Unele manuale pe care le-am întâlnit și o sarcină pe care a trebuit să o fac acum câțiva ani, au sugerat că motivul pentru care putem patina pe gheață este $ p (T) $ -curba limitei gheață-apă. Raționamentul este că, datorită presiunii ridicate pe care patinele o pun pe gheață, se va topi la temperaturi sub 273 K $ și astfel va oferi o peliculă subțire de lichid pe care vom poate patina. Apoi a fost menționat ca un fapt distractiv că ai putea patina pe gheață pe o planetă cu lacuri de dioxid înghețat, deoarece acel gaz are $ p (T) $ -curbați cealaltă în jurul valorii.

Calculele mele de la acea vreme mi-au spus că acesta este, scuzați-mi francezii, bollocks. Presiunea nu a fost suficient de mare pentru a reduce punctul de topire până la ceva de genul $ – 0,5 $ grade Celsius.

Presupun că este ceva alt mecanism, probabil legat de structura cristalină a gheții, dar aș fi apreciat cu adevărat dacă cineva mai bine informat ar putea spune ceva despre asta.

Comentarii

  • Sunt ‘ destul de sigur că a fost o problemă la examenul final pentru clasa mea de termodinamică ;-), deci cel puțin cred că calculul dvs. este rezonabil. Nu ‘ nu știu / îmi amintesc care este motivul real.
  • Ei bine, această analiză ignoră complet faptul că atunci când patinezi nu stai în picioare, dar ești de fapt in miscare. Ar trebui să existe o anumită frecare între patine și gheață și aceasta ar trebui să ofere suficientă căldură pentru a topi gheața și a crea o peliculă subțire de apă. Cel puțin aceasta este intuiția mea (poate complet greșită).
  • Energia de legare de lângă o suprafață este diferită de energia de legare în vrac și este posibil să topiți un strat subțire de suprafață fără a topi vracul.
  • O nouă publicație privind problema: phys.org/news/2018-05-slipperiness-ice.html

Răspuns

Da, este adevărat că presiunea este prea mică, dar adevărata explicație nu este încă justificată. Cu toate acestea, bunul simț este că există o peliculă lubrifiantă de apă sau cel puțin gheață anormală. Pentru o prezentare generală, consultați: http://lptms.u-psud.fr/membres/trizac/Ens/L3FIP/Ice.pdf

Comentarii

  • Presiunea este prea mică pentru topirea în vrac, dar topirea suprafeței este diferită și aceasta este problema relevantă. Comprimarea unei suprafețe de apă-gheață va topi o anumită suprafață, dar comprimarea suprafeței altor materiale va solidifica orice lichid de suprafață, deoarece gheața lichidă are un volum mai mic. Explicația este fundamental corectă, topirea în vrac este irelevantă.
  • @ RonMaimon: Dacă există nereguli în gheață sau în lamă, nu ‘ ar fi presiunea în acele puncte este aproape infinită, cu excepția cazului în care sau până când H2O de sub ele a cedat? Aș crede că cel puțin o parte din greutatea patinatorului ar fi suportată de apă lichidă, cu excepția cazului în care apa comprimată s-a lichidat, s-a remodelat la o configurație cu presiune mai mică și s-a înghețat. Schiurile ar fi eficiente la -35 pe o foaie de gheață înghețată lustruită?
  • @supercat: Presiunea câștigată ‘ nu ar fi infinită deoarece modulul Young de gheață nu este infinit – nu este infinit de rigid; ‘ este compresibil într-un anumit grad și va ceda (comprima) sub presiune puțin. De asemenea, se poate rupe local distructiv și poate fi deplasat ca praf / cioburi fără schimbarea fazei.
  • @SF .: Aș considera compresia, ruperea și topirea ca forme de ” cedând „. Ideea mea este că, chiar dacă nu ar exista ‘ presiune suficientă pentru ca gheața să se topească dacă greutatea ar fi aplicată în mod uniform pe o patină, unele zone sub patină vor fi de obicei sub o presiune mult mai mare decât altele.

