Ştiinţă şi tehnologie. Noutăţi, dezbateri pe subiecte ştiinţifice de actualitate > Popularizarea ştiinţei

De ce este gheata alunecoasa? De ce alunecam pe ea?

(1/1)

Scientia:
O intrebare din secţiunea QA (utilizatorul Biologu) care credem că merită o mică dezbatere. Iată întrebarea şi textul ce o însoţeşte:

"De ce alunecam pe gheata?
Sa nu-mi spuneti ca pentru ca e lucioasa, pentru ca am un sufragerie cel mai lucios parchet din lume si nu aluned de loc pe el. Nu mai vorbesc de masa din sufragerie..."

Electron:

--- Citat din: Scientia din Noiembrie 11, 2011, 10:41:17 a.m. ---Sa nu-mi spuneti ca pentru ca e lucioasa, pentru ca am un sufragerie cel mai lucios parchet din lume si nu aluned de loc pe el. Nu mai vorbesc de masa din sufragerie..."
--- Terminare citat ---
Toarna niste apa pe parchet sau pe masa din sufragerie, si vefirica apoi cat de alunecoase sunt.

e-

tavy:
Dacă rețin bine minte, sub presiunea tălpilor ghiața se topește și se formează o peliculă foarte subțire de apă. Patinele alunecă mai bine pentru că suprafața de contact cu ghiața este mai mică și în consecință, presiunea este mai mare deci pelicula de apă se formează mai ușor.

De remarcat că patinele nu alunecă mai ușor ca o consecință directă a faptului că suprafața este mai mică ci doar datorită acestei anomalii care face ca apa sub presiune să se topească. Mulți cad în greșeala de a considera că în general o suprafață mai mare înseamnă o forță de frecare mai mare, total fals, forța de frecare depinde doar de apăsarea normală pe suprafață și de natura suprafețelor în contact.

mircea_p:
E adevarat ca explicatia data de tavy este cea mai comuna (daca nu singura) intalnita in manuale.
As fi zis raspuns la fel acum 9-10 ani, cand pregatind o prezentare despre frecare am "descoperit" cateva lucrari despre alunecosenia ghetii.  
Explicatia cu presiunea e populara cred pentru ca ilustreaza proprietatile neobisnuite ale apei in apropiere de punctul de topire si paote fi folosita in scopuri didactice.
Totusi importanta acestui fenomen (topire prin presiune - "pressure melting") s-a dovedit minora in majoritatea cazurilor.
Doua probleme legate de aceasta teorie pot fi ridicate (si au fost) inca din sec 19.
Prima: scaderea punctului de topire datorita presiunii este destul de  mica chiar si pentru patine (cateva grade). In schimb s-a observat patinarea si skierea in bune conditii pana pe la -30, -35 celsius.
A doua: gheata e alunecosa si cand esti pe skiuri sau chiar pe talpile pantofilor unde presiunea e mult mai mica decat pe patine.

Alte doua mecanisme (cel putin) se pare ca intervin.
1. Topirea prin frecare a fost dovedita in mai multe experimente raportate in articole pe la mijlocul sec 20, daca nu ma insel. O cautare pe Google Scholar va gasi multe articole dedicate acestui mecanism de alunecare.

2. Al doilea, si cel mai interesant, dupa parerea mea, este faptul ca pe suprafata ghetii exista un strat de apa lichida pana la temepraturi in jur de minus 30-40 de grade (exista o variatie in rezultatele raportate de diferite grupuri).
Acest strat a fost descris si dovedit experimental inca de Faraday. Prezenta lui a fost oarecum ignorata datorita faptului ca Lordul Kelvin nu a agreat ideea cu toate ca Faraday a publicat rezultate experimentale. Acest strat nu e datorat presiunii, apare pe suprafata libera a ghetii.
Abia in sec 20 ideea a revenit si a fost demonstrata din nou. Astazi acest strat de lichid este un subiect important de studiu. Se pare ca structura apei din startul de lichid (pre-melting layer) este oarecum diferita de cea din volumul apei. Am vazut un articol in legatura cu asta acum un an sau doi.

In concluzie, topirea prin presiune, topirea prin frecare si existenta stratului de lichid (pre-melting) contribuie la alunecarea pe gheata. Topirea prin presiune poate contribui la temepraturi de cateva grade sub zero. La temperaturi mai joase devine minora.
Se pare ca pe la -45 celsius toate mecanismele devin "neputinciaose".
 
Un articol bun care trece in revista toate mecanismele descrise a fost in Physics Today in 2005.
O cautare cu  "Physics Today ice slippery" va produce un link la un PDF gratuit al articolului.
Are si referinte la articole de cercetare. Ca sa vezi cu ce ocupa unii cercetatori, si inca de peste o suta de ani. ;)  

Navigare

[0] Indexul de Mesaje

Du-te la versiunea completă