为什么冰很滑?
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发布时间：2023-02-12 11:50
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时间：2024-11-05 19:03
对于那些生活在寒冷气候中的人来说，滑冰定义了冬天：在溜冰场、冰冻的池塘、危险的光滑道路和人行道上。
但是为什么冰这么滑结果发现科学家直到最近才真正知道这个简单问题的答案。但新的研究表明，冰的滑动可能是由于冰表面的“额外”分子造成的。[七种日常事物的神秘物理学]
旧理论毫无意义，因为冰比液态水密度小，在高压下其熔点降低。一个由来已久的理论认为这就是导致冰滑的原因：当你踩在上面的时候，你的体重的压力会使上层融化成水。
“我想每个人都同意这不可能，”米莎·波恩，德国马克斯普朗克聚合物研究所分子光谱学系主任告诉《生活科学》压力必须如此之大，你甚至不能用穿高跟鞋的大象来达到这个目的。
另一种理论认为，当你在冰上移动时，摩擦产生的热量会产生一层水。然而，当你移动时，冰不仅是滑的，任何第一次站在滑冰板上的人都会很快发现，
即使压力或摩擦融化了冰，一层水能解释滑溜吗？荷兰阿姆斯特丹大学的物理学家丹尼尔波恩（Daniel Bonn）不这么认为。
“水层理论没有多大意义，”波恩告诉《生活科学》如果你把一些水洒在厨房地板上，它会变得很滑但不是很滑。。。仅仅一层水是做不到的。
松散分子米沙和丹尼尔波恩是兄弟，他们5月9日在《化学物理杂志》上发表了一篇论文，描述了冰的表面。他们发现，冰面上没有一层液态水，而是有松散的水分子。米莎·波恩把它比作一个舞池，舞池里“装满了弹珠或滚珠轴承”。滑过冰面只是“滚动”在这些分子弹珠上。
冰有一个非常规则、整齐的晶体结构，晶体中的每个水分子都与另外三个相连。然而，表面上的分子只能与另外两个分子相连。由于与晶体的结合非常弱，这些表面分子可以翻滚，并在移动时附着和分离到晶体上的不同位置。
即使在冰上滑动是由这些水分子的滚动造成的，但这层分子与一层液态水不同。这些分子和光滑性存在于远低于水的冰点的温度下。丹尼尔波恩说，事实上，这些分子在表面上自由移动和扩散的方式实际上使它们看起来更像气体。
“对我来说，它是一种气体-一种二维气体，而不是三维液体，”他告诉《生活科学》。
但是如果冰是由于松散的表面分子而变得很滑，冰是唯一滑的吗？阿拉斯加州大学费尔班克斯分校的物理学教授马丁·特鲁弗说，其实不是。“与其说冰的性质是独一无二的，不如说是我们与它的关系，”他说。
“冰的不同寻常之处在于，我们通常会在离熔点如此近的地方遇到它，”特鲁弗告诉《生活科学》它是我们生活的正常气候范围内唯一有气相、液相和固相的物质。
特鲁弗住在阿拉斯加的费尔班克斯，他经历了离熔点很远的冰层：当它达到零下40华氏度（零下40摄氏度）时，他说，雪“变得像砂纸。”特鲁弗的观察结果与博恩斯的发现吻合。在超低温下，表面的分子没有能量随着它们滚动而破裂并产生束缚，因此冰变得不滑。根据他们的研究数据，“KDSPE”的最大滑动温度大约为19华氏度（零下7摄氏度）。这是大多数印度速度滑冰场多年来使用的温度。
关于生命科学的原始文章。
