Sommige studieboeken die ik tegenkwam, en een huiswerkopdracht die ik jaren geleden moest doen, suggereerden dat de reden waarom we op ijs kunnen schaatsen de eigenaardige $ p (T) $ -curve van de ijswatergrens. De redenering is dat als gevolg van de hoge druk die de schaatsen op het ijs uitoefenen, deze smelt bij temperaturen onder $ 273 K $ en dus een dunne vloeistoflaag vormt waarop we kan schaatsen. Het werd toen genoemd als een leuk feit dat je kon schaatsen op een planeet met meren met bevroren dioxide, omdat dat gas de $ p (T) $ -curve de andere heeft om de hoek.

Mijn berekeningen op dat moment vertelden me dat dit, pardon mijn Frans, onzin was. De druk was bij lange na niet hoog genoeg om het smeltpunt te verlagen tot zelfs maar $ – 0,5 $ graden Celsius.

Ik veronderstel dat het een beetje ander mechanisme, waarschijnlijk gerelateerd aan de kristalstructuur van ijs, maar ik “zou het erg waarderen als iemand met meer kennis er iets over zou kunnen vertellen.

Opmerkingen

  • Ik ‘ ben er vrij zeker van dat dit een probleem was op het eindexamen van mijn niet-gegradueerde thermodynamica-les 😉 dus ik denk tenminste dat je berekening redelijk is. Ik ‘ weet / herinner me echter niet wat de echte reden is.
  • Welnu, deze analyse negeert volledig dat wanneer je skate je niet staat, maar dat je het wel bent in beweging. Er moet wat wrijving zijn tussen de schaatsen en het ijs en dit moet voldoende warmte geven om het ijs te laten smelten en een dunne waterfilm te creëren. Dit is tenminste mijn intuïtie (misschien helemaal verkeerd).
  • De bindingsenergie nabij een oppervlak is anders dan de bindingsenergie in bulk, en het is mogelijk dat je een dunne oppervlaktelaag smelt zonder de bulk te smelten.
  • Een nieuwe publicatie over de kwestie: phys.org/news/2018-05-slipperiness-ice.html

Antwoord

Ja, dit is waar dat de druk te klein is, maar de echte verklaring is nog niet gerechtvaardigd. Niettemin is het gezonde verstand dat er een smerende film van water of op zijn minst abnormaal ijs is. Zie voor een overzicht: http://lptms.u-psud.fr/membres/trizac/Ens/L3FIP/Ice.pdf

Reacties

  • De druk is te laag om in bulk te smelten, maar het smelten van het oppervlak is anders, en dit is de relevante kwestie. Door een oppervlak van waterijs samen te drukken, zal een oppervlak smelten, maar door het oppervlak van andere materialen samen te drukken, zal elke oppervlaktevloeistof stollen, omdat vloeibaar ijs een kleiner volume heeft. De uitleg is fundamenteel correct, het smelten van de massa is niet relevant.
  • @RonMaimon: Als er onregelmatigheden in het ijs of het mes zijn, zou ‘ t de de druk op die punten bijna oneindig is, tenzij of totdat de H2O eronder bezweek? Ik zou denken dat in ieder geval een deel van het gewicht van de schaatser zou worden gedragen door vloeibaar water, tenzij het gecomprimeerde water vloeibaar werd, zichzelf opnieuw vormde naar een configuratie met een lagere druk en opnieuw bevroor. Zouden skis effectief zijn bij -35 op een gepolijste bevroren ijslaag?
  • @supercat: De druk zal ‘ t oneindig zijn omdat de Young-modulus van ijs niet oneindig – het is niet oneindig star; het ‘ is tot op zekere hoogte samendrukbaar en zal onder druk een beetje meegeven (comprimeren). Het kan ook lokaal destructief breken en verplaatst worden als stof / scherven zonder faseverandering.
  • @SF .: Ik zou compressie, breken en smelten beschouwen als vormen van ” wijken “. Mijn punt is dat, zelfs als er ‘ niet genoeg druk zou zijn om ijs te laten smelten als het gewicht gelijkmatig op een schaats zou worden aangebracht, sommige gebieden onder een schaats gewoonlijk onder veel hogere druk zullen staan dan anderen.

