Меню

Каким Вы видите будущее человеческой цивилизации?

Технологическая экспансия по Галактике.
Отказ от технологической цивилизации. Биологическая эволюция на Земле в гармонии с другими видами.
Переход человечества от биологической сущности к другим формам существования.
Вымирание.
Какой либо иной путь, навязанный инопланетной цивилизацией.
Файловое хранилище:

 Обратная связь
Система Orphus
Отправить письмо администраторуОтправить SMS (СМС)администратору

323670109

 Статистика


Сейчас на сайте:

Гости: 2

Чат:
в чате никого нет

 Форумы

lastforumГенератор Тарасенко (25)
lastforumПроисхождение нефти (7)
lastforumГеология о новой энергии (31)
lastforumКонкреционная модель планеты З... (7)
lastforumНовая модель планеты Земля и Д... (61)
lastforumОбразование нефти. Теория Тара... (29)
lastforumМать - Солнце: теория академик... (0)
lastforumПроисхождение нефти (81)
lastforumГлобальное потепление - это ми... (17)
lastforumГенератор Тарасенко (58)
lastforumКонкреционная модель планеты З... (60)
lastforumШаровые конкреции - новая энер... (2)
lastforumГлобальное изменение климата (22)
lastforumГеология о новой энергии (67)
lastforumШаровые конкреции - новая энер... (35)

 Последние новости

lastnewsКак Луна влияет на человека?
lastnewsВозможные последствия встречи с инопланетянами
lastnewsО парадоксе Ферми. Не спрашивайте "где все?" - спрашивайте "кто мы?"
lastnewsПочему яблоки становятся коричневыми на срезе
lastnewsДля зарождения жизни может быть достаточно воды и синильной кислоты
lastnewsОписана гибель людей от темной материи
lastnewsПочему у человека именно 32 зуба?
lastnewsУченые признали наступление новой эпохи в истории Земли
lastnewsУзкий таз - конец любви
lastnewsУченые узнали, сколько весит всё живое на Земле
lastnewsПочему зебра полосатая?
lastnewsВода в бутылках: крупнейшее мошенничество в истории
lastnewsКак погибшие инопланетные цивилизации могут спасти человечество?
lastnewsПочему шампиньоны проламывают асфальт
lastnewsВселенная как мегаполис: что и где находится в космосе
lastnewsЩупальца прогресса: как потребление ведет нас к кризису
lastnewsВозможна ли жизнь на Венере?
lastnewsЗачем надо экономить электроэнергию?
lastnewsВидео: как формировалась Луна
lastnewsПредставлена первая в мире фотография черной дыры
lastnewsЕсть ли времена года на других планетах?
lastnewsБразилия. Мир наизнанку.
lastnewsКак Окно Овертона продвигает немыслимые идеи в общество
lastnewsПеред смертью люди видят одни и те же сны
lastnewsРассчитана масса Млечного Пути
lastnewsПланета X оказалась суперземлей
lastnewsСоздан несуществующий на Земле генетический код
lastnewsИз-за чего во время болезней повышается температура?
lastnewsСтранное тело
lastnewsЕсть ли спутники у спутников планет?
lastnewsСудьба китайского человека: медицинские эксперименты с людьми
lastnewsАстрономы нашли загадочную спираль в атмосфере Венеры
lastnewsПочему мы едим мандарины зимой?
lastnewsПрогресс человечества за 2018 год: чего мы добились?
lastnewsАмериканская станция приблизилась к Ультима Туле
lastnewsПочему снег белый?
lastnewsДоказано существование планеты-разрушителя в Солнечной системе
lastnewsКак выглядит Солнце с каждой из планет Солнечной системы
lastnewsЗемляне впервые услышали шум ветра на Марсе
lastnewsНа Марсе обнаружен загадочный блестящий объект
lastnewsПочему мы «падаем» во сне?
lastnewsВ близлежащей звёздной системе открыта «сверхземля»
lastnewsЗагадочный астероид назвали инопланетным парусником
lastnewsКак может преобразиться человечество за следующую тысячу лет
lastnewsНа Марсе может быть жизнь
lastnewsЧто будет, если проглотить жвачку?
lastnewsДоказано распространение жизни по всему Млечному Пути
lastnewsОткрыта рекордно далекая планета Солнечной системы
lastnewsБлижайшая к Земле экзопланета может быть «густо населенной»
lastnewsПочему нам нравятся запахи, для нас не предназначенные?


