그래요, 압력이 너무 작다는 것은 사실이지만, 실제 설명은 아직 정당화되지 않았습니다. 그럼에도 불구하고 상식은 물이나 적어도 변칙적 인 얼음의 윤활막이 있다는 것입니다. 개요는 다음을 참조하십시오. http://lptms.u-psud.fr/membres/trizac/Ens/L3FIP/Ice.pdf
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- 압력은 벌크 용융에 비해 너무 작지만 표면 용융이 다르며 이는 관련 문제입니다. 물 얼음 표면을 압축하면 일부 표면이 녹지 만 다른 물질의 표면을 압축하면 액체 얼음의 부피가 더 작기 때문에 표면 액체가 고형화됩니다. 설명은 근본적으로 정확하며, 대량 용해는 관련이 없습니다.
- @RonMaimon : 얼음이나 칼날에 불규칙성이 있으면 ' 그 지점에서의 압력은 그 아래의 H2O가 무너지지 않는 한 거의 무한할까요? 압축 된 물이 액화되고 저압 구성으로 변형되고 다시 얼지 않는 한 스케이터의 무게 중 적어도 일부는 액체 물에 의해 지워질 것이라고 생각합니다. 스키는 광택이 나는 얼어 붙은 얼음판에서 -35도에서 효과적일까요?
- @supercat : 얼음의 영 계수가 아니기 때문에 얻은 압력은 무한하지 않습니다. ' 무한-무한히 고정되지 않습니다. 그것은 ' 어느 정도 압축 가능하며 약간의 압력 하에서 (압축) 생성됩니다. 또한 국부적으로 파괴되어 상 변화없이 먼지 / 파편으로 대체 될 수 있습니다.
- @SF .: 압축, 파손 및 용융을 "주는 방법 ". 제 요점은 ' 스케이트에 무게가 균일하게 가해지면 얼음이 녹을 정도로 충분한 압력이 없더라도 스케이트 아래의 일부 영역은 일반적으로 기타.
답변
스케이트가 얼음을 녹일 충분한 압력을 가하지 않는다는 주장은 잘못되었습니다. 스케이트가 완벽하게 평평한 얼음 표면에 닿을 때까지 수직으로 낮춘다 고 상상해보십시오. 초기 접촉 영역 (블레이드가 얼음 속으로 가라 앉기 전)은 계산할 수 없을 정도로 작고 곡률로 인해 초기 압력은 계산할 수 없을 정도로 큽니다. 일반적인 자유형 블레이드의 “로커”의 반경은 6 피트입니다. 7/16에서 10/16 인치의 “중공”입니다. 블레이드의 두께는 일반적으로 0.15 인치이므로 두 모서리의 “물림”각도는 7 ~ 10 도입니다. 가장자리가 얼음을 녹이고 가라 앉을 수있는 속도는 열 전도에 의해 제한됩니다. 역동적 인 상황에서 스케이터가 좋은 속도로 미끄러지는 상황에서 얇은 윤활수 층의 점성 소실은 약간의 열을 발생시킵니다.스케이터의 궤적이 구부러져 있지만 로커의 곡률에 sin ( tilt )을 곱한 값이 궤적의 곡률과 잘 맞지 않으면 가장자리가 얼음을 씹을 때 추가적인 마찰과 음향 효과가 발생합니다.
답변
이 질문은 오랫동안 뜨거운 논쟁을 벌였습니다.
Calderon & Mohazzabi $ ^ {[1]} $ 은 얼음이 왜 그렇게 미끄러운 지 설명하기 위해 수년 동안 제안 된 다양한 이론을 훌륭하게 요약합니다. 논문 " 사전 용융, 압력 용융 및 얼음 재검토 "
그들은 다음과 같은 이론적 및 실험적 증거를 제공합니다. 압력 융해 나 마찰 융해만으로는 현상을 설명하지 않으며 원자 힘 현미경으로 결론을 내릴 수 있습니다. 다른 증거 중에서도 특수한 특성을 가진 사전 융해 준 액체 표면층이 있습니다. 패러데이와 톰슨이 1850 년대에 저술했습니다. 압력이 녹아서 아이스 스케이팅을 가능하게합니다.
실제로 그들은 얼음이 표면에서 다르게 행동하는 유일한 고체가 아니라는 다른 연구를 지적합니다. 녹는 점 근처. 우리가 얼음을 발견하는 주된 이유는 얼음이 우리가 만났을 때 녹는 점 근처에있는 몇 안되는 물질 중 하나이고 그 풍부하기 때문입니다.
스키 잉은 마찰이 한 번 녹아도 도움이됩니다. 그러나 얼음을 절단하는 가중치가있는 와이어는 압력 용해 및 재 겔화입니다.
이전 연구를 잘 요약 한 또 다른 논문은 Dash et. al. $ ^ {[2]} $
참조 된 두 논문 모두 추가 읽기를위한 좋은 참고 자료를 제공합니다.
참조
- Calderon, C. 및 Mohazzabi, P. (2018) " 얼음의 예비 용융, 압력 용해 및 재생이 재검토되었습니다. " Journal of Applied Mathematics and Physics, 6, 2181-2191. https://doi.org/10.4236/jamp.2018.611183
온라인 미리보기 / 읽기 : https://www.researchgate.net/publication/328766489_Premelting_Pressure_Melting_and_Regelation_of_Ice_Revisited
- Drake, JG, Fu, H. 및 Wettlaufer, JS (1995) " 얼음의 사전 용융과 환경 적 결과. " 물리학 진척 보고서, 58, 115. es. 물리학 진척도 보고서, 58, 115. https://doi.org/10.1088/0034-4885/58/1/003
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- 환상적입니다. ' 이러한 주제에 대해 아직 새로운 자료가 게시되고 있다는 사실을 확인하게되어 기쁩니다. 자료를 공유해 주셔서 감사합니다.
