|
Переосмысление нашего понимания льда
|
|
|
|
Хотя лед может показаться довольно простым веществом, когда вы углубляетесь в его физику, все становится немного интереснее. По данным Американского химического общества, ожидается, что в мире будет от 20 до 74 963 различных форм льда (ранее в этом году ученые только что обнаружили 21—ю форму, получившую необычное название Ice XXI).
|
|
|
|
И вместе с этой сложностью возникает путаница, даже в отношении фундаментальных свойств обычного льда, остывшего в воде. Например, оказывается, что мы, возможно, были совершенно неправы относительно того, что делает лед скользким.
|
|
|
|
Обычная история гласит примерно следующее: давление, оказываемое на поверхность льда, приводит к его таянию, в результате чего образуется водянистая пленка, которая делает все скользким. В другой версии можно винить скорее трение, чем давление, утверждая, что трение объекта, движущегося по льду, нагревает предметы и создает водянистый слой. Однако, как отмечали ученые в статье для The Conversation еще в 2024 году, это не совсем объясняет, почему лед остается скользким при температуре значительно ниже точки замерзания. В конце концов, льду, образовавшемуся при температуре -20 градусов по Цельсию, потребовалось бы давление, в 500 раз превышающее давление обычного конька, чтобы превратиться в жидкость (если бы причиной этого явления было только давление).
|
|
|
|
К счастью, ученые из Саарского университета в Германии, возможно, наконец-то нашли решение. “До сих пор считалось, что кататься на лыжах при температуре ниже -40 градусов по Цельсию невозможно, потому что просто слишком холодно для образования тонкой пленки смазочной жидкости под лыжами”, - сказал Мартин Мюзер, один из исследователей, сделавших это открытие из Саарского университета, в заявлении для прессы. - Это тоже, как оказалось, неверно.
|
|
|
|
|
|
|
Опубликовав свои результаты в журнале Physical Review Letters, команда ученых с помощью усовершенствованного компьютерного моделирования обнаружила, что именно молекулярные диполи, а не температура, трение или давление, на самом деле ответственны за скользкость льда.
|
|
|
|
Диполи возникают, когда участки в молекуле имеют частичные положительные и отрицательные заряды. Когда жидкость становится твердой, молекулы выстраиваются в решетку (известную как лед), и, по словам авторов, когда кто-то наступает на лед, новый материал, вступающий в контакт со льдом, нарушает ориентацию диполей в верхнем слое молекул льда. “В трехмерном пространстве эти диполь-дипольные взаимодействия становятся ”нарушенными"", - сказал Мюзер в заявлении для прессы. Это нарушение в конечном итоге приводит к тому, что лед превращается в жидкость.
|
|
|
|
И это молекулярное поведение сохраняется даже при понижении температуры почти до абсолютного нуля, хотя при таких температурах образующуюся пленку трудно назвать водой. Ученые отмечают, что это вещество будет более вязким, чем мед, который не совсем подходит для катания на лыжах.
|
|
|
|
Источник
|