Antwoord

De bewering dat de schaats niet genoeg druk uitoefent om ijs te smelten, is onjuist. Stel je voor dat de schaats verticaal wordt neergelaten totdat deze een perfect vlak oppervlak van ijs raakt. Het eerste contactoppervlak (voordat het blad in het ijs begint te zinken) zou onberekenbaar klein zijn en de begindruk onberekenbaar groot vanwege krommingen. De “rocker” van een typische freestyle blade heeft een straal van 1,8 meter; zijn “holte” van 7/16 tot 10/16 inch. Het blad is typisch 0,15 inch dik, dus de twee randen hebben “bijt” hoeken van 7 tot 10 graden. De snelheid waarmee een rand ijs zou kunnen smelten en inzinken, zou worden beperkt door warmtegeleiding. In een dynamische situatie, waarbij de schaatser met een goede snelheid voortglijdt, zou viskeuze dissipatie in de dunne laag smeerwater een deel van de warmte genereren.Als de baan van de schaatser gekromd is, maar de kromming van de rocker vermenigvuldigd met sin ( tilt ) is slecht afgestemd op de kromming van de baan, dan zullen er extra wrijving en geluidseffecten zijn als de rand het ijs op kauwt.

Antwoord

Deze vraag wordt al eeuwenlang fel bestreden.

Calderon & Mohazzabi $ ^ {[1]} $ geven een uitstekende samenvatting van de verschillende theorieën die door de jaren heen zijn voorgesteld om uit te leggen waarom ijs zo glad is in hun paper ” Voorsmelten, druksmelten en regelering van ijs opnieuw bezocht ”

Ze bieden zowel theoretisch als experimenteel bewijs dat noch druksmelten, noch wrijvingssmelten alleen verklaren het fenomeen en concluderen uit onder meer atoomkrachtmicroscopie dat er een voorsmeltende Quasi-vloeistof-oppervlaktelaag is met speciale eigenschappen – Dit werd oorspronkelijk voorgesteld door Faraday en Thompson in de jaren 1850 – die, in combinatie met wat druksmelten, schaatsen mogelijk maken.

In feite wijzen ze op ander onderzoek waaruit blijkt dat ijs niet de enige vaste stof is die zich anders gedraagt aan het oppervlak wanneer dichtbij zijn smeltpunt. De belangrijkste reden waarom we ijs opmerken, is omdat het een van de weinige stoffen is die we tegenkomen dat bijna zijn smeltpunt heeft en zijn overvloed is.

Skiën wordt ook geholpen door eenmaal door wrijving te smelten beweging begint. De verzwaarde draad die door het ijs snijdt, is echter druksmelten en regulatie.

Een ander artikel dat eerder onderzoek goed samenvat, is dat van Dash et. al. $ ^ {[2]} $

Beide artikelen waarnaar wordt verwezen, geven ook een goede set referenties voor verder lezen.

Verwijzingen

  1. Calderon, C. en Mohazzabi, P. (2018) ” Voorsmelten, druksmelten en regelatie van opnieuw bezocht ijs. ” Journal of Applied Mathematics and Physics, 6, 2181-2191. https://doi.org/10.4236/jamp.2018.611183

Bekijk / lees online op: https://www.researchgate.net/publication/328766489_Premelting_Pressure_Melting_and_Regelation_of_Ice_Revisited

  1. Drake, JG, Fu, H. en Wettlaufer, JS (1995) ” Het voorsmelten van ijs en de gevolgen voor het milieu. ” Rapporten over vooruitgang in de natuurkunde, 58, 115. es. Reports on Progress in Physics, 58, 115. https://doi.org/10.1088/0034-4885/58/1/003

Opmerkingen

  • Fantastisch. Geweldig om te zien dat er ‘ s nog steeds nieuw materiaal over deze onderwerpen wordt gepubliceerd. Bedankt voor het delen van de paper.
  • Geen probleem. Het ‘ valt wetenschappers en ingenieurs al sinds de 19e eeuw lastig, ‘ weet niet of dit het laatste woord is, maar ik heb ‘ Ik heb het afgelopen jaar niets nieuws over het onderwerp gezien.

Antwoord

Ik herinner me dat ik in een boek (over oppervlaktefysica) las tijdens mijn afstudeeronderzoek over dit onderwerp. Er was een diagram van de wrijving van een stalen “schaats” op vast argon bij en onder de smelttemperatuur van argon. Het diagram was kwalitatief identiek aan hetzelfde experiment voor ijs. De wrijving daalde tot lage waarden wanneer de temperatuur het smeltpunt naderde. Argon smelt regelmatig, daarom is smelten onder druk niet mogelijk. Het spijt me dat ik de titel en de auteur van dat boek niet heb onthouden: = (Georg

Nog een feit tegen 2-druksmelten “: hoe werkt skiën? De druk onder een ski is erg laag.