 Комментарии

lastnewsПомочь деньгами 5536 9138 0823 2983

H...

lastnewsОбратный звонок;))...
lastnewsПочему нужно экономить электроенергию -...
lastnewsВысокая эффективность - 130лм/Вт. Любая мощность. ...
lastnewsГоворят на криптовалюте Sibcoin можно стать миллио...
lastnewsКазахстанская компания Абай Камалова ТОО “Камал Ой...
lastnewsАвтор статьи рассуждает с точки зрения человека .....
lastnewsЗавершается песня обновлением мира. Из моря подним...
lastnewsАга. Пришельцы посещали Землю много миллионов лет ...
lastnewsДураки мерикашки - надо было строить межзвёздный к...
lastnewsМежгалактический? А почему с нашей галактики не мо...
lastnewsЕсли пришельцы прилетят, то нам придётся объяснять...
lastnewsТеплопроводность твёрдых пород не столь высока, вс...
lastnewsА толкнул Джона Лилли на это изобретение запрет на...
lastnewsЧтобы получить ХЯС нужно понять приро-
ду я...



 ПОЧЕМУ ЛЁД СКОЛЬЗКИЙ? | Новости

Знаете ли Вы что ...
Римский император Коммод собирал со всей Римской Империи карликов, калек и уродцев, чтобы устраивать бои между ними в Колизее.

Астро информер

Техномагия. Любая достаточно развитая технология неотличима от волшебства...
Проект "Ковчег". Чем вы лучше остальных 7 млрд. землян?


ПОЧЕМУ ЛЁД СКОЛЬЗКИЙ? Версия для печати



ПОЧЕМУ ЛЁД СКОЛЬЗКИЙ?


Узнать, почему можно скользить по льду, учёные пытаются в течение последних 150 лет. В 1849 году братья Джеймс и Вильям Томсон (лорд Кельвин) выдвинули гипотезу, согласно которой лёд под нами плавится потому, что мы на него давим. И поэтому мы скользим уже не по льду, а по образовавшейся плёнке воды на его поверхности.

Действительно, если увеличить давление, то температура плавления льда понизится. Происходит это вот почему. Известно, что плотность льда меньше, чем воды, и поэтому, когда лёд сжимают, он, пытаясь уменьшить деформацию, вызванную ростом давления, понижает температуру плавления. Это одно из проявлений, так называемого, принципа Ле Шателье – «Внешнее воздействие, выводящее систему из термодинамического равновесия, вызывает в ней процессы, стремящиеся ослабить результаты этого воздействия».

Однако, как показали эксперименты (см. рисунок сверху), чтобы понизить температуру плавления льда на один градус необходимо давление увеличить до 121 атмосфер (12,2 МПа). Попробуем посчитать, какое давление оказывает спортсмен на лёд, когда скользит по нему на одном коньке длиной 20 см и толщиной 0,3 см. Если считать, что масса спортсмена 75 кг, то его давление на лёд составит около 12 атмосфер. Таким образом, стоя на коньках, мы едва ли сможем понизить температуру плавления льда больше, чем на 0,1 оС. Значит, объяснить скольжение по льду в коньках и, тем более, в обычной обуви, опираясь на принцип Ле Шателье, невозможно, если за окном, например, -10 оС.

