Через що лід такий слизький
LivelyPlanet Кращі фотографії з усього світу Повна версія сайту
Перший приходить на розум відповідь - тому що він гладкий. І правда, відсутність пошкоджень і шорсткостей зменшує тертя між поверхнями. Однак саме лід, а не більш економічне синтетичне покриття по сей день використовують для катання на ковзанах.
Значно знижує тертя мастило між поверхнями. У машинобудуванні це - індустріальні масла, в кулінарії - рослинні і тваринні жири, а в катанні на льоду - вода. Однак температура замерзання води відома кожному - це 00С, а кататися на ковзанах можна і в -100С, і в -200С. Здавалося б, воді взятися нізвідки.
Іноді поява тонкої плівки води на крижаній поверхні пояснюється досить великим тиском полозів на лід. Дійсно, під ковзанами дорослої людини масою близько 70 кг створюється тиск, в 15 разів перевищує атмосферний. Однак навіть таке зусилля здатне розплавити лід лише при температурі -0,10С.
Ще одна поширена версія пояснює появу води на поверхні ковзанки дією сили тертя при русі полозів по льоду. Але ця теорія замовчує про те, чому ми сковзаємо навіть тоді, коли намагаємося встояти на місці. Тертя в такі моменти не виникає, а шар води, тим не менш, є.
Раціональне пояснення було отримано тільки в кінці 90-х років ХХ століття за допомогою AFM-мікроскопії (мікроскопії рельєфу поверхонь). Вчені з'ясували, що швидкість коливання молекул льоду, що знаходяться у поверхні, в 100 000 разів більше швидкості коливань у внутрішніх шарах. Це призводить до того, що поверхня льоду вже не має чіткої кристалічної структури і за будовою швидше нагадує рідину, ніж тверде тіло.
Виходить, що навіть при дуже низьких температурах на поверхні льоду присутня найтонша водяна плівка, що робить його слизьким. Але чим нижче температура навколишнього середовища, тим гірше ковзання, адже шар води стає все тонше і тонше.
Так, при 50С товщина водяної плівки - близько 100 нанометрів (тобто одна десятитисячна міліметра), при -350С - близько 10 нм, а при -1700С утворюється шар води завтовшки всього в одну молекулу. Ковзати на ковзанах в цих умовах було б досить проблематично.