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usdt无需实名买卖(www.caibao.it):冰为什么这么滑? 这个问题可不简朴

admin 快讯 2021-02-10 25 0

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  溜冰作为冬季的传统户外项目,每年都能吸引很多人介入其中。但你有没有想过,为什么冰面会这么滑呢?

  冰面自带自然润滑剂

  问起冰为什么那么滑,可能有些人会不假思索地回覆:“由于冰面足够滑腻!”

  这个注释或许有几分原理,可真正滑过冰的人一定知道,户外的冰面往往很粗拙,基本就不滑腻。但奇怪的是,只要稍不留神,走在冰面上就能摔一跤。不必说室外冰场,就算是冬天路边一摊积水结成的碎冰碴子,也能瞬间把人放倒。

  另外一个例子也能证实,这样的注释是不合理的。

  酒店里清洁的大理石地板要比自然冰面滑腻得多,可人们依旧能在上面健步如飞,不用像在冰面上那样战战兢兢。

  那么,到底是什么让冰面云云滑腻?

  实在,想让物体变滑,只需薄薄一层润滑剂即可,它可以是水、蜡、矿物油,也可以是细砂粒、石墨粉。润滑剂能大大降低物体间的摩擦。而水就是冰面自带的自然润滑剂。当我们站在冰面上时,脚部并不与冰面直接接触,而是隔着一层具有流动性的水膜。

  冰面上的水从何而来

  讲到这里,冰面为什么滑的问题已经注释完了,但仍有一个问题未被解决——冰面上的水从何而来?

  我们都知道,冰在零摄氏度时才会融化。上个月北京室外温度可达零下五六度,甚至还曾低至零下十多度,这个温度显然不足以让冰外面融化。

  实在,“冰在零摄氏度时会融化”并不准确,它忽略了一个主要的条件,即只有在一个标准大气压下,冰的熔点才为零摄氏度。

  早在1850年,科学家就发现增添压强会使冰的熔点降低。第一个把这个纪律和溜冰联系起来的人是爱尔兰物理学家约翰·乔利。

  他以为,当人站在冰面上时,身体对冰面发生的压强会使冰的熔点低于零摄氏度,让冰的外面融化,形成一层具有润滑作用的水膜,使冰面变滑。人若是穿上有薄薄冰刀的溜冰鞋,那么施加在冰上的压强会更大,熔点就会下降得更多。

  据约翰·乔利的盘算,穿着冰鞋的成年人会给冰外面施加跨越标准大气压400多倍的压强,能使冰的熔点降到-3.5摄氏度。

  “冰面上的水从何而来”的问题似乎被完美地解决了,但总有一些不对劲的地方。入冬后,我国东北地区的气温能到达零下几十度,根据约翰·乔利的理论,东北的冰面应该不会融化,不会让人滑倒,也很难在上面滑行。然而事实并非云云,在冰面上“滑刺溜”是东北一样平常冬季流动之一。

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  且不说东北,一样平常名堂溜冰场冰面的更佳温度约为-5.5摄氏度,且名堂溜冰鞋上的冰刀很厚,绝大多数情况下运动员也是身轻如燕,约翰·乔利的理论完全无法对其举行注释。

  更尴尬的是,约翰·乔利在实在验中,将冰刀与冰面的接触面积设定为0.02平方英寸。

  但事实上冰刀是很厚的,接触面积要远大于这个数,这意味着冰面被施加的压强可能远不足以让熔点下降得云云之多。曾有人实验测算,一个70公斤的人站在冰刀上,只能让冰的熔点降低0.017摄氏度。

  1939年,弗兰克·鲍登和T·P·休斯提出,是鞋底或冰刀与冰面之间摩擦发生的热量,促使冰面融化,形成了一层水膜。

  经频频实验,他们以为相比于压强,摩擦是使冰外面融化的主要因素。为了验证这个结论,他们甚至将实验地址设在了海拔3346米的冰凉岩穴中,还动用了干冰、液化气体等制冷手艺。

  然而,他们二人的注释并未让学界满足。

  此时,一个念头在人们脑中发生:会不会冰的外面自己就存在着一层水呢?

  20世纪中期,随着固体物理与质料科学的提高,以及质料探测手艺手段的更新,人们发现在冰的外面自然存在一层介乎于水与冰之间、具有流动性的外面态物质。

  它并非是冰融化后形成的水,即便温度低于熔点,这层物质也能存在,一些学者将其称为“准液体层”。它的厚度和温度有关,温度低于熔点越多,这层准液体就越薄。

  1987年,科学家行使X射线衍射“看”到了冰外面的微观结构,证实了冰外面确实存在着一层准液体。

  进入21世纪,科学家们用非线性光学的方式进一步研究了冰外面准液体的结构与性子。另有一些研究团队用分子动力学方式拿盘算机模拟了冰外面水分子的排列方式,甚至模拟出了水分子若何在冰外面“跑来跑去”。

  但这些水分子就是润滑剂吗?生涯中的润滑剂通常是油状的、膏状的,很少瞥见像水一样质地的。润滑剂不仅要有很好的流动性,通常还要有一定的弹性和黏度。

  发表于《自然》杂志的一项研究显示,科学家们用一个类似音叉的装置和毫米级的玻璃珠巧妙地测量了这层准液体的力学特征。音叉振动动员小玻璃珠在冰面滑移,加速计则捕捉到这一过程中玻璃珠的运动状态。

  科学家在实验中发现,这层准液体可以被看作是水和细小碎冰的混合物,它的黏性比水大得多,犹如油一样平常,同时也具有靠近固态冰的弹性。合适的黏性与弹性使得冰外面的准液体甚至比水的润滑效果还好,这也就注释了为什么冰面比泼了水的滑腻地板还滑。

  就此,“冰为什么滑”这个问题有了较为完整的注释。

  说了这么多,想必很多人已经按捺不住,想马上去冰场一展风采了。别着急,最后提醒人人,一定要在正规冰场溜冰,同时佩戴好需要的护具,注重自身平安。

  (泉源:数字北京科学中央)

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