  Сколько существует видов (фаз) льда?
Фаза Характеристики
Аморфный лёд Аморфный лёд не обладает кристаллической структурой. Он существует в трех формах: аморфный лёд низкой плотности (LDA), образующийся при атмосферном давлении и ниже, аморфный лёд высокой плотности (HDA) и аморфный лёд очень высокой плотности (VHDA), образующийся при высоких давлениях. Лёд LDA получают очень быстрым охлаждением жидкой воды («сверхохлаждённая стекловидная вода», HGW), или конденсацией водяного пара на очень холодной подложке («аморфная твёрдая вода», ASW), или путём нагрева высокоплотностных форм льда при нормальном давлении («LDA»).
Лёд Ih Обычный гексагональный кристаллический лёд. Практически весь лёд на Земле относится ко льду Ih, и только очень малая часть — ко льду Ic.
Лёд Ic Метастабильный кубический кристаллический лёд. Атомы кислорода расположены как в кристаллической решётке алмаза.
Его получают при температуре в диапазоне от -133 °C до -123 °C, он остаётся устойчивым до -73 °C, а при дальнейшем нагреве переходит в лёд Ih. Он изредка встречается в верхних слоях атмосферы.
Лёд II Тригональный кристаллический лёд с высокоупорядоченной структурой. Образуется изо льда Ih при сжатии и температурах от -83 °C до -63 °C. При нагреве он преобразуется в лёд III.
Лёд III Тетрагональный кристаллический лёд, который возникает при охлаждении воды до -23 °C и давлении 300 МПа. Его плотность больше, чем у воды, но он наименее плотный из всех разновидностей льда в зоне высоких давлений.
Лёд IV Метастабильный тригональный лёд. Его трудно получить без нуклеирующей затравки.
Лёд V Моноклинный кристаллический лёд. Возникает при охлаждении воды до -20 °C и давлении 500 МПа. Обладает самой сложной структурой по сравнению со всеми другими модификациями.
Лёд VI Тетрагональный кристаллический лёд. Образуется при охлаждении воды до -3 °C и давлении 1,1 ГПа. В нём проявляется дебаевская релаксация.
Лёд VII Кубическая модификация. Нарушено расположение атомов водорода; в веществе проявляется дебаевская релаксация. Водородные связи образуют две взаимопроникающие решётки. Это тугоплавкий лёд: при давлении 40 000 атм. он плавится при температуре +175 °С, при давлении 20 ГПа (200 тыс. атм.)  лёд VII плавится при температуре 400°С.
Лёд VIII Более упорядоченный вариант льда VII, где атомы водорода занимают, очевидно, фиксированные положения. Образуется изо льда VII при его охлаждении ниже 5 °C.
Лёд IX Тетрагональная метастабильная модификация. Постепенно образуется изо льда III при его охлаждении от -65 °C до -108 °C, стабилен при температуре ниже -133 °C и давлениях между 200 и 400 МПа. Его плотность 1,16 г/см³, то есть, несколько выше, чем у обычного льда.
Лёд X Симметричный лёд с упорядоченным расположением протонов. Образуется при давлениях около 70 ГПа.
Лёд XI Ромбическая низкотемпературная равновесная форма гексагонального льда. Является сегнетоэлектриком.
Лёд XII Тетрагональная метастабильная плотная кристаллическая модификация. Наблюдается в фазовом пространстве льда V и льда VI. Можно получить нагреванием аморфного льда высокой плотности от -196 °C до примерно -90 °C и при давлении 810 МПа.
Лёд XIII Моноклинная кристаллическая разновидность. Получается при охлаждении воды ниже -143 °C и давлении 500 МПа. Разновидность льда V с упорядоченным расположением протонов.
Лёд XIV Ромбическая кристаллическая разновидность. Получается при температуре ниже -155 °C и давлении 1,2 ГПа. Разновидность льда XII с упорядоченным расположением протонов.
Лёд XV Разновидность льда VI с упорядоченным расположением протонов. Можно получить путём медленного охлаждения льда VI примерно до -143 °C и давлении 0,8-1,5 ГПа.
  Новые исследования формирования водяного льда на ровной поверхности меди при температурах от -173 °C до -133 °C показали, что сначала на поверхности возникают цепочки молекул шириной около 1 нм не гексагональной, а пентагональной структуры.
  Вымышленный лёд-девять —  материал, описанный писателем-фантастом Куртом Воннегутом в романе «Колыбель для кошки» — полиморфическая модификация воды, более стойкая, чем обычный лёд (тающий при температуре 0 градусов Цельсия). Тает при температуре 114,4 °F (~45,8 °C), а при контакте с более холодной жидкой водой ведёт себя как центр кристаллизации для соприкасающейся с ним воды, которая быстро затвердевает и тоже превращается в лёд-девять. Таким образом, попав в любой водоём, так или иначе сообщающийся с Мировым океаном (посредством ручьёв, болот, рек, подземных источников и прочего) лёд-девять мог вызывать кристаллизацию большей части воды на Земле и впоследствии — гибель жизни на планете. Воннегут придумал это вещество во время работы в General Electric. Когда он писал этот роман, было известно всего восемь кристаллических модификаций льда.
  Поскольку в природе существуют различные изотопы водорода и кислорода, то существуют и различные виды воды (соответственно и льда). Формально возможных «вод» с учётом всех известных изотопов водорода (7) и кислорода (17) существует 476. Однако распад почти всех радиоактивных изотопов водорода и кислорода происходит за секунды или доли секунды (важным исключением является тритий, период полураспада которого более 12 лет). Поэтому имеет смысл говорить о 9 стабильных не радиоактивных модификациях воды и о 9 слаборадиоактивных. Тяжёлая вода D2O превращается в лёд при +3,81 °C, а кипит при 101,43 °C. Сверхтяжёлая слаборадиоактивная вода T2O замерзает при +9 °C, а кипит при 104 °C.


