AllDaily Уровень скольжения материала определяется силой трения, действующей на его поверхность. Несмотря на то, что лед редко бывает идеально гладким, объекты легко скользят по нему. Почему так происходит?
Freepik
Под основой скользкости льда лежит тонкий слой воды, толщина которого колеблется от 1 до 100 нм в зависимости от температуры.
По последним исследованиям, основную роль в скольжении по льду играет не трение, вызванное давлением, а фрикционное таяние: вязкое диссипативное тепло повышает температуру в зоне контакта до точки плавления, что создает водосмазывающую пленку. Это утверждение основано на теоретических моделях и молекулярных измерениях, так как в практике изучить этот процесс сложно из-за динамического и саморегулирующегося образования пленки талой воды при скольжении, что делает интерфейс между льдом и водой практически неуловимым для подробного изучения.
Freepik
Вода является одним из немногих соединений, которое расширяется при переходе из жидкого в твердое состояние. Это происходит потому, что кристаллическая решетка льда-I имеет достаточно просторные ячейки, что приводит к увеличению расстояний между молекулами внутри материала. В результате молекулы во льду находятся на более удаленных расстояниях друг от друга по сравнению с водой.
На поверхности льда связи между молекулами слабее, чем во внутренних слоях материала: каждая молекула внутри окружена пятью «соседями», в то время как на поверхности — только четырьмя. Молекулы на поверхности более подвижны, и когда объект скользит по льду, они перемещаются под его воздействием, образуя смазку.
Ранее мы объясняли, что такое эффект квантовой запутанности и почему он важен. Теория может быть использована для создания более точных и чувствительных измерительных устройств и часов. Подробнее – в нашем материале.