Răspuns

Afirmația că patina nu exercită suficientă presiune pentru a topi gheața este greșită. Imaginați-vă că patina este coborâtă vertical până când atinge o suprafață perfect plană de gheață. Zona de contact inițială (înainte ca lama să înceapă să se scufunde în gheață) ar fi incalculabil de mică, iar presiunea inițială incalculabil de mare din cauza curburilor. „Rockerul” tipic al lamei freestyle are o rază de 6 picioare; „golul” său de 7/16 până la 10/16 inch. Lama are de obicei o grosime de 0,15 inci, astfel încât cele două margini ale sale au unghiuri de „mușcătură” de 7 până la 10 grade. Rata la care o margine ar putea topi gheața și ar putea să se scufunde ar fi limitată de conducerea căldurii. Într-o situație dinamică, cu patinatorul care alunecă cu o viteză bună, disiparea vâscoasă în stratul subțire de apă lubrifiantă ar genera o parte din căldură.Dacă traiectoria patinatorului este curbată, dar curbura rockerului înmulțită cu păcatul ( înclinare ) este slab potrivită cu curbura traiectoriei, atunci vor exista efecte suplimentare de frecare și sunet pe măsură ce marginea mestecă gheața.

Răspuns

Această întrebare a fost puternic contestată de vârste.

Calderon & Mohazzabi $ ^ {[1]} $ oferă o sumă excelentă a diferitelor teorii propuse de-a lungul anilor pentru a explica de ce gheața este atât de alunecoasă în hârtie ” Reîmprospătarea, topirea presiunii și regelarea gheții revizuite ”

Oferă atât dovezi teoretice, cât și experimentale că nici topirea sub presiune și nici topirea prin frecare nu explică fenomenul și concluzionează din microscopia cu forță atomică, printre alte dovezi, că există un strat de suprafață Quasi-lichid pre-topire cu proprietăți speciale – Acest lucru a fost propus inițial de Faraday și Thompson în anii 1850 – care, în conjugare cu o anumită topire de presiune, fac posibilă patinajul.

De fapt, indică alte cercetări care arată că gheața nu este singurul solid care se comportă diferit la suprafață atunci când aproape de punctul său de topire. Principalele motive pentru care observăm gheața se datorează faptului că este una dintre puținele substanțe pe care le întâlnim, care este aproape de punctul său de topire atunci când o întâlnim și abundența sa.

Schiatul este, de asemenea, ajutat de topirea fricțiunii Cu toate acestea, sârmele ponderate care taie gheața sunt topirea și regelarea presiunii.

O altă lucrare care rezumă bine cercetările anterioare este aceea a lui Dash et. al. $ ^ {[2]} $

Ambele lucrări la care se face referință oferă, de asemenea, un set bun de referințe pentru lectură ulterioară.

Referințe

  1. Calderon, C. și Mohazzabi, P. (2018) ” Fuzionare, topire sub presiune și regelarea gheții revizuite. ” Journal of Applied Mathematics and Physics, 6, 2181-2191. https://doi.org/10.4236/jamp.2018.611183

Previzualizați / citiți online la: https://www.researchgate.net/publication/328766489_Premelting_Pressure_Melting_and_Regelation_of_Ice_Revisited

  1. Drake, JG, Fu, H. și Wettlaufer, JS (1995) ” Topirea gheții și consecințele sale de mediu. ” Rapoarte privind progresul în fizică, 58, 115. es. Rapoarte privind progresul în fizică, 58, 115. https://doi.org/10.1088/0034-4885/58/1/003

Comentarii

  • Fantastic. Minunat să văd că există încă ‘ materiale noi publicate pe aceste subiecte. Vă mulțumim că ați distribuit hârtia.
  • Nicio problemă. ‘ a fost înșelător oamenii de știință și ingineri încă din secolul al XIX-lea, nu ‘ nu știu dacă acesta este ultimul cuvânt, dar nu am ‘ nu a văzut nimic nou în legătură cu acest subiect în ultimul an sau ceva.

Răspuns

Îmi amintesc că am citit într-o carte (despre fizica suprafețelor) în timpul studiului meu de licență pe acest subiect. A existat o diagramă de frecare a unei „patine” de oțel pe argon solid la și sub temperatura de topire a argonului. Diagrama a fost calitativ identică cu același experiment pentru gheață. Fricțiunea a scăzut la valori scăzute când temperatura a atins punctul de topire. Argonul se topește regulat, din acest motiv topirea sub presiune nu este posibilă. Regret că nu am memorat titlul și autorul acelei cărți: = (Georg

Un alt fapt împotriva topirii 2presiunii „: cum funcționează schiul? Presiunea sub un schi este foarte mică.