В 1939 году, когда стало ясно, что понижением температуры плавления скользкость льда не объяснить, Ф.Бауден (Bowden) и Т.Хьюз (Hughes) предположили, что тепло, необходимое для плавления льда под коньком, даёт сила трения. Однако эта теория не могла объяснить, почему так тяжело бывает даже стоять на льду, не двигаясь. С начала 1950-х годов учёные стали считать, что лёд скользкий из-за тонкой плёнки воды, образовавшейся на его поверхности в силу каких-то неизвестных причин. Это вытекало из опытов, в которых изучали силу, необходимую для того, чтобы рассоединить касающиеся друг друга ледяные шарики. Оказалось, чем ниже температура, тем меньше сила нужна для этого (см. рисунок внизу). Значит, на поверхности шариков есть плёнка жидкости, толщина которой увеличивается с температурой, когда она ещё гораздо ниже температуры плавления. Кстати, так полагал и М. Фарадей ещё в 1859 году, не имея на то никаких оснований.

Только в конце 1990-х годов изучение того, как рассеивает лёд протоны, рентгеновские лучи, а также исследования с помощью AFM микроскопии показали, что его поверхность не является упорядоченной кристаллической структурой, а скорее похожа на жидкость (см. рис. внизу). К такому же результату пришли и те, кто изучал поверхность льда с помощью ЯМР. Оказалось, что молекулы воды в поверхностных слоях льда способны вращаться с частотами в 100 000 раз большими, чем те же молекулы, но в глубине кристалла. Значит, на поверхности молекулы воды уже не находятся в кристаллической решётке. 


 

Схематическое изображение кристалла льда в его глубине (низ) и на его поверхности.

Расположенные на поверхности льда молекулы воды находятся в особых условиях, т.к. силы, заставляющие их находиться в узлах гексагональной решётки, действуют на них только снизу. Поэтому поверхностным молекулам ничего не стоит «уклониться от советов» молекул, находящихся в решётке, и если это происходит, то к такому же решению приходят сразу несколько поверхностных слоёв молекул воды. В результате, на поверхности льда образуется плёнка жидкости, служащая хорошей смазкой при скольжении. Кстати, тонкие плёнки жидкости образуются не только на поверхности льда, но и у некоторых других кристаллов, например, свинца.

