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乐鱼真人平台-你有没有想过:冰为什么这么滑?这个问题可不简单

2021-10-13 08:18

本文摘要:为什么冰这么滑?问题不仅仅是滑冰,作为冬季传统的户外活动,每年都会吸引很多人参加。但是你有没有想过为什么冰面这么滑?冰面带有天然润滑剂。当被问到为什么冰这么滑时,有些人可能会毫不犹豫地回答:“因为冰面足够光滑!”这个解释或许有一定道理,但真正在冰上滑过的人,在户外一定知道。 冰面往往很粗糙,一点也不光滑。但奇怪的是,一不留神,就会掉到冰上。 不用说,户外溜冰场,即使是冬天路边一堆碎冰,也能瞬间把人放下。另一个例子也可以证明这样的解释是不合理的。

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为什么冰这么滑?问题不仅仅是滑冰,作为冬季传统的户外活动,每年都会吸引很多人参加。但是你有没有想过为什么冰面这么滑?冰面带有天然润滑剂。当被问到为什么冰这么滑时,有些人可能会毫不犹豫地回答:“因为冰面足够光滑!”这个解释或许有一定道理,但真正在冰上滑过的人,在户外一定知道。

冰面往往很粗糙,一点也不光滑。但奇怪的是,一不留神,就会掉到冰上。

不用说,户外溜冰场,即使是冬天路边一堆碎冰,也能瞬间把人放下。另一个例子也可以证明这样的解释是不合理的。酒店干净的大理石地板比天然的冰面光滑很多,但是没有b,人们仍然可以像飞一样在上面行走。

像在冰面上一样小心翼翼。那么,是什么让冰如此光滑呢?事实上,如果你想让一个物体变得光滑,你只需要一层薄薄的润滑剂。

它可以是水、蜡、矿物油或细砂或石墨粉。润滑剂可以大大减少物体之间的摩擦。水是冰的天然润滑剂。

当我们站在冰面上时,我们的脚与冰面并不直接接触,而是被一层流体水膜隔开。冰上的水从哪里来?至此,冰面为什么会滑的问题已经解释了,但是还有一个问题没有解决——冰上的水是从哪里来的?我们都知道冰只有在零摄氏度时才会融化。上个月,北京的室外温度达到零下五六度,甚至低至零下十度。这个温度显然不足以融化冰面。

事实上,“冰在零摄氏度时会融化”。不准确。它忽略了一个重要前提,即只有在标准大气压下,冰的熔点才为零摄氏度。

早在 1850 年,科学家就发现增加压力会降低冰的熔点。第一个将这项定律与滑冰联系起来的人是爱尔兰物理学家约翰·乔利。

他认为,当人站在冰面上时,身体在冰面上产生的压力会使冰的熔点低于零摄氏度,从而使冰面融化并形成润滑水膜,使冰面很滑。.如果一个人穿着带有薄冰鞋的溜冰鞋,冰上的压力会更大,熔点会下降得更多。根据约翰乔利的计算,一个穿着溜冰鞋的成年人会对冰面施加超过标准大气压400倍的压力,可以将冰的熔点降低到-3。

摄氏度。追求。

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“冰上的水从何而来”的n句看似完美解决,但总有哪里不对。入冬后,我国东北地区气温可达零下几十度。按照约翰·乔利的理论,东北的冰应该不会融化,让人滑溜溜的,在上面很难滑。

然而,这种情况并非如此。“滑冰”是东北地区冬季日常活动之一。更别说东北了,一般花样滑冰场冰面上的最佳温度在-5.5摄氏度左右,花样滑冰鞋上的冰鞋很厚。

在大多数情况下,运动员是轻如燕的。约翰乔利的理论是完整的。无法解释。

更尴尬的是,在他的实验中,John Jolly 将冰鞋与冰面的接触面积设置为 0.02 平方英寸。但实际上,溜冰鞋很厚,接触面积比这个数字要大很多,这就是我。s 施加在冰面上的压力可能不足以使熔点下降这么多。

经实验计算,一个70公斤重的人站在溜冰鞋上,只能使冰的熔点降低0.017摄氏度。1939 年。

�� Frank Bowden 和 TP Hughes 提出,是鞋底或冰鞋与冰面摩擦产生的热量,使冰面融化并形成水膜。经过反复实验,他们认为与压力相比,摩擦力是融化冰面的主要因素。为了验证这一结论,他们甚至在海拔3346米的冰洞中搭建了实验场地,并使用了干冰、液化气等制冷技术。

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然而,他们的解释并没有让学术界满意。这时,一个念头在人们的脑海中浮现:冰本身的表面是不是有一层水? 20世纪中叶,随着广告。随着固体物理学和材料科学的深入,以及材料检测技术的更新,人们发现冰的表面自然存在着一层具有水和冰之间流动性的表面材料。

它不是冰融化后形成的水。即使温度低于熔点,这层材料也可以存在。有学者称之为“准液体层”。其厚度与温度有关。

温度越低于熔点,准液体层越薄。1987 年,科学家使用 X. 线衍射“看到”了冰面的微观结构,证实冰面上确实存在一层准液体。

进入21世纪,科学家们利用非线性光学进一步研究了冰面准液体的结构和性质。一些研究团队已经利用分子动力学的方法,利用计算机来模拟水分子在冰面上的排列。

甚至模拟水分子如何在冰面上“跑来跑去”。但这些水分子是润滑剂吗?生活中的润滑剂通常是油状的糊状,很少见到像水一样的质地。润滑剂不仅要具有良好的流动性,而且通常还要具有一定的弹性和粘度。

发表在《自然》杂志上的一项研究表明,科学家们使用类似于音叉和毫米玻璃珠的装置巧妙地测量了这层准液体的机械性能。音叉的振动带动小玻璃珠在冰面上滑动,加速度计捕捉到玻璃珠在此过程中的运动。科学家们在实验中发现,这层准液体可以看作是水和细小碎冰的混合物,比水粘稠得多。

�与油一样,但具有接近固体冰的弹性。适当的黏度和弹性使冰面上的准液体。

甚至比水更好的润滑效果,这就解释了为什么冰面比溅水的光滑地板更滑。对此,“冰为什么会滑”的问题有了更完整的解释。说了这么多,想必不少人已经控制不住了,想要马上去溜冰场炫耀自己的风采。

别着急,最后提醒大家一定要到正规的溜冰场滑冰,带好必要的护具,注意自身安全。来源:数字北京科学中心 编辑:张开新。


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