Vladimir###
10.10.2012, 14:36
Как то время учебы в школе мне объясняли причины, по которым скользят коньки.
…. конек начинает движение по льду, плавит его, а потом начинается уже трение по пленке жидкости. Вроде бы правдоподобное объяснение, но факты из жни с ним как-то не сходятся.
Вода плавится при определенной температуре (пресная в районе 0С). Из этого должно следовать, что при понижении температуры скольжение коньков должно довольно быстро прекращаться. А лед, гад, почему-то остается скользким вплоть до -25- -30С. Как так? Знакомые хоккеисты мне это многократно подтверждали, да и сам я в жизни не один раз поскальзывался на льду и в -20С.
Изучая трибологию, я нашел верный ответ:
Атомы любого кристаллического тела удерживаются вместе силами электростатической природы. Внутри кристалла эти силы уравновешены, так как каждый атом имеет соседей, взаимно влияющих друг на друга. Но при выходе на поверхность этого твердого тела равновесие резко нарушается, так как внешние атомы уже не имеют более внешних соседей. Неуравновешенная энергия на поверхности жидкости приводит к такому эффекту как поверхностное натяжение, например, в кристалле же в верхнем слое нарушается четкая кристаллическая структура. Исследования льда показывают, что на поверхности всегда имеется один-два слоя молекул воды, несвязанной в кристаллическую структуру, и находящейся в аморфном состоянии. Эти молекулы воды не привязаны жестко к поверхности, и ведут себя подобно шарикам, рассыпанным по полу. Именно эти свободные молекулы и играют роль смазки на поверхности льда, именно на этих шариках мы и поскальзываемся.
Почему же вода всё же перестает быть скользкой при сильном понижении температуры ниже -25? Дело в том, что даже несвязанные в кристаллическую структуру молекулы любого вещества теряют подвижность, жидкость сначала густеет, а потом переходит в стекловидное образование. Типичные примеры аморфных переохлажденных жидкостей – это охлажденные жиры, смолы, пластики. Аморфная свободная вода на поверхности льда ведет себя также как и масло, с понижением температуры она постепенно густеет, а потом переходит в твердую стекловидную фазу. Таким образом, при температурах ниже -25- -30С вся свободная вода на поверхности льда связывается, лед даже на поверхности становится твердым, и теряет свою скользкость.
Иногда можно слышать, что во время тестов липучки отыгрывают у шипов при низких температурах. Происходит это именно из-за вышеописанных особенностей льда, так как резина хорошо цепляется за по-настоящему твердые покрытия без слоя смазки.
Такое строение льда объясняет то, что его скользкость не пропадает сразу при снижении температуры ниже нуля, а исчезает постепенно по мере стеклования свободной воды на поверхности.
…. конек начинает движение по льду, плавит его, а потом начинается уже трение по пленке жидкости. Вроде бы правдоподобное объяснение, но факты из жни с ним как-то не сходятся.
Вода плавится при определенной температуре (пресная в районе 0С). Из этого должно следовать, что при понижении температуры скольжение коньков должно довольно быстро прекращаться. А лед, гад, почему-то остается скользким вплоть до -25- -30С. Как так? Знакомые хоккеисты мне это многократно подтверждали, да и сам я в жизни не один раз поскальзывался на льду и в -20С.
Изучая трибологию, я нашел верный ответ:
Атомы любого кристаллического тела удерживаются вместе силами электростатической природы. Внутри кристалла эти силы уравновешены, так как каждый атом имеет соседей, взаимно влияющих друг на друга. Но при выходе на поверхность этого твердого тела равновесие резко нарушается, так как внешние атомы уже не имеют более внешних соседей. Неуравновешенная энергия на поверхности жидкости приводит к такому эффекту как поверхностное натяжение, например, в кристалле же в верхнем слое нарушается четкая кристаллическая структура. Исследования льда показывают, что на поверхности всегда имеется один-два слоя молекул воды, несвязанной в кристаллическую структуру, и находящейся в аморфном состоянии. Эти молекулы воды не привязаны жестко к поверхности, и ведут себя подобно шарикам, рассыпанным по полу. Именно эти свободные молекулы и играют роль смазки на поверхности льда, именно на этих шариках мы и поскальзываемся.
Почему же вода всё же перестает быть скользкой при сильном понижении температуры ниже -25? Дело в том, что даже несвязанные в кристаллическую структуру молекулы любого вещества теряют подвижность, жидкость сначала густеет, а потом переходит в стекловидное образование. Типичные примеры аморфных переохлажденных жидкостей – это охлажденные жиры, смолы, пластики. Аморфная свободная вода на поверхности льда ведет себя также как и масло, с понижением температуры она постепенно густеет, а потом переходит в твердую стекловидную фазу. Таким образом, при температурах ниже -25- -30С вся свободная вода на поверхности льда связывается, лед даже на поверхности становится твердым, и теряет свою скользкость.
Иногда можно слышать, что во время тестов липучки отыгрывают у шипов при низких температурах. Происходит это именно из-за вышеописанных особенностей льда, так как резина хорошо цепляется за по-настоящему твердые покрытия без слоя смазки.
Такое строение льда объясняет то, что его скользкость не пропадает сразу при снижении температуры ниже нуля, а исчезает постепенно по мере стеклования свободной воды на поверхности.