Толщина жидкой плёнки растёт с ростом температуры, так как более высокая тепловая энергия молекул вырывает из гексагональных решёток больше поверхностных слоёв. По некоторым данным толщина водной плёнки на поверхности льда, равная при -5 градусах 100 нм, при -35 градусах уменьшается в десять раз - до 10 нм, а при -170 градусах она состоит вообще из одного слоя молекул. Так, жители Арктики рассказывают, что тащить по льду сани при очень низких температурах то же, что тащить их по песку (ведь смазки в этом случае мало).

Наличие примесей (молекул, отличных от воды) тоже мешает поверхностным слоям образовывать кристаллические решётки. Поэтому увеличить толщину жидкой плёнки можно, растворив в ней какие либо примеси, например, обычную соль. Этим и пользуются коммунальные службы, когда борются зимой с обледенением дорог и тротуаров.

Из книги К.Ю. Богданова "Прогулки с физикой".

Константин Богданов, Земля (Sol III).

Итак, лёд скользкий именно потому, что его молекулярная природа предусматривает наличие тонкой плёнки воды на поверхности, которая играет роль смазки. С понижением температуры лёд теряет своё “скользкое” свойство.


По материалам: nauka.izvestia.ru, popularly.ru, wikipedia.org

Читайте также:

Постоянный адрес статьи: http://www.wwintspace.net/index.php?mod=news&act=show&id=304



Опубликовать

Проголосовать за статью:
 
Просмотров: 793923.01.11 22:21 by siteman






Впадимир15.10.14 15:42

А в моём понимании всё проще -скольжение происходит за счёт разрушения верхнего слоя льда и образовании в следствии этого неуравновешенной прослойки из кристаллов льда по которым и происходит скольжение.След от конька -рыхлое образование белого цвета а не прозрачная плёнка льда.
 
Прохожий02.04.14 11:25

И напоследок. Известно,что сила трения не зависит от площади соприкосновения. Между тем всем,кто видел лёд и катался зимой без коньков по ледяным дорожкам,известно, что бугристые дорожки более скользкие, чем идеально ровные.Это согласуется с механизмом плавления льда под давлением: пятно контакта с бугорком может быть весьма малым, а давл. большим.
 
Прохожий02.04.14 11:15

Во-вторых, ухудшение скольжения с понижением температуры не противоречит гипотезе плавления под давлением и из-за тепловыделения при трении. В-третьих, прямые эксперименты с подвешиванием груза на тонких металлических и капроновых нитях показывают, что лёд режется давлением. И металл делает это лучше (вследствие теплопроводности).
 
Прохожий02.04.14 11:11

В статье есть ряд очевидных фактических и логических ошибок. Во-первых, давление конькобежца рассчитано неверно - автор, вероятно, никогда не видел реальных коньков, как они заточены. Ошибка составляет несколько порядков. Кроме того реальный лёд бугристый - пятно контакта меньше, чем площадь полозьев. Во-вторых, ухудшение скольжения с понижением
 



Мы будем благодарны за Ваш комментарий к новости "ПОЧЕМУ ЛЁД СКОЛЬЗКИЙ?".
Пожалуйста, будьте вежливы и пишите по существу!
Имя* (max. 40 символов):
Email:
Оформление текста:
Сообщение*
(max. 350 символов, осталось ):
 








 Пользователю
Регистрация
Логин:
Пароль:
Запомнить меня  
Забыли пароль?

Дополнительные сервисы доступны после регистрации!


ВХОД НА ФОРУМЫ
Регистрация
Логин:
Пароль:
Забыли пароль?



Реклама:


Подписаться через FeedBurner

Ваш E-mail:

Delivered by FeedBurner


Рассылки Subscribe.Ru
Соединяющий Миры
Подписаться письмом

Рассылка 'Соединяющий Миры'


Код создан генератором  http://android-mobile.ru/qr-code/generator



Плюс Один за
Соединяющий Миры


Оцените наш проект

 Информация
Часовые пояса Земли



Праздники сегодня




Страна Анекдотов



Виртуальный телескоп


Текущее положение МКС
Текущее положение МКС

Солнце real-time
Солнце real-time

Пpoгнoз мaгнитныx буpь