Reacties

  • Dat is helemaal geen argument ‘ tegen het smelten van druk. Waarom zou je verwachten dat skiën en skaten misbruik maken van hetzelfde mechanisme? Waarom zou je verwachten dat sneeuw en vast ijs dezelfde eigenschappen hebben?

Antwoord

Nou , met een stevig blok ijs. Combineer gewichten aan een touwtje aan beide uiteinden en hang het over het ijs. Het touwtje zal in de loop van de tijd door het ijs gaan, zonder het hele blok daadwerkelijk door te snijden. Hoe kan dit gebeuren? onder druk smeltende minuscule hoeveelheden ijs onder de draad en het water dat opnieuw bevriest boven de draad.

Antwoord

Er werd aangetoond dat oppervlaktewater moleculen trillen sterker dan die in de massa, met minder naburige moleculen om mee te interageren. Blijkbaar creëert dit een nanometrische film van quasi-vloeibaar water die wrijving vermindert.

Opmerkingen

  • dit geldt alleen tot een bepaalde temperatuur waaronder u hoeft geen laag water te hebben.

Antwoord

Regelering -Regelering is het fenomeen van smelten onder druk en weer bevriezen wanneer de druk wordt verlaagd. Veel bronnen stellen dat regelatie kan worden aangetoond door een dunne draad om een blok ijs te lussen, waaraan een zwaar gewicht is bevestigd.

Schaatsschoenen:

Het hele gewicht van de schaatser is geconcentreerd op dit kleine deel van het gebied, dus ijs onder schoenen smelt snel [vanwege Regelgeving ] waarbij ijs in water wordt omgezet (merk op dat ijs door hoge druk in water wordt omgezet zonder temperatuurverhoging, meestal smelt ijs bij 0 ℃). Vandaar dat door het vervangen van een bepaalde hoeveelheid ijs door water, de wrijving van het oppervlak afneemt en de schaatser gemakkelijk beweegt.

Waarom de term regelation gebruiken? Omdat door druk (of) spanning, een kleine hoeveelheid ijs wordt bedekt met water, breekt het hele ijs niet (, smelt), waardoor schaatsen mogelijk wordt.

Ook: mensen probeerden toe te voegen op wiki, samenvatting bewerken

Opmerkingen

  • Het deel over schaatsen is toegevoegd aan het wikipedia-item als een misvatting. Tenzij u het tegendeel kunt bewijzen, denk ik dat het onverstandig is om dat Wikipedia-item als bron te vermelden.
  • Het is 10 jaar geleden verwijderd en nog steeds niet terug toegevoegd. Het werd ook geciteerd met een bron in de misvattingen (ik heb momenteel geen ‘ toegang tot de bron). Tenzij u een goed bewijs hiervan kunt leveren, gaat u in tegen de andere dingen die worden gezegd en het doel van deze thread. Het punt is dat de last op jou rust om te bewijzen dat deze druk voldoende is voor de genoemde effecten. Veel bronnen geloven niet dat ‘ de uitleg is die goed genoeg is.
  • @JMac c ‘ mon, regelation is gebeld wanneer we druk uitoefenen op ijs en dat verandert in water. Maar als die druk wegvalt, wordt water weer ijs. Don ‘ is dit wat er gebeurt tijdens het skaten?
  • De druk van skates lijkt niet op ‘ bijna hoog genoeg zijn om tijdelijk ijs te laten smelten bij temperaturen zelfs als -1 ° C. Het probleem is niet ‘ t die regelgeving niet ‘ een ding. Het probleem is dat kwantitatieve analyse van de situatie aantoont dat het effect niet ‘ t groot genoeg is om zelfs plaatselijk smelten te veroorzaken. Je zou druk nodig hebben die je niet bereikt door op ijs te schaatsen, dus er zijn aanvullende factoren nodig om het fenomeen te beschrijven. Uw antwoord biedt niets verder dan wat het OP al heeft beschreven en beschreef vervolgens zijn probleem ermee. Tenzij u wiskundig anders kunt bewijzen, beantwoordt dit niet ‘

Geef een reactie

Het e-mailadres wordt niet gepubliceerd. Vereiste velden zijn gemarkeerd met *