Comentarii

  • Acest lucru nu ‘ nu argumentează deloc împotriva topirii presiunii. De ce v-ați aștepta ca schiul și patinajul să fie exploatate? același mecanism? De ce v-ați aștepta ca zăpada și gheața solidă să aibă aceleași proprietăți?

Răspuns

Ei bine , având un bloc solid de gheață. Atașați greutăți la un șir de ambele capete și atârnați-l peste gheață. Șirul va trece prin gheață într-o perioadă de timp, fără a tăia efectiv întregul bloc. Cum se întâmplă acest lucru? minescule de topire sub presiune cantități de gheață sub șir și apa care se reîngheță deasupra șirului.

Răspuns

S-a arătat că apa de suprafață moleculele vibrează mai puternic decât cele din vrac, având mai puține molecule vecine cu care să interacționeze. Se pare că acest lucru creează o peliculă nanometrică de apă cvasi-lichidă care reduce fricțiunea.

Comentarii

  • acest lucru este adevărat doar până la anumite temperaturi sub care nu trebuie să aveți un strat de apă.

Răspuns

Regelation -Regelation este fenomenul de topire sub presiune și înghețare din nou când presiunea este redusă. Multe surse afirmă că regelarea poate fi demonstrată prin buclarea unui fir fin în jurul unui bloc de gheață, cu o greutate mare atașată la acesta.

Pantofi pentru patinatori:

Greutatea totală a patinatorului este concentrată la această mică porțiune a zonei, deci gheața sub încălțăminte se topește rapid [datorită Regelation ] convertind gheața în apă (observați că din cauza presiunii ridicate gheața se transformă în apă fără creșterea temperaturii, în general gheața se topește la 0 ℃). Prin urmare, datorită înlocuirii unei cantități de gheață cu apă, fricțiunii suprafeței scad și patinatorului se mișcă ușor.

De ce să folosim termenul de regelare? Deoarece datorită presiunii (sau) tensiunii, o cantitate mică de gheață este acoperită de apă, gheața întreagă nu se sparge (, se topește), făcând posibilă patinarea.

De asemenea: oamenii au încercat să adauge pe wiki, editați rezumatul

Comentarii

  • Partea despre patinaj pe gheață a fost adăugată la intrarea Wikipedia ca o concepție greșită. Cu excepția cazului în care puteți demonstra contrariul, cred că nu este înțelept să citați acea intrare wikipedia ca sursă.
  • A fost eliminată acum 10 ani și încă nu a fost adăugată înapoi. De asemenea, a fost citat cu o sursă în concepțiile greșite (nu am ‘ momentan acces la sursă). Cu excepția cazului în care puteți oferi o dovadă bună a acestui lucru, vă opuneți celorlalte lucruri spuse și scopului acestui fir. Ideea este că povara este asupra ta pentru a dovedi că această presiune este suficientă pentru efectele declarate. Multe surse nu ‘ nu cred că este o explicație suficient de bună.
  • @JMac c ‘ lun, regelarea este numit atunci când aplicăm presiune pe gheață și care se transformă în apă. Dar când această presiune este eliminată, apa se acoperă din nou în gheață. Nu ‘ nu ți se întâmplă acest lucru în timp ce patinezi?
  • Presiunile de pe patine nu ‘ par să să fie aproape suficient de ridicat pentru a topi temporar gheața la temperaturi chiar cum ar fi -1 ° C. Problema nu este ‘ t că regulamentul nu este ‘ ta chestie. Problema este că analiza cantitativă a situației arată că efectul nu este ‘ t suficient de mare pentru a provoca chiar topirea localizată. Ai avea nevoie de presiuni pe care nu le vei obține patinând pe gheață, așa că sunt necesari factori suplimentari pentru a descrie fenomenul. Răspunsul dvs. nu oferă nimic dincolo de ceea ce OP a descris deja și apoi a descris problema sa cu el. Cu excepția cazului în care puteți demonstra matematic contrariul, acest lucru nu ‘ nu-i răspunde

Lasă un răspuns

Adresa ta de email nu va fi publicată. Câmpurile obligatorii sunt marcate cu *