- 문제 없습니다. '는 19 세기부터 과학자와 엔지니어를 괴롭혀 왔지만 '이 단어가 최종 단어인지 알지 못했지만 ' div id = “9a3fd1aa39″>
지난 1 년 동안 주제에 대한 새로운 내용을 보지 못했습니다.
답변
이 주제에 대해 대학원 공부를하는 동안 (표면 물리학에 관한) 책을 읽었던 기억이납니다. 아르곤 용융 온도 이하에서 고체 아르곤에 대한 강철 “스케이트”의 마찰에 대한 다이어그램이 있습니다. 다이어그램은 얼음에 대한 동일한 실험과 질적으로 동일했습니다. 온도가 녹는 점에 도달하면 마찰이 낮은 값으로 떨어졌습니다. 아르곤은 정기적으로 용융되므로 압력 용융이 불가능합니다. 그 책의 제목과 저자를 기억하지 못해 후회합니다. : = (Georg
2pressure melt에 대한 또 다른 사실 “: 스키는 어떻게 작동합니까? 스키 아래의 압력은 매우 낮습니다.
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- 그것이 ' 압력 용해에 대해 전혀 논쟁하지 않습니다. 스키와 스케이트가 악용 될 것으로 예상하는 이유 같은 메커니즘입니까? 눈과 얼음이 같은 속성을 갖는 이유는 무엇입니까?
Answer
음 , 단단한 얼음 덩어리가 있습니다. 양쪽 끝에있는 끈에 무게를 달고 얼음 위에 걸어 놓습니다. 끈은 실제로 전체 블록을 자르지 않고 일정 시간 동안 얼음을 통과합니다. 어떻게 이런 일이 발생합니까? 압력 용해 지뢰는 줄 아래의 얼음 양과 줄 위의 물이 다시 얼어 붙습니다.
답변
분자는 벌크보다 더 강하게 진동합니다. 상호 작용할 이웃 분자가 적습니다. 분명히 이것은 마찰을 줄이는 준 액체 물의 나노 미터 필름을 생성합니다.
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- 이것은 특정 온도 이하에서만 적용됩니다. 물 층이 필요하지 않습니다.
답변
Regelation -Regelation은 압력 하에서 녹고 압력이 감소하면 다시 얼어 붙는 현상입니다. 많은 소식통에 따르면 무거운 무게를 달고 얼음 블록 주위에가는 철사를 감아 재기 화를 증명할 수 있다고합니다.
아이스 스케이터 신발 : 
스케이터의 전체 무게가이 작은 영역에 집중되어 얼음이됩니다. 신발 속은 빠르게 녹습니다. [ Regelation ] 얼음을 물로 변환 (고압 얼음 때문에 온도 상승없이 물로 변환되며 일반적으로 얼음은 0에서 녹습니다. ℃). 따라서 약간의 얼음을 물로 대체하기 때문에 표면 마찰이 감소하고 스케이터가 쉽게 움직입니다.
용어 재생을 사용하는 이유는 무엇입니까? 압력 (또는) 변형으로 인해 소량의 얼음이 물에 가려져 전체 얼음이 깨지지 않고 (, 녹지 않아) 스케이트를 탈 수 있습니다.
또한 사람들은 wiki, 편집 요약
댓글
- 아이스 스케이팅 부분이 wikipedia 항목에 추가되었습니다. 오해로. 달리 증명할 수 없다면 위키피디아 항목을 출처로 인용하는 것은 현명하지 않다고 생각합니다.
- 10 년 전에 삭제되었지만 다시 추가되지 않았습니다. 또한 오해에 대한 출처와 함께 인용되었습니다 (현재 출처에 대한 액세스 권한이 ' 없습니다). 이것에 대한 좋은 증거를 제공 할 수 없다면, 당신은 말한 다른 것들과이 스레드의 목적에 반대하는 것입니다. 요점은이 압력이 명시된 효과에 충분하다는 것을 증명해야한다는 부담입니다. 많은 출처에서 ' 충분한 설명이라고 생각하지 않습니다.
- @JMac c ' mon, regelation is 얼음에 압력을 가하면 물이됩니다. 그러나 그 압력이 제거되면 물은 다시 얼음으로 덮입니다. ' 이런 일이 스케이팅을하는 동안 발생하지 않습니까?
- 스케이트의 압력이 ' -1 ° C와 같은 온도에서도 일시적으로 얼음을 녹일 수있을만큼 충분히 높습니다. 문제는 ' 그 규제가
물건. 문제는 상황을 정량적으로 분석 한 결과 효과가 국부적 인 용융을 유발할만큼 크지 않다는 것을 ' 보여줍니다. 아이스 스케이팅으로는 달성 할 수없는 압력이 필요하므로 현상을 설명하려면 추가 요소가 필요합니다. 귀하의 답변은 OP가 이미 설명 한 것 외에는 아무것도 제공하지 않으며 그의 문제를 설명했습니다. 수학적으로 달리 증명할 수없는 한 ' 답변하지 않습니다